智能變電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)處理優(yōu)化

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隨著智能變電站的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)在常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)四遙信息的基礎(chǔ)上，增加了順序控制、時(shí)鐘監(jiān)測等功能，并將原有圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)、保護(hù)信息子站、故障錄波器等的調(diào)度通信接口也集于一身。功能的擴(kuò)充，導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)提供的服務(wù)內(nèi)容越來越多，數(shù)據(jù)量越來越大，系統(tǒng)架構(gòu)也因此變得復(fù)雜。但遙測數(shù)據(jù)依然是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)處理最多的數(shù)據(jù)，作為基礎(chǔ)自動(dòng)化數(shù)據(jù)，遙測也是穩(wěn)態(tài)監(jiān)控的主要數(shù)據(jù)來源，其準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性直接影響使用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的其他應(yīng)用，如狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)等。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)遙測數(shù)據(jù)跳變的問題，遙測數(shù)據(jù)跳變導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常，進(jìn)而影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)遙測處理流程進(jìn)行優(yōu)化，可以解決遙測數(shù)據(jù)跳變的問題，提高數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采集、轉(zhuǎn)發(fā)遙測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。

1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)組態(tài)模型

1.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)在智能變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。智能變電站為典型“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)作為站控層設(shè)備，是變電站與調(diào)度主站之間的信息接口，為主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)視控制、信息查詢和遠(yuǎn)程瀏覽等功能提供數(shù)據(jù)、模型和圖形的傳輸服務(wù)。

1.2數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)組態(tài)模型

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)作為智能變電站和調(diào)度主站之間的一個(gè)網(wǎng)關(guān)裝置，采集變電站信息向調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并接收主站下發(fā)命令轉(zhuǎn)發(fā)給站內(nèi)IED裝置。從組態(tài)模型分析，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)分為站控層IEC61850接入模塊、站內(nèi)IED信息模型、邏輯合成計(jì)算模塊和轉(zhuǎn)發(fā)模型，如圖2所示。站控層IEC61850接入模塊：利用站控層網(wǎng)絡(luò)與站內(nèi)支持IEC61850協(xié)議的IED設(shè)備進(jìn)行通信。IED信息模型：包括接入的IED裝置和遙測、遙信、遙控、遙調(diào)和遙脈信息。合成計(jì)算模塊：包括取反、合并信號等邏輯運(yùn)算的信息。轉(zhuǎn)發(fā)模塊：包括數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)向調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的IEC101通道、IEC104通道。

2遙測異常過程及分析

2.1遙測數(shù)據(jù)跳零現(xiàn)象

冀北某500kV智能變電站自投運(yùn)后多次發(fā)生有功值跳零現(xiàn)象，如表1所示統(tǒng)計(jì)，影響了電網(wǎng)的正常監(jiān)控和安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2跳變節(jié)點(diǎn)判斷

通過對跳變期間的報(bào)文分析，可以判斷出跳變產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、測控裝置、合并單元、交換機(jī)還是其他。本文針對05月16日跳變現(xiàn)象進(jìn)行分析，15:18:47主站接收到該站發(fā)送的#2主變中壓側(cè)有功(信息體地址為0x4106)跳變報(bào)文0MW(浮點(diǎn)值62580200)。跳變前為-283.53MW(f6c48dc3)，15:18:50后跳變恢復(fù)至-291.29MW(36a691c3)，主站接收到的報(bào)文如圖3所示。利用工具抓取的同時(shí)段MMS報(bào)文顯示，報(bào)文序號分別為13832、16267和17240，報(bào)文值分別為-283.53、-285.78和-291.29。其中遙測值-283.53和-291.29正確轉(zhuǎn)發(fā)主站，即跳變前后的有功值；中間遙測值-285.78丟失而未轉(zhuǎn)發(fā)主站；跳變的中間遙測值0MW未出現(xiàn)在MMS包中。從跳變報(bào)文的解讀和分析，可以判斷遙測值跳零節(jié)點(diǎn)為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)。

