变电站远动信息不停电联调系统开发与应用

王 清，潘晓明，胡旭东，肖 洋，武家胜，吴 疆

(国网苏州供电分公司，江苏 苏州 215000)

远动信息联调是对无人值班变电站自动化系统的各个部分进行检验的过程，调试内容包括主站端各个控制对象的位置状态信号、继电保护和自动装置的动作信号、测控装置的三遥信息、各种参数测量和计量以及有关信息是否与自动化装置信息同步一致；彼此之间连接是否正确，规约是否一致，运行是否正常，以及系统的各项功能是否达到有关技术指标的要求[1]。目前对于测控装置或保测一体装置普遍采用的联调方式需要退出正在运行的继电保护装置，对继电保护装置进行安全隔离后，利用专用调试仪器进行加量试验，产生软报文同远方主站进行核对，同时需要对测控装置进行遥测、遥信、遥控和软报文核对等实际操作，以实现同远方主站联调的目的。应用这种联调方式既要尽快完成联调工作，减少停电时间，又要兼顾安全性，对现场施工人员的作业提出巨大的挑战[2-9]。现有的调试方式存在以下问题[10-15]。

(1)系统运行可靠性低。由于传统的联调方式需要继电保护装置退出运行，对于双套配置的继电保护系统，就剩下单套配置，可靠性降低；对于单套配置的继电保护系统，还需要将一次设备停电，直接影响电力设备正常运行。

(2)安全风险高。保护装置在运行时需要隔离电流、电压、跳闸等二次回路，利用调试仪器进行试验，安全风险相当高。

(3)调试周期长。实际调试工作涉及的内容繁多，调试工作量大，一套测控装置无法在退运1天的期限内完成在线调试，而一个变电站涉及几十套的测控装置，调试周期很长。

(4)工作效率极低。调试工作不仅要调度下令、运行人员进行退运设备操作，而且更为致命的是调试人员要利用调试仪器进行试验，效率极低。如果碰到相关设备(主站、远动装置、测控装置)调试问题，检修的工作时间无法控制。

(5)调试工作不全面。测控装置很多的码表无法进行模拟上送(如采样异常、EPROM错误等)，现有调试方式无法对这些信号进行调试。

本文提出以运行中的测控装置或保测一体装置码表(含软报文、压板和定值等所有信息)为标准基础数据库，开发一套变电站远动信息联调软件，来替代变电站中运行的测控装置或保测一体装置与远方主站进行联调。

1 不停电联调工作机理

图1为变电站远动信息传统联调方式的工作机理。调度控制主站下发远方操作命令，经过远动机A和远动机B，将命令转发给测控装置进行操作；同时，测控装置也通过远动机A和远动机B将相关信息上传调度控制主站。这种联调方式在联调过程中需要将相应的测控装置退出运行，联调结束后确定所有遥测量信息、遥控功能、遥信信号准确无误方可将相应的测控装置投入运行。

图1 传统联调方式工作机理示意图

图2为变电站远动信息不停电联调方式的工作机理。与传统联调方式不同，这种联调方式借助便携式工控机中的联调软件系统实现对测控装置的模拟。调度控制主站下发远方操作命令，经过远动机A和远动机B，将命令转发给便携式联调工控机，由联调工控机的软件系统模拟测控装置进行操作；同时，便携式联调工控机也通过远动机A和远动机B将测控装置的相关信息上传调度控制主站。图2中的①为联调通道；②为便携式工控机与测控装置间数据通道，主要用于下载参数配置；③为远动机A与测控装置间数据通道，联调时需要断开其连接；④为远动机B与测控装置间数据通道，联调时仍正常运行。这种联调方式在联调过程中测控装置仍可正常运行，并通过远动机B上传运行信息。

图2 不停电联调方式工作机理示意图

2 联调软件体系框架

在图2便携式联调工控机中最重要的是联调软件系统，其主要作用是模拟测控装置，实现联调过程的仿真模拟。下面从软件的体系结构、功能配置和运行流程三个方面对该软件系统的体系框架进行介绍。

2.1 软件体系结构

变电站远动信息不停电联调系统的软件体系结构如图3所示。根据数据流的流转情况将软件的体系结构划分层三层：物理层、传输层、应用层。在三层体系结构的基础上，对软件的基本结构和功能模块进行定义。物理层用于数据的输入输出，可以支持网络接口和RS-485串口；传输层将数据按照IEC60870-5-103规约进行转换；应用层实现厂站设备的配置、码表的导入解析、遥测量校验、中央信号校验、遥控功能校验、遥信功能校验等功能。

在软件体系结构的设计中充分考虑以下四个方面的性能特性。

(1)安全性。由于联调软件系统基于变电站的站控层平台，设计中充分考虑了站控层网络的重要性，确保变电站内设备的安全。

(2)实用性。联调软件系统在业务操作模式和数据共享面向最终业务应用，系统结构、功能和界面适合用户的使用，系统设计满足应用需求，配置方案选择适当的数据精度和性能价格比最优。

