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远动通信规约测试及分析系统沈 鸿 (广东省电力调度中心 ,广东 广州 510600) 摘 要：为了确保广东省电力调度能量管理系统(EMS)的正常运行，广东省电力调度中心与南瑞科技股份有限公司联合开发了一套远动通信规约测试及分析系统。目前该系统已通过部分性能测试，投入正式使用。为此，对该系统的主要界面及性能特点做了介绍，同时结合该系统在实际生产中的应用，对其在基建工程及日常的运行维护中所起的作用做了阐述。关键词：电力调度自动化；能量管理系统；远动；通信规约；规约测试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 systemKey words: power dispatching automation; energy management system(EMS); telecontrol; communication protocol; protocol test迄今，广东省电力调度的能量管理系统(energy management system,EMS)的主站系统(SD-6000)通过直接采集方式接入的220 kV变电站、500 kV变电站及统调电厂的远动终端(remote terminal unit,RTU)或监控系统共有180个左右。同时，还有同样数量的省网关口电能量采集器(ERTU)通过专线、共线或电话拨号方式接入省调的EMS主站系统。该主站系统已成为确保广东电网安全、稳定、经济、优质运行的重要支撑平台，其功能及作用已成为电网调度运行管理不可缺少的重要手段。而这些功能的正常发挥及使用，则离不开厂站端远动数据的准确、完整、快速及不间断的传送。若没有这些远动的基础数据，那么，EMS主站系统会成为无米之炊，无源之水。目前与广东省电力调度EMS主站系统通信的远动设备中，既有计算机监控系统，又有传统的RTU及ERTU；通信规约既有DL/T 63—1997规约，又有IEC 870-5-101，IEC 870-5-102及VAN-COMM等规约。一旦主站的RTU或ERTU的运行简表出现某一厂站的故障告警，运行人员往往只能采用大包围的方法，从厂站远动设备、远动信道到主站系统等各个环节进行逐一排查，才能找到故障原因。然后，针对故障原因，再采取相应的措施进行故障排除，影响了设备的运行时间。即使在厂站远动设备与主站系统通信正常的情况下，又会出现个别遥测量(包括电能量)跳变或失准，又或者遥信量发生抖动。这些远动信息的扰动，一方面影响调度运行，另一方面，又会影响EMS主站系统的安全。广东省电力调度EMS主站系统就曾经因一个厂站的遥信量发生大量的变位抖动，引起主站系统出现大量的遥信告警，这些垃圾信息占用了系统的磁盘空间，造成了一台服务器死机，严重威胁到EMS主站系统的安全。对于这类故障，往往无法迅速地确定究竟是主站的问题还是厂站远动设备问题。即使是判断为厂站远动设备的问题，又无法提供强有力的证据来说明。因此，自动化的运行人员迫切希望有一套先进的远动通信规约测试及分析系统，能快速准确地对故障进行诊断，尽量缩短故障时间，确保EMS系统的安全，更好地为调度运行服务。为此，广东省电力调度中心与南瑞科技股份有限公司联合开发了一套远动通信规约测试及分析系统。目前，该系统已通过部分性能测试，投入正式使用。在此，我们对这套系统的界面及性能特点进行简要的分析。1界面及性能特点1.1界面该系统是采用Visual C++的语言编写的，人机界面比较友好。同时其链路层和应用层采用两个线程编写，使该系统具有操作灵活、设置方便、运行可靠及功能比较齐全的特点。其界面由六大部分组成。1.1.1标题栏显示系统的时间，注册时间，启动或杀掉主要进程的按钮(SCAN)，界面锁定或解锁等。1.1.2告警窗显示主要进程启动或停止及相应的时间告警，厂站端模拟遥信变位及相应的时间告警，主站端模拟遥信变位及相应的时间告警。1.1.3抽屉菜单1.1.3.1状态查看厂站及其下属子站的状态和有关配置。1.1.3.2报文选择在报文区显示的报文是网络或串口报文。1.1.3.3数据选择在数据区显示的实时数据是遥测、遥信或电能数据。