仿真主站在智能变电站二次系统调试中的应用

王 磊，叶 刚，隋石妍

(国网淄博供电公司，山东 淄博 255095)

仿真主站在智能变电站二次系统调试中的应用

王 磊，叶 刚，隋石妍

(国网淄博供电公司，山东 淄博 255095)

为避免智能变电站需要等到数据通道建成后才能与调控中心进行远传试验的弊端，利用标准信息点表的唯一性和规约数据报文解析等构建仿真主站测试系统。详细给出了系统架构设计、软件实现、测试流程、优化措施等。利用此系统可以提前在站内将遥信、遥测及遥控等“三遥”信号和告警直传信号进行“无死角”试验和分析，验证SCD文件编制的正确性，检查二次回路接线的完整性，做到远传试验信号准确无误。待电力通信线路建设完成后，调控中心便可以对远传信号进行抽样验收。实际应用表明，仿真主站在智能变电站的新建、改(扩)建中具有推广应用价值。

仿真主站；智能变电站；远传试验； 二次系统调试

0 引言

随着智能电网的发展，数字通讯技术的提高，智能变电站的数字信号越来越庞大，一个220 kV智能变电站需要通讯3 000个左右信号。为确保信息点表上每一个信号上传均实时正确，需要厂站端保护调试人员与调度主站人员在变电站投运前对信息点表逐一进行核对验证。

传统远动信息校核方法为：待变电站和主站网络通讯条件具备后，变电站站端现场工作人员按照监控信息表依次给调控中心信号，电话确认信号的正确性；若出现问题，两端同时进行故障查找，费时费力，有时一个信号需要一上午的时间。查找问题过程中多次对一次设备进行拉合试验，造成设备损害，同时调试人员工作效率低下。除此之外，传统远动信息校核方法需要依靠电力通信通道正式建立后才能进行，电力线路建设因外部因素干扰造成预定工期后延的情况时有发生，距离输变电工程投产运行时间很近，造成保护调试人员的时间很少；为了提前进行远传试验，采用敷设临时光纤通道和无线通信装置进行试验的方法，但是临时光纤通道成本较高，采用无线通信装置不符合相关规定[1-2]。

针对以上问题，本文提出研发智能仿真主站综合测试系统。该系统利用标准信息点表的唯一性和规约数据报文解析等虚拟技术，把调度主站实时网络系统中的前置服务器、维护工作站、电源等物理资源进行转变，打破物理结构之间的壁垒，将强大的功能集中在一起，组成移动式调度主站，即仿真主站[3]。

1 系统设计

1.1系统仿真测试原理

智能变电站仿真主站综合测试系统是基于Windows系统研发设计，运用Microsoft Office软件中Excel表格功能将调控中心下发的标准信息点表依次导入测试系统中进行测试。首先将标准信息点表中的遥信列表导入到仿真主站综合测试系统中，该系统能够根据导入的遥信信息列表进行相应的一次系统架构搭建，为下一步导入遥测、遥控等信息列表建立匹配关系[4]。再一次导入遥测、遥控等信息列表后系统便自动匹配相互对应关系，避免出现差错。在智能变电站站内将已经导入信息列表的2台仿真主站通过交换机与站内数据通信网关机与图形网关机相连接，搭建仿真主站测试网络；设置数据通信网关机、图形通信网关机与仿真主站的IP地址，选择规约类型与数据通道进行连接调试。调试完成后，在站内某一个间隔做出相应的遥信信号，该信号通过测保装置、过程层与站控层网络进入到数据通信与图形通信网关机中，再由2台仿真主站接收后分别显示SOE事件顺序记录、告警直传信号、数据源码读取以及相应信息列表数据行闪烁等内容[5-6]。

1.2系统结构特点

整个系统基于Windows操作系统研发设计，具有良好的兼容性，能够根据现场实际情况配置相应功能模块，使系统配置时不需要考虑非常高配置的服务器，并且冗余度高，系统安全可靠。系统采用多机、双网、双通道等冗余设计结构，以保证系统不间断地安全稳定运行。

