大集控建设中不停电进行遥控试验的方法修改

1、大集控建设中不停电进行遥控试验的方法ABSTRACT: The detailed analysis of the telecommands implementation from the mainstation to digital or conventional substations gives some practical methods of ensuring the accuracy of telecommand test in large computer centralized SCADA sytems construction project with power supply

2、ing normally in substations, which is one of the core technology issues must being resolved before the unmanned substations being monitored and controlled in the large computer centralized SCADA sytem.,especially telecommand test problems of substations with fully mechanized equipment and digital su

3、bstations are resolved in this paper. The key is the right choice of telecommand test border, and different telecomand borders have different objective test methods. KEY WORD: computer centralized SCADA sytem；Telecommand； IEC 61850； Telecontrol Protocol摘要：在不停电情况下正确进行遥控试验是大电网集控中心接入无人值班变电站时必须要解决的核心技术问

4、题之一，通过对主站到常规变电站及数字化变电站的遥控执行过程的详细分析给出了解决该问题的实用方法，尤其是保护测控一体化的综自设备和数字化变电站的不停电遥控试验问题，其关键在于正确选择遥控试验边界，针对不同边界采取相应客观有效的遥控试验方法。关键词：集控中心；无人值班变电站；遥控；IEC 61850；远动规约1 前言大电网集控中心（简称“大集控”）要接入大量无人值班变电站（一般超过50个），在其建设过程中需要进行大量的遥控试验,如果遥控试验操作将导致断路器或有载调压机构等的实际动作,则必然要求遥控试验需要在线路等一次设备停电的状态下进行。由于无人值班变电站的数量众多，停电操作的工作量太大，且很多线

5、路的负荷难以转移等原因使得变电站在停电状态下进行遥控试验的要求难以满足。另一方面，变电站的自动化设备种类繁多，遥控二次回路及遥控执行过程又有许多不同，如存在有些10kV保护测控一体的综自设备没有遥控压板、遥控直流无法断开等许多难以选择遥控试验边界的情况。因此在一次设备不停电的前提下，如何安全、快速、正确地进行遥控试验是大集控建设的核心技术问题之一。而要保证遥控试验正确性的关键在于试验边界的正确选取，并且该边界的断开不能要求一次设备停电或停用其保护。因此确立正确的遥控试验方法对于无人值班变电站安全、及时、顺利地过渡到大集控具有重要的意义。2 不停电遥控试验边界及其试验方法2.1不停电遥控试验边界

6、的选取标准常规变电站断路器的跳合闸遥控回路一般接在保护装置的手跳、手分回路中，而保护装置至断路器的跳合闸回路往往只有一个，即最终的控制出口是共享的，因此遥控试验操作不能导致断路器控制电缆出现实际的跳、合闸脉冲，从而引起运行中线路停电或备用线路的异常送电，同时还要保证集控中心在正式运行后对无人值班变电站的遥控操作被正确顺利地执行。其典型的遥控执行过程见图1：常规主站至采用测控装置的常规变电站的遥控执行过程。对于数字化变电站，最终跳合控制出口是发往直接控制断路器的一次IED或保护IED的跳合闸控制报文，如103规约的控制报文。其典型的遥控执行过程见图2：主站至数字化变电站的遥控执行过程。考虑到新建

7、无人值班变电站的自动化遥控回路验收时，已经严格一一对应地由当地后台机和远方主站的人机界面遥控试验至现场一次断路器，因此最终控制出口设备至断路器的操作二次回路或控制报文肯定是正确的。因此这一界面或一一对应地向集控中心侧推的若干界面可以作为遥控试验边界。该边界必须具有三大特点：能够断开且不影响厂站的正常监视，这样才能保证遥控命令不会传递给断路器，以达到不停电的目的。试验边界至断路器间的控制信息传递的各个环节应没有发生任何改动，这样才能保证遥控试验的正确性。边界两端存在一一对应的遥控双边表。2.2 主要的遥控试验边界及其试验方法人机画面与实时库的遥控关联、后台发出的遥控事件与前置遥控点表的对应、主站