1.1.3.4事件事件记录、遥信变位等。1.1.3.5事件记录在资料区显示作为主站端时收到的SOE或作为厂站端时发送的SOE，最多保存56条记录，只能查看不能修改。1.1.3.6遥信变位在资料区显示作为主站端时收到的遥信变位或作为厂站端时发送的遥信变位，最多保存56条记录，只能查看不能修改。1.1.3.7配置主要用于厂站参数配置，比如设置每个厂的名称、角色(厂站或主站)、端口号、遥测遥信数、规约、波特率、奇偶校验、同步头、站址和是否投运等。如果用于网络RTU，还须设置其IP地址；若用于电话拨号采集电能量，还须设置其拨号号码。还可以对主站对子站进行总召或召电度的时间设置等。1.1.4数据区显示该系统为主站或厂站端时的遥测遥信或电能数据，并能保存某个截面的资料。1.1.5报文区分色实时显示收发的报文，发送报文为粉红色，接收的报文为黑色，而接收到的错误报文则为红色。同时，报文区上方有“暂停”、“清屏”、“分析”等功能按钮。点击“暂停”，可暂停报文刷新，再次点击“暂停”恢复实时刷新显示；点击“清屏”，清除屏幕显示的所有报文；点击“分析”，开始解释报文，再次点击“分析”取消报文解释。1.1.6调试区调试界面的功能有单步执行、批量执行等。缺省状态是自动执行。当选择“单步执行”时，选择预发送的报文类型，也可手动编辑报文内容，点击“执行”，发送这一条报文；选择“批量执行”时，可以选择预发送的多条报文，也可以修改或手动编辑报文，修改执行间隔，默认 s，点击“执行”，将按组织好的报文以执行间隔逐条发送。1.2主要性能特点1.2.1仿真EMS主站功能仿真EMS主站功能包括主控及侦听功能。1.2.1.1主控功能当为主控时，通过该系统的PC串行口经由调制解调器与厂站的远动设备进行通信。此时，该系统仿真EMS主站功能，其功能包括：a)各种通信规约的命令下发及实时数据的接收。此时，该功能既可通过自动执行模式下发与主站一致的各种通信规约的命令序列来实现与厂站远动设备的通信，又可按运行人员的要求，采用单步或批量执行模式下发命令，同时，接收来自厂站远动设备的远动数据。这些数据既可通过报文区显示出来，又可通过数据区以表格形式显示出来。b)对下发及实时接收的通信规约进行分析。该功能对收发的各种通信规约的报文内容进行实时分析，分析内容包括报文的类型标识、传送原因、信息体地址及信息体内容等。即使是错误的报文，也能进行分析，并指出错误所在。c)对远动或电能量信息进行全记录或分类记录。该功能既可对远动或电量的各种通信规约下发的命令及回答的信息进行全记录，又可按运行人员的设置，对遥信变位、遥测跳变及SOE事件等进行分门别类的记录，并形成文本文件。每个文本文件的文件名均带有该厂站名及记录时间，方便用户快速查询。d)通道通信质量测试。该功能只应用于四线专线通道，共有闭环及开环两种测试模式。所谓闭环测试，就是甩开厂站的远动设备，将四线的专线通道连接成环，然后在主站端发送一串测试报文，测试报文的长度可由运行人员自行设置。同时，根据所收回数据包与发送数据包进行比较，算出错误包数及通道当前误码率。而开环测试，则是在系统与厂站正常通信的情况下对通道进行通信质量测试，同样算出错误包数及通道当前误码率。无论是闭环或开环模式，均可在通道测试结束后，点击“保存”，将通道测试的记录保存在文件名为channeltest的文件里，文件记录了测试的起始时间、结束时间、发送数据包、接收数据包、发送长度、错误数据包、误码率和检测方式(开环、闭环)。1.2.1.2侦听功能当为侦听功能时，只需将该系统的一对接收或发送线并接到远动通道的接收或发送端，则可对主站的发送命令或厂站的回答数据进行在线侦听。在侦听情况下，该系统除了不能下发命令外，其它功能与主控大致相同，此处不再重复。1.2.2模拟厂站远动设备的功能a)仿真传统四线远动通道的RTU发送多种规约的报文，同时，又可修改RTU发送的遥测及遥信值，并可对与主站的通信报文进行实时监视及保存。b)系统通过修改配置，可模拟网络RTU。若本机是tcp_client端时，需要输入对端的IP地址，若本机是tcp_sever端时，不用填写IP地址，表示可以接受任何IP地址的client连接。tcp_client和tcp_sever均需输入网络端口号。