變電站通訊規(guī)約主動上送全數(shù)據(jù)功能的研究與應(yīng)用

趙洪麗,趙曉娜

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，121000)

變電站通訊規(guī)約主動上送全數(shù)據(jù)功能的研究與應(yīng)用

趙洪麗,趙曉娜

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心，121000)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高,對供電質(zhì)量和可靠性也提出了更高的要求，近些年，變電站綜合自動化改造行程順利進(jìn)行，以往的有人值班變電站逐漸被無人值守變電站所取代，在無人值守變電站中，監(jiān)控系統(tǒng)是支撐遠(yuǎn)方通訊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常而無法正常工作，會造成變電站喪失監(jiān)控的嚴(yán)重問題。

變電站;安全機(jī)制;網(wǎng)絡(luò)

1 研究課題提出背景

通訊規(guī)約是將變電站內(nèi)各類重要信息、數(shù)據(jù)通過通訊通道傳輸給遠(yuǎn)方集控中心及主站的底層代碼，是實現(xiàn)無人值守變電站的最基本條件，同時也是現(xiàn)場調(diào)試人員判斷故障點(diǎn)的最有力手段。一次設(shè)備的采集器與現(xiàn)場監(jiān)控主機(jī)通過規(guī)約進(jìn)行通訊，監(jiān)控主機(jī)再使用規(guī)約將變電站內(nèi)設(shè)備的實際情況及時地反映給遠(yuǎn)方主站。如果通訊規(guī)約出現(xiàn)問題，將影響調(diào)度人員對變電站的正常監(jiān)控，特別嚴(yán)重時將造成變電站喪失監(jiān)控。

IEC-5-104規(guī)約是變電站與主站通訊時所必須使用的一種規(guī)約，它通過站內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)方式與主站進(jìn)行連接。在現(xiàn)場調(diào)試的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，以104規(guī)約通訊的少數(shù)新建未投運(yùn)的變電站及低電壓等級的小型變電站在集控中心會偶爾出現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新異常報警，有的變電站還會出現(xiàn)鏈路時通時斷的現(xiàn)象。出現(xiàn)問題后，在遠(yuǎn)方集控中心的顯示畫面中，這些變電站的遙測數(shù)據(jù)信息長時間停止刷新，而且會發(fā)出數(shù)據(jù)異常報警，除此之外，極少數(shù)變電站的通訊鏈路會出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，而維護(hù)人員趕赴該變電站后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場并無設(shè)備異常發(fā)生，中斷的鏈路也會在短時間內(nèi)自動恢復(fù)正常。這種情況如果在無人值守變電站運(yùn)行以后出現(xiàn)，除了會增加對變電站的維護(hù)成本，還會牽扯調(diào)度人員的精力，影響對變電站的正常監(jiān)控。

在多次異常情況的處理過程中，我們檢查廠站端及主站端的配置均無問題后，對該變電站的IEC104通訊規(guī)約進(jìn)行實時監(jiān)視后發(fā)現(xiàn)，廠站端與主站端通訊時所使用IEC870-5-104規(guī)約出現(xiàn)長時間無遙測報文上送現(xiàn)象。

2 問題存在原因及解決方案

IEC104規(guī)約是主站與廠站端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一種通訊規(guī)約，它是一種非純粹的問答式規(guī)約。非純粹的問答式特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在主站對廠站的每次“詢問”都會得到廠站端的“回答”，而廠站端的每次“回答”不都是因為廠站端的“詢問”，也就是說，廠站端有變化數(shù)據(jù)等情況時會不等主站的“詢問”而主動上送。

IEC104規(guī)約的運(yùn)行有以下幾個過程：

1)主站端與廠站端建立第一次連接時，先“測試”鏈路狀態(tài)，廠站端進(jìn)行“回答”，如果鏈路完好，主站端會對廠站進(jìn)行校時。

2)校時完畢，主站會對廠站進(jìn)行一次總召喚，廠站向主站上送所有的遙測、遙信數(shù)據(jù)。

3)正常運(yùn)行時，當(dāng)廠站內(nèi)有數(shù)據(jù)變化時，將變化數(shù)據(jù)的報文發(fā)送給主站端。沒有變化數(shù)據(jù)時，主站會向廠站發(fā)送U幀測試鏈路。主站還會不定時用I幀計算所收到的報文數(shù)發(fā)送給廠站，以保證整個通訊過程的階段完整性。

4)每過15分鐘，主站會對廠站進(jìn)行一次總召喚。

經(jīng)過多次處理此類異常問題的統(tǒng)計及現(xiàn)場調(diào)查分析，我們發(fā)現(xiàn)此類異?，F(xiàn)象多出現(xiàn)在未投運(yùn)的變電站及電壓等級較低、線路少，負(fù)荷穩(wěn)定變化不大的小型變電站中，尤其是近期實現(xiàn)綜合自動化改造的前農(nóng)電站。 這些變電站都有一個共同的特點(diǎn)，就是線路較少且負(fù)荷穩(wěn)定。線路最少的變電站僅一臺主變單獨(dú)運(yùn)行，5條10千伏線路投入使用，每條線路的負(fù)荷小而且很穩(wěn)定，沒有太大的變化。按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃绤^(qū)標(biāo)準(zhǔn)，變化幅度超過滿度值0.5%的數(shù)據(jù)才會被認(rèn)為是變化數(shù)據(jù)，那么這種變電站在通訊規(guī)約中的體現(xiàn)就是變化數(shù)據(jù)非常少，通道中全部都是U幀測試過程。負(fù)荷非常穩(wěn)定的時候甚至?xí)霈F(xiàn)5-10分鐘內(nèi)無變化數(shù)據(jù)發(fā)生，而主站超過5分鐘收不到變化數(shù)據(jù)會認(rèn)為數(shù)據(jù)刷新異常。除此之外，部分主站對IEC104規(guī)約配置是發(fā)現(xiàn)通道中出現(xiàn)超過一定時間的U幀時認(rèn)為規(guī)約陷入死循環(huán)，將重新啟動鏈路。