仿真主站测试仪主要包括基础模型数据库、通道信息配置模块、模型服务模块、信息点表导入模块、通信规约解释模块，源代码显示模块和报警模块等几大模块。此外，仿真主站能通过网络打印机将信息点表核对情况及时打印，便于档案存储[7-8]。

2 系统架构

仿真主站综合测试系统硬件平台由2台相同仿真主站测试仪和1台网络数据交换机组成。通过网络交换机与厂站端数据通信远动装置和图形数据交换机相连接，如图1所示。仿真主站组网测试图能够真实反映现场仿真测试的应用情况，该仿真软件完全根据现场远传试验相关规程规定研发，以保证其性能满足现场实际要求。

图1 仿真主站组网测试连接图

仿真主站综合测试系统需要在站控层A网与B网上连接时间同步装置以保证数据采样的时效性，确保调控直采和告警直传数据的真实性。

2.1仿真主站测试仪

仿真主站Ⅰ、Ⅱ主要完成站内远动机及图形网管机上送数据的接收验证功能，包括站内遥信、遥测数据的显示，遥控命令的执行，站内SOE事件报文显示，告警直传数据显示，信息点表完成数量与剩余数量以及数据报文答应等相关内容。

2.2网络交换机与时间同步装置

网络交换机使用目前技术成熟、数据通信稳定的交换机，在搭建测试网络时需要将交换机内的数据进行WLAN分区，连接数据端口需要在同一个WLAN分区内。时间同步对时装置采用站控层网络的SNTP接口全球定位系统(GPS)时钟和北斗时钟同步系统，为仿真主站测试装置提供精确的时间同步信号，确保测试系统数据的时效性。

3 系统主要功能

仿真主站的功能主要包括导入/导出点表、通道设置、数据展示、数据查找、打印等主要功能，如图2所示。系统设置有2个不同权限的admin和user用户，相应功能需要登录后才能使用，导入点表功能只能是admin用户才可以使用,验收、勾选等功能需要采用user用户登录。

图2 仿真主站主要功能

点表导入是由主站人员依据调控中心下达的正式标准信息点表在密闭的环境下进行导入工作，导入结束后及时修改密码，以防数据在厂站端被篡改，保证标准信息点表的唯一性；厂站端工作人员仅有user用户权限，只能使用仿真主站而不能修改数据。

仿真主站内设置有3个信号通道，分别为通道一、通道二和告警直传通道；调控人员根据相应规定选取其中任意2个通道设置各通道的信号属性，定义调控直采和告警直传所在的通道。在实际现场设置2台仿真主站测试仪，其中一台采用通道一和告警直传通道，分别定义为调控直采和告警直传通道；另一台采用通道一和二，均定义为2条调控直采通道。根据厂站端数据通信远动机的信息填写仿真主站测试仪的IP地址、通信端口，选择合适的规约，定义相应的通信通道，将参数配置完成后便可组网连接远动机及图形网关机。

仿真主站的规约与iES7000系统规约保持一致，随同iES7000系统规约变动、升级，一周内完成更换、升级,便于工程现场实际应用。

数据展示功能主要包括遥信、遥测和遥控数据以及告警直传等信息的展示。遥信数据的展示可以选择对数据报警的单一确认或全部确认，对于刚上送信号，会出现闪烁报警提示，使用报警确认功能将其确认，并可对所有信号进行确认。遥测数据的展示可完成对站控层网络上送的测量数据，并以红色闪烁数值进行显示，表明当前测量数据有效。当上送数据变化后，可记录变化时间并显示当前值。遥控数据的展示可以完成站内遥控功能，利用所弹出的遥控对话框完成对遥控功能的调试，可以遥控选择，遥控执行等功能。告警直传对话框可展示告警直传上送的相关事项信息，SOE事项展示对话框可展示上送的SOE事件顺序记录报文等信息。

数据查找主要是在现场测试过程中查看测试数据是否有遗漏、缺项等内容，其测试人员、时间及异常信息是否记录齐全，相应关联数据是否一致等。待远传试验所需信息全部验证完毕以后，及时打印仿真主站测试报告并及时存档。

