谈规约分析系统软件在电力调度中的应用

　　本文通过对调度自动化系统故障处理的需求分析，指出规约分析软件开发所要达到的功能，并通过研制产品的现场应用实例，说明推广和实施规约分析专用软件的必要性和迫切性。

　　一、 概述

　　近几年随着电力自动化技术、通讯技术及计算机技术的迅猛发展， 大量厂家生产的各种自动化装置在电力系统中得到广泛应用，从而使得各种不同类型的装置系统之间互联机会变得越来越多。这对电力自动化系统的日常维护和运行管理提出了更高的要求，而作为数据和信息传递载体的通讯规约(协议)则是这些自动化设备互联的基础，因此熟悉各种通讯规约的传输规则，分析了解传输报文，对于各个自动化设备制造厂家变得至关重要，也是电力系统的运行维护部门的人员所必需掌握的基本技能。

　　二、101规约与104规约

　　101规约与104规约是电力调度主站与厂站通信的最普遍规约，先归纳分析它们的区别。

　　基本架构与OSI模型对比如下图：

　　会话类型：发送/无应答(S1)，发送/确认(S2)，发送/响应(S3)。

　　帧格式：单字节帧，固定帧，可变帧。

　　101固定帧：固定长度5个字节，以0x10为启动字符，以0x16为结束字符，包括链路控制域、链路地址域、校验和((控制域+地址域)%256)。

　　101可变帧：长度不固定，以0x68为启动字符，以0x16为结束字符，包括长度域、链路控制域、链路地址域、校验和((控制域+地址域+应用数据域)%256)、应用数据域。长度重复后启动字重复一次。

　　104可变和固定帧：以0x68为启动字符，紧接APDU长度和4个8位控制域，之后是用户数据。

　　链路控制域：两个方向分别定义，平衡和非平衡模式分别定义，1字节。

　　链路地址域：接受方标识，1字节。

　　104与101可变帧比较：

　　三、当前调度自动化系统运行中发生的问题

　　1.运行中的问题一

　　有经验的自动化运行维护人员一致认为，通讯故障占到自动化系统故障的大约80%。

　　当一个厂站的数据收不到时，宏观表现就是“不通”。其实“不通”里面包含着众多复杂的因素。仔细分析信道现象，有下面几种状态：

　　情况1：通讯正常，上下命令和数据准确收发;

　　情况2：通讯正常，下行命令正常，上行报文数据为“空”;

　　情况3：链路畅通，下行命令正常，无上行报文;

　　情况4：链路不通，上下行报文均不正常。

　　它的实际状态是：

　　情况1：信道正常，两端命令兼容，有变化数据上传;

　　情况2：信道正常，两端命令兼容，无变化数据上传，因而报文的数据为“空”;

　　情况3：信道正常，命令可以下载，但RTU收不到或不认识，无法回答上行报文;

　　情况4：链路不通，无从判断命令是否兼容、数据是否有变化等等。

　　2.运行中的问题二

　　上面所说情况，是在投运初期，或者信道发生变化，或者更换了厂站设备以后的表现。运行中的另一类问题是，通信是正常的，链路、信道、规约兼容性方面都没有问题，相当于在上述情况1之下，有错误数据产生：遥信方面大都表现为误遥信或误报警;遥测方面为大数据越限或数据归零;遥控遥调方面表现为控制命令下行后，无返回信息，或者有返回信息，但是一次设备不动作，等等。

　　四、适用性产品的基本功能特点

　　由于远动规约分析系统的责任重大，需要很好地解决这些问题，该系统至少应该具备以下功能：

　　1.通道监听。

　　通道监听主要是针对已经建立通信的通道进行监听，是通过并接方式获取通道数据，而且要确保不会对被监听的通道造成任何影响，这样，通道监听的必需前提是：只收不发。

　　远动规约分析系统的监听功能主要表现在以下几个特点：

　　1)安全性。在监听过程中保证不会对通道数据造成影响，由软件设计及硬件的连接两方面来达到目标。串行通道的监听：在接线时就直接把对外发送的线断掉。网络通道的监听：通过带有监听口的交换机进行监听，设置该监听口只能收数据而不能外发数据，在硬件上这个要求是可以实现的。

　　2)稳定性。可以长时间监听通道数据，本系统采用分页技术显示通道报文，满页后自动将历史数据保存到硬盘，只要硬盘有足够大，在不掉电的情况下，该系统可以一直运行。弥补了SCADA系统不能长时间保存数据的不足。

　　3)实时性。该系统接收到的报文为原始通信报文，本系统不做任何删减处理，保证与后台调度系统得到的数据一致，而且在监听过程中做其它操作也不会影响其实时监听。为通道诊断或故障排查提供实时性依据。

　　4)灵活性。远动规约分析系统除了形成一些特有的事件外，还可以由用户定义各种实用的事件，如遥测越限、遥测跳变等。而且还可以定义各种查询条件，使操作者能够快速的定位至某个事件、某个信息点或某帧报文等。

　　2.仿真功能。

　　仿真功能在调度中的应用：

　　1)变电站预验收。

　　事实上，变电站验收是一项非常耗时，而又非常紧急的事情，命令一下达，就必须验收成功，而实际工作表明根本是不可能如此理想的，总会遇到这样或那样的问题，因而延误验收工期。

　　主站模拟功能可以提前将在验收过程中可能会遇到的问题暴露出来，比如子站RTU的规约与主站的规约是否一致?是否能够正常通信?RTU的系数是否正确设置?子站信息分组是否正确?对遥控遥调的命令是如何返校?等等。

　　凡此种种，如果能在验收前就都已经解决掉的话，验收过程中就只需要抽检一下就可以确保能够正常验收。因为已经有预验收作基础，而且预验收时模拟的主站是完全模拟真实的调度主站。

　　远动规约分析系统在变电站验收中，不仅能够确保验收如期完成，而且也避免了验收过程中对真实调度主站所造成的影响。

　　2)检查调度主站的数据库。

　　每个新站，在投运前都要做好其对应的信息点数据库，和主站二次开发的动态画面等，数据库和动态画面的定义是否正确，需要与子站RTU通信来检查才能检查是否正确，这是传统的检查方法。

　　模拟子站功能可以打破这种检查方法，只需要将子站的信息点表导入到远动规约分析系统中，模拟的子站就等于真实的子站，在模拟子站上操作等同于在变电站现场操作，大大简化了很多不便的因素，故检查起来也更加快捷有效。

　　3)测试调度主站的性能。

　　在现实工作中，主站的很多性能指标都是需要测试而没有办法测试的，比如遥信雪崩测试，在物理上是没办法达到这种效果的。远动规约分析系统的子站模拟功能，具备了雪崩测试功能，可以对多点同时变位，对整个站的所有点同时雪崩，从而测试主站对报文的处理能力。要测试主站性能也可以通过让遥测点同时随机变化，同样也会产生大量的数据，达到测试主站性能的一个效果。

　　五、总结

　　对于简单的规约分析来说，远动规约分析系统已经相当完美，但笔者认为，该系统还可以从规约一致性及连通性方面加以改进，由软件自动区分差异并给出差异报告或者建议性报告。

　　作者：沈亮 来源：华中电力 2014年6期