摘 要：為了確保廣東省電力調度能量管理系統(EMS)的正常運行，廣東省電力調度中心與南瑞科技股份有限公司聯合開發了一套遠動通信規約測試及分析系統。目前該系統已通過部分性能測試，投入正式使用。為此，對該系統的主要界面及性能特點做了介紹，同時結合該系統在實際生產中的應用，對其在基建工程及日常的運行維護中所起的作用做了闡述。
關鍵詞：電力調度自動化；能量管理系統；遠動；通信規約；規約測試
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，廣東省電力調度的能量管理系統(energy management system,EMS)的主站系統(SD-6000)通過直接采集方式接入的220 kV變電站、500 kV變電站及統調電廠的遠動終端(remote terminal unit,RTU)或監控系統共有180個左右。同時，還有同樣數量的省網關口電能量采集器(ERTU)通過專線、共線或電話撥號方式接入省調的EMS主站系統。該主站系統已成為確保廣東電網安全、穩定、經濟、優質運行的重要支撐平臺，其功能及作用已成為電網調度運行管理不可缺少的重要手段。而這些功能的正常發揮及使用，則離不開廠站端遠動數據的準確、完整、快速及不間斷的傳送。若沒有這些遠動的基礎數據，那么，EMS主站系統會成為無米之炊，無源之水。
目前與廣東省電力調度EMS主站系統通信的遠動設備中，既有計算機監控系統，又有傳統的RTU及ERTU；通信規約既有DL/T 63—1997規約，又有IEC 870-5-101，IEC 870-5-102及VAN-COMM等規約。一旦主站的RTU或ERTU的運行簡表出現某一廠站的故障告警，運行人員往往只能采用大包圍的方法，從廠站遠動設備、遠動信道到主站系統等各個環節進行逐一排查，才能找到故障原因。然后，針對故障原因，再采取相應的措施進行故障排除，影響了設備的運行時間。即使在廠站遠動設備與主站系統通信正常的情況下，又會出現個別遙測量(包括電能量)跳變或失準，又或者遙信量發生抖動。這些遠動信息的擾動，一方面影響調度運行，另一方面，又會影響EMS主站系統的安全。廣東省電力調度EMS主站系統就曾經因一個廠站的遙信量發生大量的變位抖動，引起主站系統出現大量的遙信告警，這些垃圾信息占用了系統的磁盤空間，造成了一臺服務器死機，嚴重威脅到EMS主站系統的安全。對于這類故障，往往無法迅速地確定究竟是主站的問題還是廠站遠動設備問題。即使是判斷為廠站遠動設備的問題，又無法提供強有力的證據來說明。因此，自動化的運行人員迫切希望有一套先進的遠動通信規約測試及分析系統，能快速準確地對故障進行診斷，盡量縮短故障時間，確保EMS系統的安全，更好地為調度運行服務。為此，廣東省電力調度中心與南瑞科技股份有限公司聯合開發了一套遠動通信規約測試及分析系統。目前，該系統已通過部分性能測試，投入正式使用。在此，我們對這套系統的界面及性能特點進行簡要的分析。
1界面及性能特點
1.1界面
該系統是采用Visual C++的語言編寫的，人機界面比較友好。同時其鏈路層和應用層采用兩個線程編寫，使該系統具有操作靈活、設置方便、運行可靠及功能比較齊全的特點。其界面由六大部分組成。
1.1.1標題欄
顯示系統的時間，注冊時間，啟動或殺掉主要進程的按鈕(SCAN)，界面鎖定或解鎖等。
1.1.2告警窗
顯示主要進程啟動或停止及相應的時間告警，廠站端模擬遙信變位及相應的時間告警，主站端模擬遙信變位及相應的時間告警。
1.1.3抽屜菜單
1.1.3.1狀態
查看廠站及其下屬子站的狀態和有關配置。
1.1.3.2報文
選擇在報文區顯示的報文是網絡或串口報文。
1.1.3.3數據
選擇在數據區顯示的實時數據是遙測、遙信或電能數據。
1.1.3.4事件
事件記錄、遙信變位等。
1.1.3.5事件記錄
在資料區顯示作為主站端時收到的SOE或作為廠站端時發送的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
在資料區顯示作為主站端時收到的遙信變位或作為廠站端時發送的遙信變位，最多保存56條記錄，只能查看不能修改。