8、与厂站的通讯连接、主站与厂站远动规约遥控双边表的对应、厂站端通讯网关机遥控点表与间隔设备遥控出口继电器的对应。这里的通讯网关机通常是指自动化装置的总控单元、远动机、RTU主机等。要保证遥控试验的正确性，必须要保证遥控执行过程中各个环节的一一对应关系。2.2.1 人机画面与实时库的遥控关联由于大集控接入无人值班变电站的数量众多，厂站单线图、区域潮流图等人机画面的数量也非常多，加之显示器画面的大小有限，厂站单线图中的间隔密集，在它的上面做遥控操作非常容易发生误控间隔的情况，因此遥控操作应该在间隔图中进行。但间隔图的数量更是呈几何级数增长，因此间隔图与实时库的关联应该由人机程序自动完成，以实现开关画

9、素与遥控实时库之间严格的一一对应关系，具体方法参见文献1。2.2.2后台发出的遥控事件与前置遥控点表的对应为了保证大集控后台发出的遥控事件被正确地执行到相应厂站的相应开关，通常的验证环节为“人机程序后台遥控选择事件的命令行打印或窗口报警”“通讯服务器遥控事件报警”“从主站远动规约报文中解析出站号、遥控点号、遥控属性（选择/执行/撤销、分/合）”“核对主站遥控点表与所操作的开关是否对应”,如果需要做遥控执行,则相应的厂站必须做好安全措施(如断开遥控压板等)。在大集控对所有无人值班变电站进行遥控试验前，应该对每个厂站测试一次遥控选择事件中的厂站名与开关号是否与所操作的对象一致，应全面检查一遍通讯服

10、务器的信息表（如：无重名情况），校核不同厂站应具有不同规约地址（101规约为1255）、104规约的厂站IP无重址且尽量采用不同端口号等。2.2.3 主站与厂站的通讯连接需一一对应随着电力系统光纤网络的普及，通讯与自动化主站间越来越多地采用155M光卡和尾纤以CPOS方式连接，即将63路厂站端2M(E1)专线通道复用到主站的一路光纤通道中，因此CPOS方式要求通讯和自动化光设备的双边时隙对应一致，如果存在通道对应错误且厂站远动规约逻辑地址又相同的话（如：各站101规约全部取用默认地址01），不言而喻针对通道被混淆的厂站作遥控操作会被误出口到其它厂站。104规约等的远动数据要走SPDnet的实时

11、控制大区VLAN，数据网的厂站端通道一般为2M或FE，它们在主站与厂站间同样存在通道一一对应的问题（如多路FE复用为1路GE的情况）。由于几乎没有相同远动信息的厂站，因此通过全面浏览各厂站的画面数据，观察遥测显示和开关位置状态是否正确，基本可以判断出主站与厂站间的通道是否对应正确。在一个厂站同时存在多种远动通道（如：2M专线101和数据网104）的情况下，应该只选用其中一种通道执行遥控功能，从可靠性和安全性来看，优选数据网104通道，因为它具有更多的防误手段，但必须以做好网络安全防范为前提2。2.2.4主站与厂站远动规约遥控双边表的对应要验证主站与厂站远动规约遥控双边表是否一致，最好的办法是先

12、人工核对两端的遥控点表（名称及顺序），再进行遥控选择操作，下发遥控选择命令通过厂站端的执行结果来校核双边表是否对应正确，如可以借助总控装置显示屏上远方遥控命令的打印信息来判断。注意在主站不能进行遥控执行操作，以防厂站端未作好安全措施而导致遥控实际出口。应避免主站前置系统将遥控报文同时传递到多个厂站，因此在主站前置程序（如：规约更换、前置主程序升级等）的改动后和投运前必须抽选几个站做遥控选择操作,验证几次规约报文。2.2.5厂站端遥控信息表与间隔设备控制模块出口继电器的唯一关联厂站端遥控信息表存在于总控装置（或网关机）中，它接收主站遥控命令，将信息体地址减去首地址（101规约为6001H）得到控

13、制序号，再对照遥控信息表所关联的代表某一间隔的测控设备的一组遥控继电器（它的地址为“测控设备IP”+“遥控板的拨码地址”+“继电器的顺序号”），向测控设备发出分闸或合闸命令，进而执行到相应二次回路出口。试验前厂站端必须作好防止遥控实际出口的安全措施，如：断开遥控压板、拉开遥控电源、断开遥控五防结点等。为了保证检验的严格性，必须全面执行分闸及合闸的遥控执行操作。2.3 数字化变电站的不停电遥控试验问题满足IEC61850标准的数字化变电站在目前中国电网中正逐步推行。由于数字化变电站除了变电站层和间隔层外还存在过程层，它不采用大量并行连接的二次电缆，全站采用快速以太网通讯，其中采样值传输（SAV）

