基于网络的远动状态监测系统研究与应用

周铀，黎强，刘宇

（1. 国网江西省电力公司 检修分公司，江西 南昌 330096；2. 长园深瑞继保自动化有限公司，广东 深圳 518057）

随着社会经济的发展，城乡电网规模不断扩大，电网结构日趋复杂，这对保证变电站供电可靠性提出了越来越高的要求。影响供电可靠性的因素很多，如变电站所处的地理位置、气候环境，站内外一次、二次设备的可靠性，变电站的运行管理，是否具备合理的电网结构与完善的电网调度系统等[1]。

远动机作为变电站自动化系统中一个重要的二次设备，其主要功能是在获取变电站设备的电气量数据同时，将数据送往远方的地调、省调等调度自动化系统。调度自动化系统通过各个应用模块对数据进行分析和判断，适时产生一些调度命令，由远动机传输命令，来控制变电站的设备，保证变电站生产安全。因此，远动机是变电站自动化系统与调度自动化系统信息和数据交互的枢纽装置。

如果远动机运行异常，上送到调度自动化系统的数据和信息真实性无法得到可靠保证，并可能导致调度自动化系统应用模块的分析和判断产生错误结果，导致调度产生错误决策，发出错误的控制和运行命令，损害变电站的设备，对变电站安全生产产生危害[2]。

为保证远动机可靠运行，一般在变电站内采用主、备远动机配置模式。通常在主机断电或死机等情况下才会进行主备机切换，而主机在通信端口等局部部件异常时并不会进行切换，因此远动机主备配置模式并不能完全保证远动机可靠运行。

在电力系统中，会对变电站设备进行定期巡检。在两次巡检期间，如果远动机设备已经处在异常运行状态则无法及时发现。在对异常远动机进行检修时，由于无法获取远动机故障的真实原因，增大了故障排除的难度，延长故障排除的时间。

有必要建立一套针对远动机的运行故障监测系统，其目的在于：对远动机的运行状态进行实时监测，在远动机异常时产生告警信息，并通过短信平台及时通知相关人员；对远动机发往地调、省调等端口报文进行比较，保证发往各级调度系统数据的一致性。

1 监测系统构成

1.1 系统结构图

监测系统设备组成和网络连接图如图1所示。

图1 系统结构图Fig. 1 System structure diagram

1.2 硬件设备说明

1）远动机（由原监控系统配置）

上送远动机设备运行状态信息，上送端口报文信息。主备配置的远动机，由主机上送上述信息。

2）远动状态监测服务器设备

用于远动状态监测软件、报警信息短信通知软件。操作系统为企业版UNIX/LINUX。服务器具备LenovoThinkStation S30以上配置。

3）网络交换机设备

用于连接远动状态监测服务器、监控系统远动机、远动状态监测单元等设备。设备选用具有10/100 Mbit自适应的工业以太网交换机。

4）远动状态监测单元设备

用于研究远动机的配置文件和进程文件作用。设备应具备3个100 Mbit以太网络接口、3个串口。

5）防火墙设备

用于远动状态监测系统与原监控系统的远动机进行安全防护隔离。具备入侵痕迹分析及提取、获取目标主机静动态信息、主机类型分析、远程控制等黑客追踪功能。

6）远程终端设备

用于远程查看远动机运行状态及异常报警信息，方便检修维护人员及时了解设备状况，提高缺陷、故障处理效率。远程终端设备配置在区域巡维中心。

2 监测系统应用功能

远动机状态监测应用功能由以下几大模块组成：远动机运行状态在线监测、报警信息短信发送平台、远程终端模块。

2.1 远动机运行状态在线监测

2.1.1 监测内容

远动机运行状态监测的内容如表1所示。

表1 运行状态监测内容Tab. 1 Content of operation state

2.1.2 功能组成

图2 功能组成示意图Fig. 2 Function components diagram

2.1.3 配置文件分析

对远动机的配置文件、进程文件的内容进行解析，分析远动机配置是否正确，对于不合理的配置内容自动产生告警信息。配置信息内容将保存在数据库，在再次分析时，如果发现配置信息发生了变化，将自动产生报警信息。配置文件分析内容包括：

