智能变电站远动功能测试技术分析

彭志强，张小易

（国网江苏省电力公司 电力科学研究院，南京 211103）

0 引言

随着国家电网公司调控一体化运行的深入开展，远动功能越来越丰富，变电站厂站端与调度主站端交互的信息越来越多，交互的形式也更加丰富。智能变电站作为智能电网的一个重要环节，是智能调度的重要数据源，远动功能作为两者信息交互的纽带，对远动功能测试技术进行研究分析具有重要的实用价值，可更全面支撑调控一体化运行［1-2］。智能变电站一体化监控系统功能规范了调控主站与智能变电站之间的信息交互，其中包含的远动功能有“四遥”功能、继电保护故障信息处理功能、“告警直传、远程浏览”功能、状态在线监测功能等。智能变电站远动功能网络架构示意图如图1所示。

图1 智能变电站远动功能网络架构示意图

1 智能变电站远动功能

1.1 实现“四遥”功能的远动功能

传统电力系统的远动技术是经通道对被调度对象实行遥信、遥测、遥控、遥调的一种技术。由于调控一体化运行，传统变电站在有人值班运行下调度主站端不直接对操作对象进行遥控操作，而是下发操作命令后由现场运行人员在变电站完成操作及监视。在传统模式下，上送至调度端的信息量较少，主要包括一次设备状态、潮流数据及二次相关继电保护告警信息。调控一体化运行要求实现变电站无人值守，站内的一、二次设备的控制操作部分在调控主站执行，远动设备需将大量一、二次设备的实时信息及时、正确、可靠地上送至调控主站，同时接收调控主站下行的遥控命令。这样导致主站端与厂站端交互的远动数据量急剧增多，因而对远动总控提出了更高的要求。以典型中型500kV变电站（4串500kV，4条500kV线路，2台主变，10回220kV线路，2台220kV母联开关，2台220kV母线分段，低压电抗器2台，低压电容2台等）的监控数据信息量进行估计，遥测量约600个、遥信量约2500个、遥控量约为60个。

实现“四遥”功能的远动总控主要采用IEC 60870-5-104通信规约，对该规约的一致性测试及报文监听分析是测试的一项重点内容。同时也要开展软硬件性能测试，以保证远动功能的运行可靠性及稳定性，为智能调度提供高质量的数据源，从而支撑智能调度的高级应用。

1.2 继电保护故障信息处理

继电保护故障信息处理系统（简称保信系统）包括主站系统、子站系统和主站与子站之间的通信设备，保信功能是监控主机的重要功能部分。在变电站厂站端，保信子站与继电保护、故障录波器、安全自动装置等智能电子设备（IED）通信，收集这些装置的正常运行、异常告警及故障信息，经过初步处理之后上送到位于调度端的保信主站。保信系统的作用在于为调度主站提供监视、控制、管理站内的二次设备，从而实现对二次设备运行管理网络化和自动化，为运行人员提供处理提示，提高继保系统管理和故障信息处理的自动化水平［3］。保信系统能在正常运行或者电网故障时采集、处理各种智能装置信息，并充分利用这些信息，为分析、处理电网故障提供支持，从而满足调控中心对电网正常运行及故障情况下各种信息的需求。因此，保信系统是一个继电保护运行和管理的技术支持系统，同时又是一个电网故障时的信息支持、辅助分析和决策系统。

目前对于智能变电站，保信主站与保信子站之间信息交换主要是基于国网103及IEC 61850通信协议，保信子站与继电保护、故障录波器、安全自动装置等IED通信是基于IEC 61850协议。对于保信子站测试，应开展其与间隔层设备和保信主站通信规约一致性测试、功能性测试及软硬件性能测试，从而保证整个系统的数据贯通。

1.3 告警直传与远程浏览

为规范变电站调控数据接入方式，国网公司在《变电站调控数据交互规范（试行）》中提出“告警直传、远程浏览，数据优化，认证安全”十六字方针。通过优化调控实时数据、直传设备告警信息、远程浏览变电站全景、强化调控指令安全认证，实现对变电站设备的远方监控。在调控一体化运行下，调度业务与设备监控业务相融合，由此需要上送大量变电站数据信息，大幅增加了主站系统数据库的处理负担。“告警直传、远程浏览”新的数据交互方式将解决变电站数据剧增带来的传输和处理问题［4-5］。