由于變電站綜合自動化改造任務(wù)的加快，越來越多的變電站實現(xiàn)無人值守，此類異?，F(xiàn)象出現(xiàn)的次數(shù)也隨之增多。

通過對通訊規(guī)約的研究，我們在廠站端增加了變電站通訊規(guī)約的主動上送全數(shù)據(jù)功能來解決這種問題。在原有的IEC104規(guī)約源程序的基礎(chǔ)上，增加一項功能：在IEC104規(guī)約正常運(yùn)行時，不管是否有變化數(shù)據(jù)，每過30秒鐘，廠站端主動上送一次全數(shù)據(jù)。這樣，即便

是負(fù)荷穩(wěn)定變電站的數(shù)據(jù)也會在主站端及時刷新，同時也避免了U幀循環(huán)過多的問題，有效解決了變電站鏈路時通時斷的現(xiàn)象這樣做有兩個方面優(yōu)點(diǎn)：

1)提高了信息的實時性。30秒一次的主動上送全數(shù)據(jù)，再加上不定期的變化數(shù)據(jù)上送，使主站端的監(jiān)控數(shù)據(jù)能夠更及時地進(jìn)行刷新。

2)不影響信息的完整性。在正常運(yùn)行時也會在每個15分鐘時出現(xiàn)總召喚與突發(fā)事件同時發(fā)生的可能，此時全遙測、遙信數(shù)據(jù)及可能出現(xiàn)的突發(fā)遙信會同時占用通道，對于以網(wǎng)絡(luò)方式建立的鏈路來說，完全有能力進(jìn)行處理，不會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象。而主動上送全數(shù)據(jù)功能主要是2分鐘上送一次全遙測數(shù)據(jù)，所占用的通道小于上述可能出現(xiàn)的最大值情況，因此不會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象。

至此，實現(xiàn)了變電站通訊規(guī)約主動上送全數(shù)據(jù)功能，有效地降低了變電站數(shù)據(jù)刷新異常及不定期的鏈路中斷現(xiàn)象。

本文所述研究課題是在原有變電站通訊規(guī)約的基礎(chǔ)上，利用其自身的函數(shù)、變量搭配，在廠站端實現(xiàn)全數(shù)據(jù)的主動上送功能?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，該項技術(shù)實施方便、簡單并且具有很高的可靠性及穩(wěn)定性，可以很好的應(yīng)用到目前已運(yùn)行的變電站中。

3 應(yīng)用前景

本文所述研究項目是在原有通訊規(guī)約的基礎(chǔ)上，利用其自身的函數(shù)、變量搭配，在廠站端實現(xiàn)全數(shù)據(jù)的主動上送功能。

該技術(shù)實施簡單，在項目實施前對作業(yè)人員的要求是需要具備變電站監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)知識，掌握變電站IEC870-5-104通訊規(guī)約，可以對規(guī)約內(nèi)容進(jìn)行快速翻譯，并且了解廠站與主站的通訊過程中的具體步驟

經(jīng)過數(shù)次改進(jìn)和應(yīng)用，目前該項目已經(jīng)應(yīng)用到實際變電站中，我們在勵家66KV變電站、中安66KV變電站、柳家66KV變電站、饒陽河66KV變電站的通訊規(guī)約中均增加了此項功能，解決了數(shù)據(jù)刷新異常報警及不定期的鏈路中斷現(xiàn)象。自2012年3月增加功能起至今，各變電站均實現(xiàn)長時間穩(wěn)定運(yùn)行，項目應(yīng)用效果顯著。下一步，科研小組將繼續(xù)尋找存在規(guī)約異常的變電站，并計劃將該項技術(shù)應(yīng)用到更多變電站中，其中包括除66kV電壓等級外的更高電壓等級變電站。

[1]電網(wǎng)調(diào)度自動化信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)、中國電力出版社、1995、第一版579頁

[2]通訊傳輸規(guī)約、中國電力出版社、2004、第二版304頁

[3]終端通訊規(guī)約、中國郵電出版社、2002、第一版160頁

趙洪麗，1982年4月23日出生，2006年7月畢業(yè)于東北電力大學(xué)，研究生學(xué)歷，現(xiàn)任國網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心調(diào)度自動化專業(yè)培訓(xùn)教師，職稱為高級技師、中級講師。

趙曉娜，1982年7月14日出生，2009年3月畢業(yè)于華北電力大學(xué)，現(xiàn)任國網(wǎng)遼寧省電力有限公司技能培訓(xùn)中心培訓(xùn)師，職稱為工程師。

Substation communication agreement voluntarily give full data function of research and application

Zhao Hongli,Zhao Xiaoli
(its Chinese liaoning province power co.,LTD.,skills training center，121000)

With the rapid development of national economy and the gradual improvement of the people's living standard,the power supply quality and reliability are also put forward higher request,in recent years,the substation integrated automation renovation schedule smoothly,ever attended substation has been replaced with the unattended substation,in unattended substation monitoring and control system is the key to support the distance communication link,if abnormal monitoring system to work properly,can cause serious problems in the loss of transformer substation monitoring.

substation;Security mechanism;network