2.3跳變原因分析

由于跳變產(chǎn)生時(shí)機(jī)具有隨機(jī)性，為了捕捉跳變時(shí)刻的信息，采取輸出跳變?nèi)罩镜姆绞?，分析?shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)數(shù)據(jù)處理流程，可以進(jìn)一步判斷是IEC61850接入模塊的原因還是轉(zhuǎn)發(fā)模塊的原因?qū)е碌奶?。因此在?shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)中增加跳變?nèi)罩据敵龀绦?，分別輸出日志到m61850.log和iec104.log文件中，來偵測具體哪個(gè)環(huán)節(jié)導(dǎo)致的跳變。隨后，通道一和通道二的IEC104模塊遙測跳變邏輯在6月25日16時(shí)55分及17時(shí)15分監(jiān)測到遙測跳變。信息體地址為16877(十六進(jìn)制為0x41ED)的3號電抗油面溫度由-59.76(注：3號電抗未投運(yùn)，故油面溫度采集正常值為負(fù)值)跳變?yōu)?；信息體地址為16797(十六進(jìn)制為0x419D)的220kV亭金一線Uc由133.4跳變?yōu)?。同時(shí)，IEC61850接入模塊跳變監(jiān)測邏輯并未輸出日志。根據(jù)上述跳變監(jiān)測邏輯日志定位原因，兩個(gè)通道收到相同的遙測跳變則表明跳變數(shù)據(jù)來自共同源(IEC61850模塊)，此時(shí)IEC61850跳變?nèi)罩具壿嫴⑽摧敵鎏內(nèi)罩?，說明遙測跳變數(shù)據(jù)不是來自于變電站間隔層裝置，因跳變?nèi)罩具壿嬙贗EC61850模塊發(fā)出遙測消息前一刻，則可定位為IEC61850發(fā)出遙測消息異常。

3遙測處理優(yōu)化及驗(yàn)證

3.1優(yōu)化前遙測處理流程

分析數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)現(xiàn)有遙測處理機(jī)制，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)IEC61850接入模塊接收遙測或遙脈報(bào)文后，按序存入遙測及遙脈緩存且數(shù)量加1。當(dāng)遙測大數(shù)據(jù)量時(shí)收到遙脈報(bào)文，遙脈緊跟在遙測消息后，由于遙脈參與計(jì)算，使變化遙測總數(shù)與當(dāng)前突變數(shù)據(jù)總數(shù)不一致，導(dǎo)致發(fā)出數(shù)量越限的遙測消息。此時(shí)越限遙測消息中全局索引值為隨機(jī)值，數(shù)值為遙脈數(shù)據(jù)(值為0，因?yàn)檫b脈未采集數(shù)據(jù))，當(dāng)全局索引值剛好等于某個(gè)遙測值的全局索引值時(shí)，則該遙測跳變?yōu)榱阒?。因?yàn)橹髯冞b測數(shù)值變化更快，故主變功率值受影響次數(shù)較多。3.2遙測處理流程優(yōu)化通過區(qū)分遙測和遙脈數(shù)據(jù)來對處理流程進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的遙測處理流程如圖5所示。IEC61850接入模塊接收遙測或遙脈報(bào)文后，首先判斷是否遙測消息，若為遙測，則進(jìn)入遙測獨(dú)立流程；反之，進(jìn)入遙脈獨(dú)立流程。遙測及遙脈數(shù)據(jù)流程的突變數(shù)據(jù)單獨(dú)計(jì)數(shù)，變化遙測或遙脈的計(jì)數(shù)與當(dāng)前突變數(shù)據(jù)總數(shù)始終保持一致，則遙測消息最大個(gè)數(shù)不再越限，即不再超過12。

3.3遙測處理優(yōu)化效果

對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)遙測處理優(yōu)化后，持續(xù)觀察該智能變電站遙測數(shù)據(jù)，沒有再發(fā)生遙測值跳變的故障，如圖6所示。對冀北地區(qū)各智能變電站進(jìn)行排查，對同型號數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)進(jìn)行相關(guān)升級優(yōu)化，整體提高冀北地區(qū)遙測數(shù)據(jù)上送質(zhì)量。

4結(jié)語

本文首先分析了智能變電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和組態(tài)模型，然后對一起500kV智能變電站中主變有功值頻繁跳零的異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析，通過對報(bào)文的分析確定跳變節(jié)點(diǎn)，通過增加跳變?nèi)罩据敵鲚o助問題的判斷，發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)遙測處理流程的缺陷，通過對處理流程進(jìn)行優(yōu)化，解決了遙測數(shù)據(jù)異常的問題，然后對冀北地區(qū)各智能變電站進(jìn)行排查，對相關(guān)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)進(jìn)行升級優(yōu)化，確保了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)上送遙測的準(zhǔn)確性和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

作者：李世群 顧穎 郭飛 康瑩 單位：國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司