智能远动装置自动校核技术研究

解郭、李颉毅、李勉、张磊、肖攀、任有松

云南电网有限责任公司德宏供电局 云南省芒市，678400

摘要：智能电网的发展得益于电力调度中心获得准确的变电站全站设备运行信息，因此必须保证远动通信设备在投入运行前能够准确实时的上传变电站的运行数据，因此在变电站投入运行前需要校对远方调度中心接受的运行信息与实际站内发出的信息是否一致，这称为变电站远动对点。传统的人工对点方式效率低下，为解决这一问题，本文研究了一种智能变电站远动配置智能校验装置，可以高效无误的完成远动配置的校验工作，实验结果验证了智能变电站远动配置自动校核装置的可应用性。

关键词：智能变电站；远动装置；信息模型；自动校核

0  引言

随着时代的发展，科技的进步，电网技术已经越来越智能化，一体化调控技术也越来越成熟。远动管理机是智能变电站调控一体化技术的关键纽带，随着电力技术的进步，远动管理机的功能越来越多样化，电力调度中心与变电站之间所传递的遥信、遥测等信息量也是越来越庞大的。智能电网由许多模块组成，其中，充当重要角色的智能数字变电站起到了十分关键的作用，它提供了智能化远程调度信息。调度中心依靠变电站的测控设备和远动设备接收到变电站的相关运行信息，根据电网运行情况进行远程调控操作，保障电网的安全运行，而依靠远动对点确保两端信息的一致性是智能变电站验收时必要步骤。

智能变电站是在传统变电站的基础上，将所有变电站间隔的模拟量采集更换为数字量采集，同时将所有设备运行的数据上传到监控后台进行统一的监测和运行，从而实现智能变电站的自动化运行。所有智能变电站都采用IEC61850通信标准，在此标准下，智能站设备进行分层信息建模。目前投入使用的智能变电站远动对点测试系统，由于技术的限制，其工作主要依靠人工完成，先进一点的设备也只能借助功能单一的调试工具来进行校验测试。这一类智能变电站远动对点测试系统无法快速准确的对对点进行测试，同时智能变电站拥有大量数据，依靠人工可能会存在误差和遗漏，对电网安全运行存在较大的安全隐患，同时耗时费力，增加人工成本。因此，开发一种脱离人工实际操作能够自主完成对点监测的智能变电站远动对点装置十分有必要，这种装置不仅能自主完成对点测试，而且大大提升了检测的准确性和快速性，使得电网能够安全稳定的运行。

为了解决传统远动对点验证远动设备可否正常运行方法的不足，本文提出设计智能对点装置，即IED智能仿真设备，通过调取变电站SCD文件，从中解析获得变电站全站配置信息，通过获取的信号点表仿真发出变电站设备运行的信号数据，用于检测智能变电站远动装置能否正常投运，进行远动通信相关信息点与调控点表的标准化快速测试。设计专用模块解析SCD文件获得整站配置信息，模拟变电站内IED设备输出符合IEC61850标准的制造报文规范（Manufacturing Message Specification, MMS）信息，进行全站所有信息点全景扫描进而实现相关二次所有设备信息的发送与测试。

1基于IEC61850的继电保护自动映射与配置方法

本文提出了基于XML Schema的协议映射建模可以根据不同用户的需求，提取相关数据。IEC61850运用人机通识的数据描述技术（XML模式技术）对变电站、IED建立模型，方便不同设备之间进行信息通信。同时，XML技术可以对IED设备进行通信配置。只需要更改文件就可以随时进行修改由于变电站配置出错导致的不便。XML文档不是传统的后台和代码语言，可以直接进行人机操作浏览修改，大大方便了变电站的管理。

在建模时通过采用XMLSchema技术，各种质量、时间尺度的测量值、累积值、状态值或调控指令的信息媒介。104协议在区分信息体元素时，通过采用服务数据单元中的公共和信息地址来进行的，信息体的地址没有按照一定的规律进行分配。根据IEC61850标准规则建立的数据模型的特征由逻辑节点来反应，不同变电站具有互异性，所以转换协议时解决数据地址和数据属性映射关系至关重要。