1）远动机通信端口配置：端口类型、端口使用状况、端口参数、端口规约等。

2）接入远动机的监控系统设备配置信息：设备所挂接端口、设备通信规约、设备通电状况。

3）远动机转发表信息：监控端口转发表配置，四遥转发表内容。

2.1.4 故障诊断

通过研究远动机运行状态信息内容，对远动机运行状态进行故障诊断：

1）发现远动机存在的故障问题，并自动产生告警信息。

2）发现远动机存在的隐患问题，并自动产生告警信息。

3）对故障进行处理时，提供技术支持，内容包括：故障问题原因、故障问题重现方法、故障处理解决方案。

2.1.5 端口报文一致性分析

通过收集远动机指定的端口报文，进行报文对比，发现端口送往总调、中调等处的数据有效性、一致性报文是否不一致。

1）报文对比分析方案

远动机在生成发往各方向的同类报文时，进行报文编号，报文通过企业规约由远动机的监视口送到监测系统。远动机监视口具有可发送3个指定端口的报文信息。

系统对相同编号的报文进行解析和处理，在信号数值不一致时（遥测数据偏差在±1%范围内属于正常），自动产生告警信息。

对于无相同编号的报文进行缓存，在指定时间内（可配置）无同编号报文出现时，进行告警。

2）报文存储

存储指定端口的报文内容至数据库，数据库支持存储2周报文信息容量。对于超出2周时间报文信息，系统自动进行清理。

3）报文查阅

可按检索条件从数据库中调出历史报文，并对报文进行解析。

4）报文转存

通过手工方式，将历史报文转存到其他外部存储介质中。

2.1.6 界面展示

运行状态监测的展示界面包括：

1）远动机状态监视：用曲线、光字牌等方式展示远动机的运行状态。

2）远动机告警信息展示：按告警信息分类分层方式展示。

3）远动机端口报文展示：展示远动机指定端口报文，报文信息应包含时戳信息，编号信息。对于返送和接受报文应用颜色进行区分。

4）报文查询和展示界面：报文查询检索条件设置，报文展示，报文解析结果显示。

5）远动机配置信息展示：根据配置文件和进程文件，显示远动机相关的配置信息。

2.2 报警信息短信通知模块

2.2.1 模块构成

图3 模块构成示意图Fig. 3 Module composition diagram

2.2.2 主要功能

1）人员管理：人员增加、编辑、删除；人员群组设置，可根据告警信息级别按群组发送。

2）告警信息处理：对告警信息进行缓存；按告警级别优先级，进行发送次序调整。

3）短信生成：根据告警信息生成短消息。

4）接口处理：根据发送设备的接口要求进行链路链接；按设备供应商的通信规范生成相应的通信报文。

2.3 远程终端模块

2.3.1 与站端状态监测系统信息交互内容

变电站端“远动机状态监测系统”通过104规约，将信息送到远程浏览计算机，信息交互内容包括：

1）远动机状态信息：转发通过站端系统采集的远动机自检信息、远动机运行信息。

2）报警信息：站端配置文件分析结果、站端对远动机运行状态故障诊断结果、站端对报文一致性分析结果。

3）配置文件和进程文件：通过人工方式将文件送到远程计算机，用于远程浏览通信机配置信息。

2.3.2 数据处理1）配置文件和进程文件分析及远动机配置展示。2）远动机运行状态信息展示和处理。

3）报警信息分类分层展示。

3 结语

基于网络的远动状态监测系统实现，从多个角度监测了远动机的运行状态，对远动机进行故障诊断，并通过短信平台及时通知相关人员。系统在对远动机的故障处理时可提供技术支持，减少了故障处理的工作量和时间。系统通过对远动机端口报文一致性比较，能及时发现发往各个调度自动化系统数据的不一致性，减少各级调度系统能对变电站产生决策行为的不一致。系统仿真系统为测试远动机的性能、进一步优化系统提供了一个研究平台。

基于网络的远动状态监测系统具备灵活性和拓展性，具有非常广泛的推广价值。

[1] 李铭钧，王承民，欧郁强，等. 全网供电可靠性指标合成研究[J]. 电网与清洁能源，2014，30（2）: 28-32.LI Mingjun，WANG Chengmin，OU Yuqiang，et al. Synthesis method for the reliability indicators of the distribution network[J]. Power System and Clean Energy，2014，30（2）: 28-32（in Chinese）.

[2] 何叶，张亮，管俊. 基于最优路径的中压配电网设备巡视规划[J]. 电网与清洁能源，2014，30（9）: 37-42.HE Ye，ZHANG Liang，GUAN Jun. Inspection planning of medium voltage distribution network equipment based on routing optimization[J]. Power System and Clean Energy，2014，30（2）: 37-42（in Chinese）.