4 测试流程与软件实现

在对装置软、硬件的设计与研制后，完成了整个仿真主站装置的研发工作，该仿真主站能够真实有效地反映智能变电站的遥信、遥测、遥控等信号。其功能实现流程如图3所示。

图3 仿真主站功能实现流程图

变电站标准信息点表(遥信、遥测、遥控)从零点起始，信息表审核定稿后，由审核人员签字，主、分站把签字后的信息表在调控中心分管专工组织下分别导入模拟主站和模拟分站装置，核准无误后专工修改密码以保证点表的唯一性和不变性。现场与模拟主站装置进行遥测、遥信、遥控校核试验，发现问题及时处理，直到站端问题“无死角”解决，试验校核情况在纸质信息表上做好标记，形成完整的校核记录(含遥信、遥测、遥控)。新投运变电站监控信息全部校核完成后，提交验收申请，同时提交由分管领导签字的校核记录[9]。

站端SCD文件变动后，站端需要重新校核相应监控信息，并做好记录。远传试验所需信号在校核过程中，若发现需要修改信息表，应书面提出申请，经调控中心批准后主、分站同时修改。

5 优化措施

5.1仿真主站操作系统局限性

仿真主站综合测试系统是基于Windows操作系统研发的，主要是考虑标准信息点表在导入测试系统中仍能够采用Microsoft Office软件中Excel表格的功能，避免出现乱码现象。虽然Windows操作系统具有较高的兼容性，但在别的操作系统中仍能够顺畅使用Excel表格依次导入标准信息点表的要求难以实现，导致仿真主站在多种操作系统和硬件平台上运行的理想目前还达不到，可移植性较差。针对此现象，本文结合现场应用实践，研发出一种能够将不同版本的Excel表格内容依次解释并导入测试系统的程序，降低对Windows操作系统的依赖性，提高仿真主站综合测试系统的操作性。

5.2标准信息点表导入唯一性

仿真主站综合测试系统在进行系统联调及远传试验时，若发现标准信息点表在用词规范方面、标准代码与符合方面以及相应文字描述方面出现差错后，厂站端专责人与调控中心专责人均无法再次对标准信息点表导入综合测试系统中，否则，之前在系统内记录的遥信、遥测以及遥控等信息标识均自动消失。对于此类问题，经设计与研发团队的详细缜密研究，已经对综合测试系统进行改版升级，确保标准化信息点表出现错误时可以进行再次导入，进一步完善仿真主站综合测试系统的功能。

5.3内置电源模块缺失性

仿真主站综合测试仪目前还未设置内置电池以提高装置供电可靠性，仅依靠外面220 V电源进行供电。在智能变电站新建施工现场，会出现电压回路不完善造成的临时停电，此时仿真主站综合测试系统将失去电源而关机，从而造成系统数据未及时保存而丢失的现象。为避免此类情况的发生，需要在仿真主站综合测试仪内部加装正常待机时间约在5.5～6 h的大容量锂电池，以此来保证装置运行的可靠性。

6 系统应用

仿真主站综合测试系统在葛庄110 kV新建变电站和峰山220 kV扩建变电站、兴罗220 kV新建变电站等调试过程中均得到全面应用，测试系统的使用将厂站端数据库的问题提前暴露、提前更改，为后期远传试验工作争取了宝贵时间。

各变电站的遥信、遥测、遥控数据以及采用常规做法和仿真主站所用时间对比和效率提升情况如表1所示。

表1 各变电站信号数量和耗时数据统计表

如：葛庄110 kV变电站的标准信息点表中有遥信1 297点、遥测247点、遥控82点，共计耗时2个工作日完成远传试验。在进行当地远传试验过程中，共计暴露错误14处，其中，后台厂家数据库关联错误6处、图纸定义问题8处。峰山220 kV变电站标准信息点表中遥信1 185点、遥测163点、遥控31点，共计耗时1.5个工作日完成远传试验，使得峰山站的远传试验工作效率提高92.5%。