IED仿真设备需要进行IEC61850与IEC60870-5-104的规约转换，这样才能接收远动设备反馈回来的报文信息，起到模拟主站的功能，因此IED设备仿真平台既要能发送IEC61850规约信息，又要接收远动设备发送的IEC60870-5-104规约的信息。IEC61850是面向对象建模的，IEC60870-5-104是面向点的协议，要使两者之间可以进行互通，目前常用的方式是设计通信网关来实现规约之间的转换。通信网关包含四个模块，具体软件结构如下图3-24所示。

协议转换模块是实现两个协议之间进行互通的核心，通过模型解析工具获取元数据建立初始状态，协议转换模块可以解析SCD文件获取104规约下的相关报文信息得到遥信值，再根据相应的映射规则，将这些信息写入IEC61850实时库中，从而实现规约的转换，同时，协约转换模块也可以将IEC61850规约下的报文信息转换为IEC60870-5-104规约下ASDU格式信息或者控制信息。

表1 IEC60870-5-104与IEC61850规约映射规则

IEC60870-5-104中定义的ASDU	IEC61850-7-X/8-X
类型符标识	隐含定义每个元素的信息类型作为MMS/ASN.1标记传送
可变结构限定词	隐含含义
传送原因	包含原因/服务参数
发信方地址	关联/服务参数（发信方）
应用服务数据单元	LD、LN数据对象
公共地址功能类型、信息序号	属性（命名原理）
信息元素集	数据属性（Val.q）
时标	数据属性

IEC60870-5-104向IEC61850的具体映射方法如下

（1）根据表1建立服务映射规则，建立不同数据模型间的映射关系。

（2）IEC60870-5-104中建立的遥信信息与IEC61850面向对象建立的遥信信息要一一对应，如104规约的保护装置、事故告警、测量值和开关的开位和合位分别对应IEC61850的PDIF、PDIS、PDIR、GGIO、MMXU-MV-instMag-i/f、CSWI-pos-stval。

（3）应用IED配置工具生成的CID文件，将文件库中用104规约表示的点位信息与IEC61850中的逻辑节点的信息对应起来，形成映射关系，根据映射关系就可以将104规约下的数据信息转换为具有逻辑节点的数据属性。

2智能远动装置智能校核装置设计

智能变电站远动配置传统校验方法框图如图1所示，智能变电站远动设备传统校验步骤为：通过模拟测量信息和一次设备状态的变化相关信号上传到测控装置，测控装置的信息分为两路，一路上传到智能站的站内监控中心（后台），另外一路通过站控层网络传给远动设备，远动设备再通过电力调度通信网将现场采集的一次设备的信息上传给调度中心，站内人员通过在站内监控中心现场电话和调度确认发送的相关一次设备信号是否准确收到及信号的相关间隔是否正确。这样就可以验证远动设备是否可以准确的上传现场一次设备的运行信息，远动设备是否能安全的投运。针对智能变电站远动设备校验传统方法的缺陷，

图1 智能变电站远动设备传统校验方法框图

本文研究一种远动设备自动校验装置，可以模拟仿真智能变电站的一次设备信号发生，这样就不用人为的动作一次设备。如图2所示，将测控装置中的配置的SCD文件导入到IED仿真平台进行解析获取整站遥信点表，IED设备将所采集的信息，按IEC61850标准规定上传给远动设备，运动配置接收到信息后将其加工转换为IEC104规约下的信息反馈给IED仿真平台，用于模拟调度中心接收信息。仿真平台根据收发信号是否一致进行比对，若信息一致，则验证远动设备可以正常工作，若信息不一致则说明远动设备存在问题。这种IED仿真平台验证远动设备的方法极大的节省了人力物力，实现了全自动的远动设备校验，效率高，准确度高。

