摘 要：為了確保廣東省電力調(diào)度能量管理系統(tǒng)(EMS)的正常運(yùn)行，廣東省電力調(diào)度中心與南瑞科技股份有限公司聯(lián)合開發(fā)了一套遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約測(cè)試及分析系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)已通過(guò)部分性能測(cè)試，投入正式使用。為此，對(duì)該系統(tǒng)的主要界面及性能特點(diǎn)做了介紹，同時(shí)結(jié)合該系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，對(duì)其在基建工程及日常的運(yùn)行維護(hù)中所起的作用做了闡述。
關(guān)鍵詞：電力調(diào)度自動(dòng)化；能量管理系統(tǒng)；遠(yuǎn)動(dòng)；通信規(guī)約；規(guī)約測(cè)試
Test and analysis system of telecontrol communication protocols
SHEN Hong
(Guangdong Power ispatching Center,Guangzhou 510600,China)
Abstract: To ensure the normal operation of the energy management system (EMS)for power dispatching in Guangdong Province,a test and analysis system of telecontrol communication protocols were developed jointly by Guangdong Power ispatching Center and NARI Technology Co,LtdThe system has passed part of the performance test and has been put into regular use.This paper describes the main interface and features of the system,and expatiates on its role in construction engineering and routine operation maintenance in combination with the applications of the system
Key words: power dispatching automation; energy management system(EMS); telecontrol; communication protocol; protocol test
迄今，廣東省電力調(diào)度的能量管理系統(tǒng)(energy management system,EMS)的主站系統(tǒng)(SD-6000)通過(guò)直接采集方式接入的220 kV變電站、500 kV變電站及統(tǒng)調(diào)電廠的遠(yuǎn)動(dòng)終端(remote terminal unit,RTU)或監(jiān)控系統(tǒng)共有180個(gè)左右。同時(shí)，還有同樣數(shù)量的省網(wǎng)關(guān)口電能量采集器(ERTU)通過(guò)專線、共線或電話撥號(hào)方式接入省調(diào)的EMS主站系統(tǒng)。該主站系統(tǒng)已成為確保廣東電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的重要支撐平臺(tái)，其功能及作用已成為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理不可缺少的重要手段。而這些功能的正常發(fā)揮及使用，則離不開廠站端遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、完整、快速及不間斷的傳送。若沒有這些遠(yuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，那么，EMS主站系統(tǒng)會(huì)成為無(wú)米之炊，無(wú)源之水。