1.1.3.7配置
主要用于廠站參數配置，比如設置每個廠的名稱、角色(廠站或主站)、端口號、遙測遙信數、規約、波特率、奇偶校驗、同步頭、站址和是否投運等。如果用于網絡RTU，還須設置其IP地址；若用于電話撥號采集電能量，還須設置其撥號號碼。還可以對主站對子站進行總召或召電度的時間設置等。
1.1.4數據區
顯示該系統為主站或廠站端時的遙測遙信或電能數據，并能保存某個截面的資料。
1.1.5報文區
分色實時顯示收發的報文，發送報文為粉紅色，接收的報文為黑色，而接收到的錯誤報文則為紅色。同時，報文區上方有“暫停”、“清屏”、“分析”等功能按鈕。
點擊“暫停”，可暫停報文刷新，再次點擊“暫停”恢復實時刷新顯示；點擊“清屏”，清除屏幕顯示的所有報文；點擊“分析”，開始解釋報文，再次點擊“分析”取消報文解釋。
1.1.6調試區
調試界面的功能有單步執行、批量執行等。缺省狀態是自動執行。當選擇“單步執行”時，選擇預發送的報文類型，也可手動編輯報文內容，點擊“執行”，發送這一條報文；選擇“批量執行”時，可以選擇預發送的多條報文，也可以修改或手動編輯報文，修改執行間隔，默認 s，點擊“執行”，將按組織好的報文以執行間隔逐條發送。
1.2主要性能特點
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
當為主控時，通過該系統的PC串行口經由調制解調器與廠站的遠動設備進行通信。此時，該系統仿真EMS主站功能，其功能包括：
a)各種通信規約的命令下發及實時數據的接收。此時，該功能既可通過自動執行模式下發與主站一致的各種通信規約的命令序列來實現與廠站遠動設備的通信，又可按運行人員的要求，采用單步或批量執行模式下發命令，同時，接收來自廠站遠動設備的遠動數據。這些數據既可通過報文區顯示出來，又可通過數據區以表格形式顯示出來。
b)對下發及實時接收的通信規約進行分析。該功能對收發的各種通信規約的報文內容進行實時分析，分析內容包括報文的類型標識、傳送原因、信息體地址及信息體內容等。即使是錯誤的報文，也能進行分析，并指出錯誤所在。
c)對遠動或電能量信息進行全記錄或分類記錄。該功能既可對遠動或電量的各種通信規約下發的命令及回答的信息進行全記錄，又可按運行人員的設置，對遙信變位、遙測跳變及SOE事件等進行分門別類的記錄，并形成文本文件。每個文本文件的文件名均帶有該廠站名及記錄時間，方便用戶快速查詢。
d)通道通信質量測試。該功能只應用于四線專線通道，共有閉環及開環兩種測試模式。所謂閉環測試，就是甩開廠站的遠動設備，將四線的專線通道連接成環，然后在主站端發送一串測試報文，測試報文的長度可由運行人員自行設置。同時，根據所收回數據包與發送數據包進行比較，算出錯誤包數及通道當前誤碼率。而開環測試，則是在系統與廠站正常通信的情況下對通道進行通信質量測試，同樣算出錯誤包數及通道當前誤碼率。無論是閉環或開環模式，均可在通道測試結束后，點擊“保存”，將通道測試的記錄保存在文件名為channeltest的文件里，文件記錄了測試的起始時間、結束時間、發送數據包、接收數據包、發送長度、錯誤數據包、誤碼率和檢測方式(開環、閉環)。
1.2.1.2偵聽功能
當為偵聽功能時，只需將該系統的一對接收或發送線并接到遠動通道的接收或發送端，則可對主站的發送命令或廠站的回答數據進行在線偵聽。在偵聽情況下，該系統除了不能下發命令外，其它功能與主控大致相同，此處不再重復。
1.2.2模擬廠站遠動設備的功能
a)仿真傳統四線遠動通道的RTU發送多種規約的報文，同時，又可修改RTU發送的遙測及遙信值，并可對與主站的通信報文進行實時監視及保存。
b)系統通過修改配置，可模擬網絡RTU。若本機是tcp_client端時，需要輸入對端的IP地址，若本機是tcp_sever端時，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均需輸入網絡端口號。