(3)标准化、规范化。联调软件系统的内容、数据分类和编码、数据精度、作业规程、服务格式等均遵循相关标准规范，命名服务使用通用术语，便于开发人员和使用人员理解。

(4)可扩展性。联调软件系统的技术架构、基础平台、数据编码、系统功能、数据和软硬件配置均可扩充，充分考虑当前业务应用和将来业务扩展，确保系统满足现在和将来应用的需要。

图3 软件体系结构

2.2 软件功能配置

在软件的功能配置上，目前考虑的功能有码表的获取与导出、码表文件的导入与解析、仿真装置的快速建立、遥测量的仿真校验、遥信的仿真校验、遥控操作仿真校验、软报文核对、远方主站的召唤，并可根据实际需要进行扩展。

(1)厂站设备的配置。每个厂站对应一个*.lst项目文件，用户可新建、打开、保存及另存为配置文件。新建厂站后，可通过导入码表或导入配置等方式新增仿真装置。

(2)码表文件的导入与解析。将码表数据中的遥测、遥信、遥控等有用的信息导入并解析，生成仿真系统相应调试窗口的交互数据。支持主流厂家的码表文件。

(3)仿真装置的快速建立。复制已有装置的全部配置信息，粘贴后做简单修改，可快速新建同间隔类似装置。

(4)遥测量的仿真校验。将码表中的遥测信息解析，生成遥测数据表，包括通道号、名称、标度、类型、遥测值。仿真装置运行时，修改某个通道的遥测值，则对应的遥测信号变化就会上送至远动机。另外，遥测值也支持批量修改。

(5)遥信的仿真校验。将码表中的遥信信息解析，生成遥信数据表，包括通道号、名称、类型、状态。装置仿真时，修改遥信的状态值(包括分和合)，则对应的遥信变位就会上送至远动机。另外，为了增加实用性，该功能支持合成双点遥信。

(6)遥控操作仿真校验。将码表数据中遥控信息解析，生成遥控数据，包括通道号、名称以及关联对象。仿真校验时在关联对象一栏选择遥控关联的遥信点，当通过主站遥控成功时，即可在遥信中看到关联遥信点相应的变化。

(7)软报文核对。软报文支持变位上送，可对任一软报文设置上送，支持鼠标点击变位上送。

(8)远方主站的召唤。软件响应远方主站的召唤，把四遥信息等当前状态及数值上送主站。

2.3 软件运行流程

根据联调工作的基本内容和要求，对联调软件运行流程设计如图4所示。

图4 软件运行流程

整个过程不需要借助运行的继电保护装置，只需通过便携式工控机的联调软件完成，联调效率大大提高。

3 联调实施示例

下面以长园深瑞的线路保护对联调实施过程进行验证。

(1)建立变电站联调项目。打开联调软件，新建项目，然后导入线路保护装置模板，并填写相应参数，完成联调项目的建立，如图5所示。

图5 新建联调项目

(2)启动仿真。启动线路保护装置仿真，即启动103规约仿真，可通过监控后台查看该装置通信是否恢复正常，如图6所示。

图6 启动装置仿真

(3)遥测仿真调试。遥测仿真调试如图7所示，选择要模拟的遥测信号，双击“遥测值”，即可输入要修改的值。或可同时选中多个遥测值进行批量修改，通过后台监控和调度控制主站确认遥测仿真正确。

图7 遥测仿真调试

(4)遥信仿真调试。遥测仿真调试如图8所示，选择要模拟的遥信点，在状态栏选择“分”或“合”，对应的遥信变位即会上送。通过后台监控和调度控制主站变位状态和信息确认遥信联调的正确性。

图8 遥信仿真调试

(5)遥控调试。首先选择关联信号，并将该信号与遥控通道关联。监控后台遥控操作，运行信息中可提示遥控类型、遥控通道、遥控结果，如遥控选择：[0]701遥合。遥控成功后，关联的信号会相应变位，如图9所示。

图9 遥控调试

(6)软报文核对。选择模拟信号，在状态列中，“事件、告警、自检”选项中选择“复归”、“动作”模拟信号对点，“遥信”选项选择“分”、“合”进行模拟，如图10所示。

图10 软报文核对

4 结语

本文提出的变电站远动信息不停电联调的方法，以一套继电保护装置联调软硬件系统替代运行中的继电保护装置与远方调度控制主站进行联调，软硬件系统利用码表为数据基础对继电保护装置进行模拟。采用联调软硬件系统联调时继电保护装置无需退出运行，避免一次设备停电，可提高设备利用率和联调的工作效率，节约人力、物力，确保电网的安全。本文提出的联调方法解决继电保护装置部分码表无法进行模拟上送导致的调试问题，具有很高的实用价值。