目前與廣東省電力調(diào)度EMS主站系統(tǒng)通信的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備中，既有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，又有傳統(tǒng)的RTU及ERTU；通信規(guī)約既有DL/T 63—1997規(guī)約，又有IEC 870-5-101，IEC 870-5-102及VAN-COMM等規(guī)約。一旦主站的RTU或ERTU的運(yùn)行簡(jiǎn)表出現(xiàn)某一廠站的故障告警，運(yùn)行人員往往只能采用大包圍的方法，從廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備、遠(yuǎn)動(dòng)信道到主站系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一排查，才能找到故障原因。然后，針對(duì)故障原因，再采取相應(yīng)的措施進(jìn)行故障排除，影響了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。即使在廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備與主站系統(tǒng)通信正常的情況下，又會(huì)出現(xiàn)個(gè)別遙測(cè)量(包括電能量)跳變或失準(zhǔn)，又或者遙信量發(fā)生抖動(dòng)。這些遠(yuǎn)動(dòng)信息的擾動(dòng)，一方面影響調(diào)度運(yùn)行，另一方面，又會(huì)影響EMS主站系統(tǒng)的安全。廣東省電力調(diào)度EMS主站系統(tǒng)就曾經(jīng)因一個(gè)廠站的遙信量發(fā)生大量的變位抖動(dòng)，引起主站系統(tǒng)出現(xiàn)大量的遙信告警，這些垃圾信息占用了系統(tǒng)的磁盤空間，造成了一臺(tái)服務(wù)器死機(jī)，嚴(yán)重威脅到EMS主站系統(tǒng)的安全。對(duì)于這類故障，往往無(wú)法迅速地確定究竟是主站的問題還是廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備問題。即使是判斷為廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的問題，又無(wú)法提供強(qiáng)有力的證據(jù)來(lái)說(shuō)明。因此，自動(dòng)化的運(yùn)行人員迫切希望有一套先進(jìn)的遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約測(cè)試及分析系統(tǒng)，能快速準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行診斷，盡量縮短故障時(shí)間，確保EMS系統(tǒng)的安全，更好地為調(diào)度運(yùn)行服務(wù)。為此，廣東省電力調(diào)度中心與南瑞科技股份有限公司聯(lián)合開發(fā)了一套遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約測(cè)試及分析系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已通過(guò)部分性能測(cè)試，投入正式使用。在此，我們對(duì)這套系統(tǒng)的界面及性能特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
1界面及性能特點(diǎn)
1.1界面
該系統(tǒng)是采用Visual C++的語(yǔ)言編寫的，人機(jī)界面比較友好。同時(shí)其鏈路層和應(yīng)用層采用兩個(gè)線程編寫，使該系統(tǒng)具有操作靈活、設(shè)置方便、運(yùn)行可靠及功能比較齊全的特點(diǎn)。其界面由六大部分組成。
1.1.1標(biāo)題欄
顯示系統(tǒng)的時(shí)間，注冊(cè)時(shí)間，啟動(dòng)或殺掉主要進(jìn)程的按鈕(SCAN)，界面鎖定或解鎖等。
1.1.2告警窗
顯示主要進(jìn)程啟動(dòng)或停止及相應(yīng)的時(shí)間告警，廠站端模擬遙信變位及相應(yīng)的時(shí)間告警，主站端模擬遙信變位及相應(yīng)的時(shí)間告警。
1.1.3抽屜菜單
1.1.3.1狀態(tài)
查看廠站及其下屬子站的狀態(tài)和有關(guān)配置。
1.1.3.2報(bào)文
選擇在報(bào)文區(qū)顯示的報(bào)文是網(wǎng)絡(luò)或串口報(bào)文。
1.1.3.3數(shù)據(jù)
選擇在數(shù)據(jù)區(qū)顯示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是遙測(cè)、遙信或電能數(shù)據(jù)。
1.1.3.4事件
事件記錄、遙信變位等。
1.1.3.5事件記錄
在資料區(qū)顯示作為主站端時(shí)收到的SOE或作為廠站端時(shí)發(fā)送的SOE，最多保存56條記錄，只能查看不能修改。
1.1.3.6遙信變位
在資料區(qū)顯示作為主站端時(shí)收到的遙信變位或作為廠站端時(shí)發(fā)送的遙信變位，最多保存56條記錄，只能查看不能修改。
1.1.3.7配置