14、和可执行遥控任务的面向变电站的通用对象（GOOSE）报文通过发布/订阅通讯模式进行快速的数据交换3，变电站具有很强的灵活扩充能力。其中ECT和EPT及合并单元2的使用避免了CT开路、PT短路、控制电缆误短接导致误出口等变电站二次回路改造施工中常见的危险点。IEC61850数字化变电站不仅内部扩充改造灵活，而且对外信息交换也是非常灵活的4 5 6，它所对应的主站可以是常规主站也可以是满足IEC61970标准的主站。由于变电站基于面向对象的方式进行设计，采用XML文本的变电站配置描述语言（SCL）进行智能设备定义，采用抽象服务通讯接口（ASCI）和具体通讯服务映射（SCSM）将具体的通讯协议转换为

15、同一种标准，因此数字化变电站生成主站所需的信息表及其内部改扩建的工作是非常容易的，如图3所示，可以通过对Server(网关机).LD(间隔测控).LN(开关).DO(遥控).DA(开/合属性)的检索形成各间隔开关的遥控数据集(遥控点表)并与主站对应 7。但数字化变电站也存在着由于程序设计的疏漏和不规范所导致的调试边界不清晰所带来的现场施工调试困难。要满足不停电遥控试验的要求就必须控制遥控命令报文发往最终跳合控制出口IED设备，因此厂商必须提供客观有效的遥控试验边界调试软件才能解决这一问题。数据网前置机及专线通道测控(IP).遥控板(拨码).遥控继电器序号.开/合属性TCP/IP或CAN网遥控事

16、件报文远动规约遥控报文实时库校验发出遥控事件主站人机遥控操作通讯服务器主站纵向认证厂站端纵向认证远动机或总控间隔测控该间隔跳/合二次控制电缆出口XCBR断路器执行机构图1 常规主站至采用测控装置的常规变电站的遥控执行过程Fig.2 The implementation of telecommand from conventional mainstation to conventional substationsACSI / SCSM 103全部TCP/IP交换VLAN以太网ACSI / SCSM104IEC61970转IEC61850+数据网104远动规约GOOSE命令报文遥控报文或GOOSE

17、命令实时库校验发出遥控事件主站人机遥控操作主站TC网关机主站纵向认证厂站端纵向认证厂站TC网关机 间隔测控或扩展合并单元一次IED、保护IED或测控IED二次控制电缆XCBR断路器执行机构图2 主站至数字化变电站的遥控执行过程Fig.4 The implementation of telecommand from mainstation to digital substations图3 ACSI语义信息模型Fig.3 ACSI Semantic information modelSERVER（服务器）LD（逻辑设备）LN（逻辑节点）DATA（数据）ATTRIBUTES（属性）Substitut

18、e（替代）Control（控制）DATASETS数据集CONTROL BLOCKS（控制块）BRCB缓存报告URCB非缓存报告LCB记录SGCB设置组GOOSE（面向变电站事件的通用对象）GSSE（通用变电站状态事件）MSVCB（多路广播采样值）USVCB（单路传输采样值控制块）4 大集控建设过程中棘手遥控问题的具体解决方法4.1 遥控试验边界不清晰如果在试验点处自动化装置或软件本身不能提供明显的适于观察的报警列表、屏幕打印提示、指示灯等信息则自动化维护人员很难判断试验是否正确，这在大集控厂站接入施工中遇到的最大的遥控试验问题。通常易出现缺乏明显调试信息的情况有：人机与前置遥控事件测试、远动规

