厂站远动装置动态延时响应调度主站方法

武天龙 赵瑞锋

摘要：传统厂站远动装置采用固定延时响应调度主站系统的模式存在严重的不足，难以满足调度自动化系统的高数据质量的要求。针对该问题提出了厂站远动装置动态延时响应调度主站方法，采用了动态判断与兜底时间相结合的机制，提高远动装置重启时初始化效率，缩短初始化时间。通过应用表明该方法能有效提升调度自动化数据准确性，保证了数据质量并能提高现场维护工作效率。

关键词：厂站;远动装置;调度自动化系统;动态延时;数据采集

0引言

在变电站综合自动化系统中，远动装置就是为了完成调度主站与变电站之间各种信息的采集并实时进行自动传输和交换的自动装置，是电力系统调度综合自动化的基础，远动装置的稳定性及数据准确性直接影响电网的安全稳定运行[1，2]。

远动装置在重启后需进行数据初始化过程，初始化期间远动装置和站内测控装置建立通信并召唤数据[3]。在初始化未完成期间，远动装置数据库内各遥测均为零，遥信为分位。若此时响应调度主站总召唤，会造成误遥信或数据跳变，严重影响调度自动化数据准确性，从而可能会导致误调误控，对电网的安全稳定运行存在极大的安全隐患[4，5]。针对该问题，目前的解决方案是为远动装置设置固定初始化延时，即在此延时期间，远动机不响应主站总召唤，待初始化延时结束后再响应总召，以避免误信号上送。此延时设置一般为经验值，与站内装置的数量有关。按照目前广东电网相关要求，针对使用IEC61850规约的变电站，少于200台装置初始化延时设置为3分钟，大于200台装置设置为5分钟。

根据实际电网运行经验发现采用固定延时方法以规避初始化过程产生误数据存在严重的不足与问题：

1）变电站发生间隔层装置的扩建、退运等，还需根据现场情况同步修改固定延时，不利于现场维护工作。

2）远动装置延时的经验值并不准确，如延时设置过小，会造成初始化未结束即响应主站总召，部分还未初始化的错误数据上送调度端;延时设置过大，若恰好重启期间发生遥信变位或事故跳闸，则可能无法及时反映实时状态，甚至漏发信号。

在上述情况下可能导致电网误调或误控，会给电网带来巨大的损失。因此，研究远动装置合理初始化延时方法，提高远动装置重启时初始化效率，缩短初始化时间，减少对调度和电网的影响是本领域技术人员目前需要亟待解决的问题，且有重大的工程和使用价值。

本文根据厂站远动装置时响应调度主站的实际情况，分析动态判断与兜底时间相结合的机制，提出了远动装置动态判断初始化延时技术，并通过实际运行效果进行分析。

1 远动机响应调度主站分析

1.1远动机启动时间的组成

厂站远动装置启动时间可以分为硬件及底层软件初始化、应用软件初始化、通信建库三个阶段。可以将启动时间t的组成分解为下列过程：

1）预留干预时间，是指为人工干预启动过程的预留时间，现在设为2s，主要用于系统软件更新的下载等操作。

2）硬件和操作系统启动时间，硬件和操作系统本身的启动时间是基本固定的，包括硬件初始化、操作系统加载、设备驱动、磁盘检查、操作系统启动、多板卡检测协同管理等。

3）应用基础软件初始化，是指MySql初始化、解析组态、rdb初始化等时间消耗。

4）应用通信软件初始化，是指对上对下通信规约的初始化，包括一些模型信息配置、通信接口配置、应用参数初始化、转发表的生成和注册等。

5）通信建库时间，开始和站内装置建立通信并收集数据到数据库建库完成的时间。

1.2 远动机启动时间分析

厂站远动装置在各个阶段的启动时间是由自身的特性决定的：

1）预留干预时间，设计上固定的，一般时间很短，比如2秒，但是很有必要。

2）硬件和操作系统启动时间，时间比较固定，当前各厂家远动一般为PPC或者X86架构，采用linux系统，该时间一般需要消耗30-60秒。

3）应用基础软件初始化，时间比较固定，一般为30秒左右。

4）应用通信软件初始化，和具体组态有关系，比如采用什么规约，调度通道个数等。一般采用IEC61850的较大规模站为30秒左右。

5）通信建库时间，和采用什么方式判断有关系。如采用动态判断一般可以在40秒内完成，如采用固定延时一般要到150秒以上。

2  动态判断与兜底时间相结合初始化逻辑

从远动启动时间的组成和远动启动时间的分析可以看到，“预留干预时间”“硬件和操作系统启动时间”“应用基础软件出事时间”“应用通信软件初始化时间”一般比较固定，由装置软硬件配置决定。通信建库时间采用固定延时一般设置在150s以上，耗时比较长，结合动态判断的时间结果，通信建库时间的设定存在优化空间。