主要用于廠站參數(shù)配置，比如設(shè)置每個(gè)廠的名稱、角色(廠站或主站)、端口號(hào)、遙測(cè)遙信數(shù)、規(guī)約、波特率、奇偶校驗(yàn)、同步頭、站址和是否投運(yùn)等。如果用于網(wǎng)絡(luò)RTU，還須設(shè)置其IP地址；若用于電話撥號(hào)采集電能量，還須設(shè)置其撥號(hào)號(hào)碼。還可以對(duì)主站對(duì)子站進(jìn)行總召或召電度的時(shí)間設(shè)置等。
1.1.4數(shù)據(jù)區(qū)
顯示該系統(tǒng)為主站或廠站端時(shí)的遙測(cè)遙信或電能數(shù)據(jù)，并能保存某個(gè)截面的資料。
1.1.5報(bào)文區(qū)
分色實(shí)時(shí)顯示收發(fā)的報(bào)文，發(fā)送報(bào)文為粉紅色，接收的報(bào)文為黑色，而接收到的錯(cuò)誤報(bào)文則為紅色。同時(shí)，報(bào)文區(qū)上方有“暫停”、“清屏”、“分析”等功能按鈕。
點(diǎn)擊“暫停”，可暫停報(bào)文刷新，再次點(diǎn)擊“暫停”恢復(fù)實(shí)時(shí)刷新顯示；點(diǎn)擊“清屏”，清除屏幕顯示的所有報(bào)文；點(diǎn)擊“分析”，開始解釋報(bào)文，再次點(diǎn)擊“分析”取消報(bào)文解釋。
1.1.6調(diào)試區(qū)
調(diào)試界面的功能有單步執(zhí)行、批量執(zhí)行等。缺省狀態(tài)是自動(dòng)執(zhí)行。當(dāng)選擇“單步執(zhí)行”時(shí)，選擇預(yù)發(fā)送的報(bào)文類型，也可手動(dòng)編輯報(bào)文內(nèi)容，點(diǎn)擊“執(zhí)行”，發(fā)送這一條報(bào)文；選擇“批量執(zhí)行”時(shí)，可以選擇預(yù)發(fā)送的多條報(bào)文，也可以修改或手動(dòng)編輯報(bào)文，修改執(zhí)行間隔，默認(rèn) s，點(diǎn)擊“執(zhí)行”，將按組織好的報(bào)文以執(zhí)行間隔逐條發(fā)送。
1.2主要性能特點(diǎn)
1.2.1仿真EMS主站功能
仿真EMS主站功能包括主控及偵聽功能。
1.2.1.1主控功能
當(dāng)為主控時(shí)，通過(guò)該系統(tǒng)的PC串行口經(jīng)由調(diào)制解調(diào)器與廠站的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行通信。此時(shí)，該系統(tǒng)仿真EMS主站功能，其功能包括：
a)各種通信規(guī)約的命令下發(fā)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的接收。此時(shí)，該功能既可通過(guò)自動(dòng)執(zhí)行模式下發(fā)與主站一致的各種通信規(guī)約的命令序列來(lái)實(shí)現(xiàn)與廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的通信，又可按運(yùn)行人員的要求，采用單步或批量執(zhí)行模式下發(fā)命令，同時(shí)，接收來(lái)自廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)既可通過(guò)報(bào)文區(qū)顯示出來(lái)，又可通過(guò)數(shù)據(jù)區(qū)以表格形式顯示出來(lái)。
b)對(duì)下發(fā)及實(shí)時(shí)接收的通信規(guī)約進(jìn)行分析。該功能對(duì)收發(fā)的各種通信規(guī)約的報(bào)文內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，分析內(nèi)容包括報(bào)文的類型標(biāo)識(shí)、傳送原因、信息體地址及信息體內(nèi)容等。即使是錯(cuò)誤的報(bào)文，也能進(jìn)行分析，并指出錯(cuò)誤所在。
c)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)或電能量信息進(jìn)行全記錄或分類記錄。該功能既可對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)或電量的各種通信規(guī)約下發(fā)的命令及回答的信息進(jìn)行全記錄，又可按運(yùn)行人員的設(shè)置，對(duì)遙信變位、遙測(cè)跳變及SOE事件等進(jìn)行分門別類的記錄，并形成文本文件。每個(gè)文本文件的文件名均帶有該廠站名及記錄時(shí)間，方便用戶快速查詢。