19、约报文测试、总控至测控报文测试、测控装置遥控出口指示等。解决这一问题的关键在系统设计阶段，应在技术协议中明确调试边界条件，如增加测控装置遥控模块继电器动作的外置指示灯或提供遥控继电器位置出口状态的辅助遥信节点。由于变电站端的自动化装置的差别造成了大集控远动规约的种类很多，甚至同一种规约有不同的版本。因此没有全部厂站报文的自动记录和遥控报文的自动解析功能给主站和厂站间的调试造成了很大的困难，严重影响了大集控接入无人值班变电站的效率。要实现各厂站报文的同时记录，关键之处在于各厂站通讯程序必须彼此独立、并列运行，且具有互相隔离的发送和接收缓冲区，并同时对应各自滚动刷新的报文记录文件，通过多报文监视窗

20、口，人机程序可以方便地将某一厂站通讯程序调到前台运行，来显示其实时远动规约报文（其中遥控报文应自动附有解析后的打印信息），也可以将通讯程序隐到后台运行，以让出窗口资源。现在服务器的硬件水平已很高，完全能满足上述通讯任务的要求。4.2 没有遥控压板的保护和测控一体的综自设备如图6所示为大连供电公司66kV变电站的10kV没有遥控压板的保护和测控一体的综自设备的典型遥控回路，其二次跳合闸执行回路只有一个（201公共端+KM、207合闸-KM、237分闸-KM），为保护、操作把手、远方遥控所共用。开关位置取自合位继电器（HWJ），因此该装置的控制电源被断开后将同时导致开关位置信号消失，同时保护出口也

21、被停止（相当于停保护）。当把手打到“就地”位置时，装置不返回遥控选择信息也不执行遥控命令。为了在不停电也不停保护情况下遥控试验到二次回路出口，必须将上图中P4-4端子打开，当把手打到远方位置进行遥跳时，测量P4-4端子至P4-5端子应该导通，遥合时测量P4-4端子至P4-6端子应该导通，来判断遥控执行是否正确。但这种方法必须有正确的图纸资料和施工时端子排拆接的准确操作，施工中应检查把手在“就地”位置时，P4-4与+KM不导通，把手在“远方”位置时，P4-4与+KM导通，操作中应采用万用表的直流电压档测量P4-4对地电压的变化来判断。为了提高可靠性，对遥控试验到二次回路出口非常困难的厂站，集控中

22、心在接入它的时候可以选择采用原有的远动规约，遥控选择试验至厂站端总控装置（远动机或网关机）验证遥控双边表正确即可。4.3 不标准的站端遥控回路由于历史等各方面原因，大集控所面对的变电站遥控回路有很大差别，有许多还是不标准的。以大连供电公司为例，GR90、TG5700 RTU设备没有遥控压板，遥控屏二次出口电缆并接到保护屏，控制电源取自保护屏，进行遥控试验至继电器前需要断开各间隔的遥控正电（电缆侧带电），拆、接时都很危险，易发生误短接造成误出口且容易漏忘的情况。又如220kV大连变电站只有分闸压板而无合闸压板；有的变电站合分一个压板，而另一些变电站合分各一个压板等等。这就要求自动化维护人员对所维

23、护的变电站的自动化设备要十分熟悉。图6 ISA-351C 10kV综自设备的控制回路Fig.6 The control loop of ISA-351C 10kV fully mechanized equipment5 总结与展望由于主站电网调度自动化系统和变电站自动化系统相对于变电站的一次设备而言更新换代较快，因此自动化系统应提供非常清晰的试验边界，自动化装置的硬件、软件都应有简单易用的四遥（遥信、遥测、遥控、遥调）调试界面，这就要求尽快以IEC61850和IEC61970为基础制定、修改适合现在中国国情的自动化系统的设计、施工、调试、验收等的各项规范标准。参考文献：1赵维俊、石文江 .大集

24、控SCADA人机系统间隔图的自动生成方法.电力系统自动化,2008,32(13);53-56ZHAOWeijun、SHIWenjiang.A Bay Map Automatic Generation Method for Big Computer Centralized SCADA System in Unmanned Substations.Automation of Electric Power Systems,2008,32(13);53-562廖建容.基于口令的变电站数据与通信安全认证. 电力系统自动化,2007,31(10);71-75LIAOJianrong.Authentication of Substation Automation Data and Communication Security Based on Password. Automation of Electric Power Systems,2007,31(10);71-75 3殷志良.基于IEC61850标准的过程总线通信研究与实现.中国电机工程学报.2005,25(8);84-89YINZhi-liang.Research and Implement of the Communication of Process Bus Based