2.1 通信建库初始化机制

取消整体的软件启动时间延时，对每台装置及每个遥信、遥测数据设置初始化标志，开机时设置为未初始化。根据装置上送的数据报文，更新每个遥信和遥测数据的初始化标志;单个装置的所有遥信和遥测数据都完成初始化的，则认为装置初始化結束;装置通讯正常后45秒，也认为装置初始化结束，部分未刷新的数据，更新初始化标志，同时品质置为非当前值。如果存在装置通信不成功且多次（大于3次）链接都失败的，则认为装置初始化结束，更新该装置的所有遥信和遥测数据初始化标志，同时品质置为无效。所有装置初始化结束，则认为数据准备完毕，数据准备完成后响应调度通信，完成启动过程。

2.2 通信建库时间动态判断逻辑

最佳的通信建库时间动态判断应该建立在转发表的基础上，因为转发表代表某个调度通道对数据采集的实际需求，如果这个通道下关心的转发表数据就绪了，即使其他数据尚未采集到位，也可以开放该通道的对上通信了。因此，动态判断所遵循的基本逻辑如下：

1）“建库完成的动态判断”和“兜底时间”相结合，实现又快又准开放对上通信;

2）数据库模块负责判断测点建库是否完成并能按测点逐个标记;

3）远动通道规约模块（如IEC104规约）负责判断该通道下所有转发表关心的全部测点是否均建库完成，并结合兜底时间决定是否对上开放通信。

通信建库完成的判据过程：

1）测点数据库初始化，所有测点均为建库未完成状态;

2）测点数据如果被刷新，则该测点建库完成;

3）测点数据所在装置如果超时不通，则该测点建库完成;

兜底时间：

1）兜底时间按通道设置;

2）兜底时间的设置可以较长，一般为200秒左右。

动态判断初始化完成的最终效果：远动通道规约模块在该通道下所有转发表建库完成即可立即开放对上通信，如果出现意外，则最迟在兜底时间开放对上通信。

3  应用与效果

本文提出的厂站远动装置动态延时响应调度主站方法，在广东省电网公司阳江供电局500kV回隆变电站，采用PCS-9799远动装置进行实际应用。

PCS-9799型远动通信装置动态判断初始化延时功能有效，其与固定延时的配合方式为：当远动机初始化尚未完成但已到达兜底设定时间，立即响应主站连接，尚未初始化的数据带无效品质响应主站总召;当远动机已完成初始化但尚未到兜底设定时间，立即响应主站连接，所有数据均有效。简言之，“远动机初始化完成”和“兜底”这二者构成“或”关系，只要有其中一者满足条件，即可响应主站连接。

PCS-9799型远动通信装置对通信中断的间隔层装置处理方式为：等待一定时间，在等待时间里不响应主站连接;确定间隔层装置通信为“中断”状态后即开放连接。

采用动态判断初始化延时功能后，响应主站延时大约80s，较以往固定设置180秒，缩短了100秒，为原来的44%。

4  结语

变电站远动装置动态判断初始化延时方法及系统，采用了动态判断与兜底时间相结合的机制，提高远动装置重启时初始化效率，缩短初始化时间;能有效避免因经验值设置不当引起的各种负面影响，数据错发和信号漏发，提高了调度自动化数据准确性，保证了数据质量;同时避免变电站发生间隔层装置的扩建、退运等现场情况同步修改固定延时，提高现场维护工作效率。

参考文献：

[1]张瑞娟. 双机冗余的变电站远动通讯系统的研究与设计[D]. 成都：电子科技大学，2001.

[2]柳永智，刘晓川.电力系统远动[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]王明俊，于尔铿，刘广一.变电站系统自动化及其发展（一）～（七）电网技术[J]，1996（7）～1997（1）：117-124，69-80

[4]俞寿南，陈飞，吕晓峰.综合自动化变电站设计中若干技术据问题探讨[J].电力系统自动化，1995（10）：102-120

[5]夏敏. 變电站远动通道中断的检测方法[J]. 自动化技术与应用，2013：32（11）：115-117.

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