使用该系统进行二次系统联调及远传试验时，能够提前在站内完成大量的调试和试验工作,如事件报文上送、告警直传信息上送、数据实时监测、远程遥控试验等，同时对后台监控厂家所搭建的数据库进行监测，出现问题及时发现解决，有效降低后期与调控中心进行远传试验的时间，也确保远动信息能够准确无误地接入调度主站系统。

7 结论

在智能变电站的新建、改(扩)建工程中，在厂站端建立仿真主站的调试方案能够提前进行二次系统联调试验，确保远传试验所需信息“无死角”校验，避免现场工作人员的重复劳动，降低现场一次设备开关的拉合次数，延长设备的使用寿命，缩短与调控中心远传试验的验收时间，破解了需要依靠电力通信线路顺畅后才能进行远传试验的技术难题，从而确保了智能变电站的建设工期，提高了现场工作效率，降低了施工工程成本，为以后的输变电工程建设提供了强有力的技术保障。

[1]李瑞生, 李燕斌, 周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J]. 电力系统保护与控制, 2010, 38(17): 24-27.

[2]何鸣, 王皓, 黄礼文. 继电保护信息子站建立的调试方法和应用[J]. 电力系统保护与控制, 2009, 37(10): 115-118.

[3]李忠安, 沈全荣, 王言国, 等. 电力系统智能装置的自动化测试系统设计[J]. 电力系统自动化, 2009, 33(8)： 77-79.

[4]刘青, 傅代印, 郑志勤, 等.智能变电站高级应用功能测试平台[J]. 电力科学与工程,2013, 29(12): 41-46.

[5]郑新才, 丁卫华, 韩潇, 等. 基于测试模版的继电保护装置自动测试技术研究与实现[J]. 电力系统保护与控制, 2010, 38(12): 69-72.

[6]刘焕志, 胡剑锋, 李枫, 等. 变电站自动化仿真测试系统的设计和实现[J]. 电力系统自动化, 2012, 36(9): 109-112.

[7]董磊超, 刘昊昱, 浮明军, 等. 智能变电站间隔层设备自动测试系统研制[J]. 电力系统自动化, 2015, 39(5)： 147-151.

[8]刘巍, 赵勇, 石光, 等. 智能变电站继电保护装置一键式测试方法及系统[J]. 电力自动化设备, 2013, 33(2): 152-154.

[9]顾建, 王志亮, 王金岩. 智能变电站监控系统的测试与联调[J]. 浙江电力, 2014, 33(9): 62-64.

Application of Simulation Master in Smart Substation Secondary System Debugging

WANG Lei, YE Gang, SUI Shiyan

(State Grid Zibo Electric Power Company, Zibo 255095, China)

Due to the fact that the intelligent substation will not carry out the remote test with the control center until the completion of the data channel to, a simulation master station test system is proposed by using the uniqueness of the standard information table and analysis of statistic data message. The system architecture design, software implementation, testing process, optimization measures, etc., are given in detail. “Three remote” signals such as remote signal, telemetry and remote control in the smart substation and alarm direct signal, can be used to carry out “no dead ends” test and analysis in advance by this system, and hence the correctness of the SCD file can be verified and the integrity of the secondary circuit wiring can be checked as well. By this way, the remote test signal could be absolutely correct. After the construction of power communication lines being completed, the control center can carry out the sampling acceptance of the remote signal. Real application results show that the simulation master station is of great value for popularization and application in the construction and reconstruction (extension) of intelligent substation.

simulation master; intelligent substation; remote testing; secondary system debugging

2017-03-11。

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.08.007

TM732

：A

：1672-0792(2017)08-0043-05

王磊(1987-)，男，硕士研究生，工程师，主要研究方向为智能变电站继电保护调试。

叶刚(1963-)，男，高级工程师，主要研究方向为电力系统自动化及调度自动化。

隋石妍(1990-)，女，助理工程师，主要研究方向为智能变电站继电保护调试。