图2 基于IED仿真平台的远动设备自动校验方法框图

IED仿真平台包含SCD文件解析功能、模拟IED设备发送带特定时标的SOE信号、模拟主站接收IEC104变位信息功能、自动比对仿真发送的信息（61850规约）和接收的来自远动设备的信息（104规约）。根据这些功能设计出IED设备仿真平台的硬件结构原理图如图3所示。

图3 硬件平台结构框架

从测控装置中拷贝相应间隔的配置SCD文件，导入到IED仿真设备中，然后进行文件解析，生成IEC61850规约点表，同时会将IEC61850规约点表转化IEC104规约点表，用于模拟调度中心，系统根据生成的61850点表依次通过通信口向远动通信设备发送信号，远动通信机在收到61850的点表信号后转化成104规约信号反馈给IED仿真平台，仿真平台根据之前内部转化的104规约点表与接收的信号进行自动比对，比对的原理是依据点表中每个信号地址的唯一性和收发信号的SOE时标唯一性来确定，自动生成比对结果供施工人员参考，这样就可以形成一个完整的通信闭环，从而验证了远动配置的准确性，确保远动管理机正常投运。

从配置工具中导出SCD文件到仿真平台，在仿真平台中进行解析，获取所有四遥功能的相关信息，IED仿真平台根据四遥功能点表信息，逐条的给远动设备发送相关信息，远动设备将IEC61850的点表信息进行转换为IEC104规约的信息，再将IEC104规约信息传输给IED仿真平台中的模拟主站接收信息模块，在IED设备中进行收发信息的比对，两者信息比对一致，则远动设备正常运行，若比对不一致，则说明远动设备存在问题，对远动设备进行检修后再次验证即可。根据此流程图编写代码即可实现仿真平台的功能。

图4 软件设计流程图

3实验测试

实验场地为某110kV变电站，开始智能对点相关工作后，全站监控信息表中的遥信个数为2494，按照浙江电科院指导方式下的全站遥信闭环测试用时30min左右，初次闭环测试错误比较少，只有两个遥信信号未取反。在使用智能对点装置实际对点时，由于调度端仍需人工二次确认，每小时实际对点速度大概300点左右。实际与调度端总共对点用时半天。

现场测试环境的搭建如图5所示，站内测试时需要两个客户端，分别是1台监控主机和1台远动，与测试仪独立组网；远动单独配一个通道给测试仪模拟主站，要求复制转发表，并将所有遥信点都置为SOE；监控后台告警历史记录要求按规范导出，导出功能满足监控后台历史记录导出功能规范会会议纪要要求。

图5 现场测试环境示意图

全景扫描结束后，由“智能对点”测试仪根据遥信点表进行模拟信号的发送，观察远动主机和监控后台是否发出对信号的响应，所有点表信号发送完毕，且监控主机和远动设备响应正常，则全景扫描结束。在实际变电站进行全景扫描时不是每一次都可以完全无误，经常会出现错配、漏配、后台扫描不一致、合成信息少配等情况，当存在这些扫描误差出现时，设备会自动生成点表表格，提醒现场施工人员。通过仿真记录现场问题如以下几点：全景扫描远动遥信信号错误，如表2所示。

表2 问题记录表

序号	遥信点号	描述	问题现象	处理结果
1	1153	保测装置控制切至就地位置	信号未取反	修改后正常
2	1166	保测装置MMS通信中断	信号未取反	修改后正常

4结论

为保证信息能够精准的传输到调度中心，智能变电站的信息需要与实际变电站的信息进行校对，以此来判断两者是否一致，这称为智能变电站的对点。针对智能变电站远动装置配置信息的调控联调工作，按传统在线式人工调试方法存在弊端，本文采用IED仿真技术、SOE时间和104地址的唯一性等标准条件，提出了一种针对远动装置全站遥信配置的快速校核技术，能够快速主动发现错误，减少实际联调时出错消缺的时间，不改变现有调试环境，提高核对效率；改扩建调试下，查漏补缺，对在运间隔也可以快速扫描，排除厂家误操作造成的影响；数据的应用方面，调控信息表和调控信息对应表的管控；能够切实帮助“三核对”工作的开展。

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