变电站设备告警信息是设备监控业务的主要关注对象，传统监控信息传输是基于IEC 104等规约协议通过点号匹配的方式实现的，需要主站侧通过大量机械式输入工作并仔细校核信息表以保证信息的正确性，工作量巨大且容易出错。告警直传技术是以变电站监控系统的单一事件或综合分析结果为信息源，将实时告警信息按照相关的分类标准，经过规范化处理、筛选和优化后生成标准的告警条文，经由告警图形网关机通过DL476规约，直接以文本格式上送到主站。远程浏览技术实现变电站全景信息监视，画面远程浏览服务基于告警图形网关机的远程浏览方式，以“CIM／S、CIM／G、DL476”标准协议为技术基础，实现安全认证、画面获取和数据刷新。主站端与厂站端告警图形网关机建立通信链接，通过DL476协议获取厂站端的G文件和实时数据。告警直传、远程浏览实现方案如图2所示。对于告警直传、远程浏览远动功能应开展DL476规约一致性测试、信息交互功能性测试及软硬件性能测试。

图2 “告警直传、远程浏览”实现方案

2 智能变电站远动功能测试技术

电力远动功能测试主要开展电力规约一致性测试及远动系统性能测试，含软硬件性能测试、信息交互响应指标测试等。对于电力远动功能测试，性能优良的测试装备是必不可少的，规范其技术要点是保证测试结果正确可靠的必要条件。同时对于测试方案的选取也会影响测试结果可靠性及测试操作的便利性，目标是能做到程控式测试，根据测试内容自动生成测试报告［6］。

2.1 远功功能测试装备技术要点

2.1.1 实现“四遥”远动主站仿真系统

在电网调度自动化系统中传统“四遥”仍是核心数据。它是数据采集与监视控制系统（SCADA）的重要数据源，是电网调度自动化系统高级应用的基础，“四遥”数据质量的好坏关系到调控的安全运行，所以要求“四遥”远动功能测试装备能够全面对远动总控进行测试［7］。

用于测试的调控主站远动功能仿真系统，应支持 IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-104，部 颁CDT、DL／T 476、TASE2等目前主流远动规约，应具备调控主站模拟、通道监听、报文解释及分析功能，可模拟调控主站的基本远动功能，用于变电站端与调度端的远动测试。系统还应具备对不同通道值进行对比校错功能，为提高测试的自动化水平，应能根据测试内容自动给出可定制的测试结果。

2.1.2 保信主站仿真系统

保信系统通过对继电保护、安全自动装置、故障录波装置的运行管理和动作行为的分析，一方面可以安全、迅速地处理电网突发事故，并提供信息支持与决策参谋；另一方面也可以提高继电保护装置的运行维护管理水平，从而提高电网运行的自动化水平。

用于测试的保信主站仿真系统，应支持国网103、IEC 61850等通信规约。保信主站仿真系统应能够对保信子站的通信能力进行测试，要求能满足全面、迅速检测保信子站的通信需要。为便于掌握全过程测试，当保护信息主、子站通信故障或异常时，系统应能够及时完整地记录相关通信故障过程。为对保信系统进行功能性测试，保信主站仿真系统应能提供配置、定值、状态量、模拟量、故障录波、历史信息、文件操作等功能测试。同时应能够提供对保信子站的质量评估、运行统计分析，便于对保信子站给出全面的测试报告。

2.1.3 “告警直传、远程浏览”主站仿真系统

“告警直传、远程浏览”主站仿真系统应具备DL／T 476规约测试功能，能够对主厂站之间信息交互过程的报文进行解释及分析，能够对错误报文进行辨识。

对远程浏览功能性测试应具备对G文件进行可视化展示，对告警直传功能性测试应具备分析告警文件格式的功能，对告警格式规范性进行测试，同时应具备对主厂站信息交互时间响应的测试。

2.1.4 继电保护装置仿真系统

IEC 61850保护装置仿真系统通过模拟IEC 61850保护装置的信息输出，用于测试变电站内的一体化信息平台中的SCADA系统功能和保信子站。

IEC 61850保护装置仿真系统应能导入智能变电站SCL文件，在信息交互上完全模拟基于IEC 61850保护的信息输出，可模拟多台保护装置，能对输出报文进行灵活配置，对保护动作事件自由配置，便于对智能变电站监控后台、保护信息子站进行测试。为了能够进行闭环测试，保护装置仿真系统应提供与远动主站仿真系统的接口，通信规约建议采用IEC 61850。