d)通道通信質(zhì)量測(cè)試。該功能只應(yīng)用于四線專線通道，共有閉環(huán)及開環(huán)兩種測(cè)試模式。所謂閉環(huán)測(cè)試，就是甩開廠站的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備，將四線的專線通道連接成環(huán)，然后在主站端發(fā)送一串測(cè)試報(bào)文，測(cè)試報(bào)文的長(zhǎng)度可由運(yùn)行人員自行設(shè)置。同時(shí)，根據(jù)所收回?cái)?shù)據(jù)包與發(fā)送數(shù)據(jù)包進(jìn)行比較，算出錯(cuò)誤包數(shù)及通道當(dāng)前誤碼率。而開環(huán)測(cè)試，則是在系統(tǒng)與廠站正常通信的情況下對(duì)通道進(jìn)行通信質(zhì)量測(cè)試，同樣算出錯(cuò)誤包數(shù)及通道當(dāng)前誤碼率。無(wú)論是閉環(huán)或開環(huán)模式，均可在通道測(cè)試結(jié)束后，點(diǎn)擊“保存”，將通道測(cè)試的記錄保存在文件名為channeltest的文件里，文件記錄了測(cè)試的起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、發(fā)送數(shù)據(jù)包、接收數(shù)據(jù)包、發(fā)送長(zhǎng)度、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包、誤碼率和檢測(cè)方式(開環(huán)、閉環(huán))。
1.2.1.2偵聽功能
當(dāng)為偵聽功能時(shí)，只需將該系統(tǒng)的一對(duì)接收或發(fā)送線并接到遠(yuǎn)動(dòng)通道的接收或發(fā)送端，則可對(duì)主站的發(fā)送命令或廠站的回答數(shù)據(jù)進(jìn)行在線偵聽。在偵聽情況下，該系統(tǒng)除了不能下發(fā)命令外，其它功能與主控大致相同，此處不再重復(fù)。
1.2.2模擬廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的功能
a)仿真?zhèn)鹘y(tǒng)四線遠(yuǎn)動(dòng)通道的RTU發(fā)送多種規(guī)約的報(bào)文，同時(shí)，又可修改RTU發(fā)送的遙測(cè)及遙信值，并可對(duì)與主站的通信報(bào)文進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及保存。
b)系統(tǒng)通過(guò)修改配置，可模擬網(wǎng)絡(luò)RTU。若本機(jī)是tcp_client端時(shí)，需要輸入對(duì)端的IP地址，若本機(jī)是tcp_sever端時(shí)，不用填寫IP地址，表示可以接受任何IP地址的client連接。tcp_client和tcp_sever均需輸入網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)。
1.2.3仿真電能量采集主站功能
本功能與仿真EMS主站功能大致相同。只是在鏈路層方面，電能量采集除通過(guò)四線專線通道外，還采用電話撥號(hào)通道。在電能量采集過(guò)程中，除按正常程序序列外，還能對(duì)歷史電能量進(jìn)行補(bǔ)采，其補(bǔ)采的時(shí)間間隔共有1 min，15 min，30 min等幾種，分別表示所補(bǔ)采歷史電能量的累計(jì)時(shí)段。同樣，在單步調(diào)試過(guò)程中，可按用戶的要求進(jìn)行累計(jì)時(shí)段1 min召電度，累計(jì)時(shí)段15 min召電度，累計(jì)時(shí)段30 min召電度等方式的手動(dòng)調(diào)試。
2 應(yīng)用情況
雖然該系統(tǒng)使用至今的時(shí)間不是很長(zhǎng)，但由于其功能比較齊全，使用靈活，操作方便，可以較好地滿足運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的主站系統(tǒng)、廠站系統(tǒng)及通道、規(guī)約等調(diào)試要求，因而已在基建工程方面和運(yùn)行維護(hù)方面取得較好的應(yīng)用。
2.1在基建工程方面
任何新建或擴(kuò)建工程的廠站遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備或電能量采集器，在正式投運(yùn)之前，都要多次進(jìn)行調(diào)試及信息的核對(duì)。隨著廣東電力工業(yè)的飛速發(fā)展，每年都有一大批電力基建工程項(xiàng)目并網(wǎng)投產(chǎn)。這些項(xiàng)目除了新投的發(fā)電廠及變電站外，還包括大量的線路、主變壓器及發(fā)電機(jī)組的擴(kuò)建工程。在未使用這套系統(tǒng)之前，我們都是直接將新建或擴(kuò)建工程的廠站自動(dòng)化設(shè)備直接與主站系統(tǒng)聯(lián)接，通過(guò)前置機(jī)(其操作系統(tǒng)為UNIX)對(duì)其進(jìn)行調(diào)試。