1.2.3仿真电能量采集主站功能本功能与仿真EMS主站功能大致相同。只是在链路层方面，电能量采集除通过四线专线通道外，还采用电话拨号通道。在电能量采集过程中，除按正常程序序列外，还能对历史电能量进行补采，其补采的时间间隔共有1 min，15 min，30 min等几种，分别表示所补采历史电能量的累计时段。同样，在单步调试过程中，可按用户的要求进行累计时段1 min召电度，累计时段15 min召电度，累计时段30 min召电度等方式的手动调试。2 应用情况虽然该系统使用至今的时间不是很长，但由于其功能比较齐全，使用灵活，操作方便，可以较好地满足运行人员对电网调度自动化系统中的主站系统、厂站系统及通道、规约等调试要求，因而已在基建工程方面和运行维护方面取得较好的应用。2.1在基建工程方面任何新建或扩建工程的厂站远动设备或电能量采集器，在正式投运之前，都要多次进行调试及信息的核对。随着广东电力工业的飞速发展，每年都有一大批电力基建工程项目并网投产。这些项目除了新投的发电厂及变电站外，还包括大量的线路、主变压器及发电机组的扩建工程。在未使用这套系统之前，我们都是直接将新建或扩建工程的厂站自动化设备直接与主站系统联接，通过前置机(其操作系统为UNIX)对其进行调试。但是，使用前置机调试，存在以下几个问题：由于主站只有两台前置机，只能同时对两个厂站设备进行调试。但在实际运行中，我们经常碰到有多个厂站设备需要同时进行调试，由此而来造成“调试冲突”；在调试过程中，参数的修改或下装比较繁琐，而且存在一定的风险；主站与厂站设备的通信报文无法记录保存下来；在进行信息的核对过程中，由于厂站所有的遥信都要进行分合闸的联动试验，遥测都要加载各种类型的模拟量，因而主站必然会产生大量的遥信告警及SOE，甚至引起事故追忆，对主站的正常运行构成威胁。而使用这套测试系统进行调试及信息的核对时，不存在“调试冲突”，只要装有该软件的PC，就能进行调试；同时，由于其Visual风格，人机界面比较友好，进行参数的修改或下装非常方便，而且不存在风险；另外，由于该系统能方便地将主站与厂站设备的通信报文记录保存下来，形成文本文件，便于有关人员对其进行分析，找出错误所在，及时要求设备厂商的调试人员对程序进行修改，缩短了调试时间；在进行信息的核对过程中，能按用户的要求完成各种信息的传送试验，对运行主站不形成任何威胁。在使用该测试系统完成对这些厂站的调试工作后，才将其接入EMS主站，投入真正的运行。因而可见，使用这套测试系统进行基建工程方面的调试，既可以提高工作效率，缩短调试时间，又能减少对主站正常运行的干扰及冲击。2.2在运行维护方面这套测试系统在运行维护方面，主要起着如下两个方面的作用：a)当主站系统的厂站设备运行简表显示一个厂站的运行出现故障时，使用这套测试系统的主控功能进行测试，有助于快速判断究竟是厂站设备、远动通道故障，还是EMS主站的故障。b)当主站收到的远动数据出现异常时，比如遥测量跳变或遥信量误动和频繁抖动，可使用这套测试系统的侦听功能，对主站与厂站设备之间的通 信进行一段时间的侦听，并将有关的变化遥测(跳变范围由运行人员根据实际情况而定)及遥信变位信息全部记录下来，运行人员可对这些记录文件进行查询分析，判断故障根源，为正确排障提供依据。3结论正是由于该测试系统具有比较齐全的功能，同时使用起来比较灵活便捷，因而该测试系统已成为调度自动化专业技术人员进行调试及运行维护时的手中利器。当然，该测试系统在一些界面及功能上，还有做进一步修改及完善的空间，相信通过运行人员及开发人员双方的努力及合作，必能使该测试系统更臻成熟，更好地为电网调度自动化系统服务。参考文献〔1〕国电南瑞科技股份有限公司电网分公司前置机部.Mts-1模拟器用户使用说明〔Z〕.第1版.国电南瑞科技股份有限公司电网分公司，2004.〔2〕中国南方电网有限责任公司.中国南方电网调度自动化管理暂行规定〔Z〕.中国南方电网有限责任公司，2003.〔3〕DL/T 719—2000，远动设备及系统 第5部分：传输规约 第10篇：电力系统电能累计量传输配套标准〔S〕.〔4〕吕少坤，韩富坤.重视前置机系统在电网调度自动化系统的作用〔J〕.华北电力技术，2000，30(6)：29—31. |