2.1.5 测控装置仿真系统

IEC 61850测控装置仿真系统通过模拟IEC 61850测控装置的信息输出，用于测试变电站监控后台及远动总控。测控装置仿真系统应能导入智能变电站SCL文件，在信息交互上完全模拟基于IEC 61850测控装置的信息输出，对遥测变化及遥信变位信息可进行灵活配置，可模拟多台测控装置，便于对智能变电站监控后台和远动总控进行测试。为了能够进行闭环测试，测控装置仿真系统应提供与远动主站仿真系统的接口，通信规约建议采用IEC 61850。

2.2 远动功能测试技术方案

为了能够对智能变电站远动功能进行更精确可靠的测试，结合实际工程应用，可采用主站与厂站之间形成信息夹逼及闭环的测试方案。

“四遥”远动总控测试方案如图3所示。保护装置仿真系统与测控装置仿真系统均可根据导入的SCD文件仿真多台装置，调度主站仿真系统除具有IEC 104通信能力，还应具有IEC 61850通信能力。测试方案的信息流由保护测控装置仿真系统与远动装置以IEC 61850通信，调度主站仿真系统与被测对象远动装置采用IEC 104通信，同时要求IEC 61850与保护测控仿真系统信息交互。此方案可以对信息形成闭环，调度主站仿真系统可以被测对象远动装置的信息与保护测控装置仿真系统的信息进行校对，对测试结果进行记录并能自动给出测试报告。本方案通过对被测对象远动总控装置的信息输入输出进行夹逼并形成闭环，保证了测试结果的精确性与可靠性。

图3 远动装置闭环测试方案

保信子站测试方案如图4所示。保护装置仿真系统可以仿真多台保护装置，这一环节主要测试保信子站与保护装置之间的信息交互的正确性，它是开展保信子站与保信主站之间信息交互测试的前提。同时保信子站采用国网103规约或IEC 61850规约与保信主站进行信息交互，通过操作保信主站仿真系统对保信功能一一测试，并对测试过程进行自动存档，根据存档内容给出测试报告。本方案对被测对象保信子站的信息输入输出进行夹逼，从而达到可靠的测试结果。

图4 保信子站测试方案

告警图形网关机测试方案如图5所示。保护测控装置仿真系统模拟间隔层信息来源，调度主站仿真系统具有“告警直传、远程浏览”功能，同时提供对DL476报文解析分析功能，它们作为被测对象告警图形网关机的输入输出。通过对“告警直传、远程浏览”功能一一进行测试，对测试结果进行存档，根据测试内容自动给出测试报告。

图5 告警图形网关机测试方案

3 智能变电站远动功能测试应用

智能变电站远动功能测试技术已在500kV句容东智能变电站进行应用。智能变电站采用了信息一体化平台，并实现了“告警直传、远程浏览”功能。在智能变电站集成测试过程中，决定把远动功能纳入测试项目，在设备入网前找出系统缺陷及时消缺。在智能变电站集成测试时，对远动功能测试的项目有基于传统“四遥”功能的远动总控装置、保信子站、“告警直传、远程浏览”功能的告警图形网关机，工程应用效果良好。

4 结语

为了满足调控一体化运行，智能变电站的远动功能将越来越丰富，其作用也越来越重要，开展智能变电站远动功能测试技术的研究具有重要的实用价值。本文系统地介绍了智能变电站远动功能，梳理了调控主站与变电站之间交互的信息流，提出了可行的远动功能测试技术方案，并将该技术方案应用于智能变电站集成测试中，提高了测试效率并保证了测试结果的可靠性。但远动功能的测试装备水平还需要提高，测试方案也需要进一步完善，相应的行业标准亟需出台以便规范远动功能测试。

［1］ Q／GDW 441—2010.智能变电站继电保护技术规范［S］.

［2］ Q／GDW 383—2009.智能变电站技术导则［S］.

［3］ Q／GDW 679—2011.智能变电站一体化监控系统建设技术规范［S］.

［4］ Q／GDW 678—2011.智能变电站一体化监控系统功能规范［S］.

［5］ DL／T 634.5104—2002：远动设备及系统 第5部分：传输规约 第104篇：采用标准传输文件集的IEC60870-5-101网络访问［S］.

［6］ 吴栋萁，陆承宇，杜奇伟.变电站厂站端远动设备的检测［J］.浙江电力，2012（4）：62-64.

［7］ 沈晓峰，杨欢红，周永宝，等.远动数据实时在线检测技术的实现［J］.华东电力，2009.37（8）：1361-1363.