但是，使用前置機(jī)調(diào)試，存在以下幾個(gè)問題：由于主站只有兩臺(tái)前置機(jī)，只能同時(shí)對(duì)兩個(gè)廠站設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。但在實(shí)際運(yùn)行中，我們經(jīng)常碰到有多個(gè)廠站設(shè)備需要同時(shí)進(jìn)行調(diào)試，由此而來(lái)造成“調(diào)試沖突”；在調(diào)試過(guò)程中，參數(shù)的修改或下裝比較繁瑣，而且存在一定的風(fēng)險(xiǎn)；主站與廠站設(shè)備的通信報(bào)文無(wú)法記錄保存下來(lái)；在進(jìn)行信息的核對(duì)過(guò)程中，由于廠站所有的遙信都要進(jìn)行分合閘的聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，遙測(cè)都要加載各種類型的模擬量，因而主站必然會(huì)產(chǎn)生大量的遙信告警及SOE，甚至引起事故追憶，對(duì)主站的正常運(yùn)行構(gòu)成威脅。而使用這套測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及信息的核對(duì)時(shí)，不存在“調(diào)試沖突”，只要裝有該軟件的PC，就能進(jìn)行調(diào)試；同時(shí)，由于其Visual風(fēng)格，人機(jī)界面比較友好，進(jìn)行參數(shù)的修改或下裝非常方便，而且不存在風(fēng)險(xiǎn)；另外，由于該系統(tǒng)能方便地將主站與廠站設(shè)備的通信報(bào)文記錄保存下來(lái)，形成文本文件，便于有關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行分析，找出錯(cuò)誤所在，及時(shí)要求設(shè)備廠商的調(diào)試人員對(duì)程序進(jìn)行修改，縮短了調(diào)試時(shí)間；在進(jìn)行信息的核對(duì)過(guò)程中，能按用戶的要求完成各種信息的傳送試驗(yàn)，對(duì)運(yùn)行主站不形成任何威脅。在使用該測(cè)試系統(tǒng)完成對(duì)這些廠站的調(diào)試工作后，才將其接入EMS主站，投入真正的運(yùn)行。因而可見，使用這套測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行基建工程方面的調(diào)試，既可以提高工作效率，縮短調(diào)試時(shí)間，又能減少對(duì)主站正常運(yùn)行的干擾及沖擊。
2.2在運(yùn)行維護(hù)方面
這套測(cè)試系統(tǒng)在運(yùn)行維護(hù)方面，主要起著如下兩個(gè)方面的作用：
a)當(dāng)主站系統(tǒng)的廠站設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)表顯示一個(gè)廠站的運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，使用這套測(cè)試系統(tǒng)的主控功能進(jìn)行測(cè)試，有助于快速判斷究竟是廠站設(shè)備、遠(yuǎn)動(dòng)通道故障，還是EMS主站的故障。
b)當(dāng)主站收到的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，比如遙測(cè)量跳變或遙信量誤動(dòng)和頻繁抖動(dòng)，可使用這套測(cè)試系統(tǒng)的偵聽功能，對(duì)主站與廠站設(shè)備之間的通 信進(jìn)行一段時(shí)間的偵聽，并將有關(guān)的變化遙測(cè)(跳變范圍由運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際情況而定)及遙信變位信息全部記錄下來(lái)，運(yùn)行人員可對(duì)這些記錄文件進(jìn)行查詢分析，判斷故障根源，為正確排障提供依據(jù)。
3結(jié)論
正是由于該測(cè)試系統(tǒng)具有比較齊全的功能，同時(shí)使用起來(lái)比較靈活便捷，因而該測(cè)試系統(tǒng)已成為調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)時(shí)的手中利器。當(dāng)然，該測(cè)試系統(tǒng)在一些界面及功能上，還有做進(jìn)一步修改及完善的空間，相信通過(guò)運(yùn)行人員及開發(fā)人員雙方的努力及合作，必能使該測(cè)試系統(tǒng)更臻成熟，更好地為電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)。
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