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，電能量采集除通過四線專線通道外，還采用電話撥號通道。在電能量采集過程中，除按正常程序序列外，還能對歷史電能量進行補采，其補采的時間間隔共有1 min，15 min，30 min等幾種，分別表示所補采歷史電能量的累計時段。同樣，在單步調試過程中，可按用戶的要求進行累計時段1 min召電度，累計時段15 min召電度，累計時段30 min召電度等方式的手動調試。
2 應用情況
雖然該系統使用至今的時間不是很長，但由于其功能比較齊全，使用靈活，操作方便，可以較好地滿足運行人員對電網調度自動化系統中的主站系統、廠站系統及通道、規約等調試要求，因而已在基建工程方面和運行維護方面取得較好的應用。
2.1在基建工程方面
任何新建或擴建工程的廠站遠動設備或電能量采集器，在正式投運之前，都要多次進行調試及信息的核對。隨著廣東電力工業的飛速發展，每年都有一大批電力基建工程項目并網投產。這些項目除了新投的發電廠及變電站外，還包括大量的線路、主變壓器及發電機組的擴建工程。在未使用這套系統之前，我們都是直接將新建或擴建工程的廠站自動化設備直接與主站系統聯接，通過前置機(其操作系統為UNIX)對其進行調試。但是，使用前置機調試，存在以下幾個問題：由于主站只有兩臺前置機，只能同時對兩個廠站設備進行調試。但在實際運行中，我們經常碰到有多個廠站設備需要同時進行調試，由此而來造成“調試沖突”；在調試過程中，參數的修改或下裝比較繁瑣，而且存在一定的風險；主站與廠站設備的通信報文無法記錄保存下來；在進行信息的核對過程中，由于廠站所有的遙信都要進行分合閘的聯動試驗，遙測都要加載各種類型的模擬量，因而主站必然會產生大量的遙信告警及SOE，甚至引起事故追憶，對主站的正常運行構成威脅。而使用這套測試系統進行調試及信息的核對時，不存在“調試沖突”，只要裝有該軟件的PC，就能進行調試；同時，由于其Visual風格，人機界面比較友好，進行參數的修改或下裝非常方便，而且不存在風險；另外，由于該系統能方便地將主站與廠站設備的通信報文記錄保存下來，形成文本文件，便于有關人員對其進行分析，找出錯誤所在，及時要求設備廠商的調試人員對程序進行修改，縮短了調試時間；在進行信息的核對過程中，能按用戶的要求完成各種信息的傳送試驗，對運行主站不形成任何威脅。在使用該測試系統完成對這些廠站的調試工作后，才將其接入EMS主站，投入真正的運行。因而可見，使用這套測試系統進行基建工程方面的調試，既可以提高工作效率，縮短調試時間，又能減少對主站正常運行的干擾及沖擊。
2.2在運行維護方面
這套測試系統在運行維護方面，主要起著如下兩個方面的作用：
a)當主站系統的廠站設備運行簡表顯示一個廠站的運行出現故障時，使用這套測試系統的主控功能進行測試，有助于快速判斷究竟是廠站設備、遠動通道故障，還是EMS主站的故障。
b)當主站收到的遠動數據出現異常時，比如遙測量跳變或遙信量誤動和頻繁抖動，可使用這套測試系統的偵聽功能，對主站與廠站設備之間的通 信進行一段時間的偵聽，并將有關的變化遙測(跳變范圍由運行人員根據實際情況而定)及遙信變位信息全部記錄下來，運行人員可對這些記錄文件進行查詢分析，判斷故障根源，為正確排障提供依據。
3結論
正是由于該測試系統具有比較齊全的功能，同時使用起來比較靈活便捷，因而該測試系統已成為調度自動化專業技術人員進行調試及運行維護時的手中利器。當然，該測試系統在一些界面及功能上，還有做進一步修改及完善的空間，相信通過運行人員及開發人員雙方的努力及合作，必能使該測試系統更臻成熟，更好地為電網調度自動化系統服務。
參考文獻
［1］國電南瑞科技股份有限公司電網分公司前置機部.Mts-1模擬器用戶使用說明［Z］.第1版.國電南瑞科技股份有限公司電網分公司，2004.
［2］中國南方電網有限責任公司.中國南方電網調度自動化管理暫行規定［Z］.中國南方電網有限責任公司，2003.
［3］DL/T 719—2000，遠動設備及系統 第5部分：傳輸規約 第10篇：電力系統電能累計量傳輸配套標準［S］.
［4］呂少坤，韓富坤.重視前置機系統在電網調度自動化系統的作用［J］.華北電力技術，2000，30(6)：29—31.
