021电力网络规约现场分析技术应用研究项目可研.docx

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021电力网络规约现场分析技术应用研究项目可研

可行性研究报告

项目名称：

电力网络规约现场分析技术应用研究

申请单位：

起止时间：

项目负责人：

通信地址：

邮政编码：

联系电话：

传真：

申请日期：

一、

目的和意义

近几年来随着电力自动化技术、电力电子技术及计算机数据通信技术的迅猛发展，大量厂家生产出各种自动化装置在电力系统被广泛应用，这导致各种不同类型的装置系统之间互联机会变得越来越多。

这同时也对电力自动化系统的日常维护和运行管理提出了越来越高的要求。

作为数据和信息传递载体的通讯规约（协议）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。

电力规约分析系统是汇集电力自动化工程、开发人员多年工程经验，并充分考虑实际现场运行维护和工程应用的需要而精心设计的一款功能强大的电力规约分析软件。

它支持串行及网络多种连接方式。

该软件可同时监测通讯通道的上、下行数据，并对接收的原始报文进行详细的分析说明，可根据各种事件查找原始报文数据，更可模拟主站、模拟子站进行设备仿真。

该软件可用于检测串行通道和IP网络通道的报文传送连通性、规约一致性、传送质量及进行系统故障分析，是电力自动化系统安装、调试、验收和维护及通信规约的学习的好助手。

二、国内外研究水平综述

在新建变电站施工和调度系统及微机保护的日常运行与维护过程中，很大一部分的工作是放在通讯的各种具体问题的解决上面，如何实时检测通讯系统的运行状态，并及时、准确地发现解决关键问题，界定问题的职责范畴，减轻一线技术人员的劳动繁琐度，也就急待提上议事日程。

本系统的将为解决这些问题，为变电站综合自动化领域提供极大的便利。

市场上的该类产品多为硬件固化了的产品，不能方便的对其支持的网络规约进行升级或扩展。

而本系统采用纯软件的实现方式，组件化的设计思想，保证系统具备良好的升级能力和功能扩展能力。

本系统具有以下特点：

１、通信报文严格遵照相关电力规约；

２、实时显示具体报文数据内容、发生时间、及传输方向；

３、对报文数据进行分色显示，方便使用人员的判别；

４、充分利用现有的硬件环境和网络环境，方便维护人员的现场监测与调试。

５、提供良好的扩展性为以后基于通讯规约的各项应用打下了基础。

三、项目的理论和实践依据

１、仿真EMS主站

当为主控时，通过该系统的PC串行口经由调制解调器与厂站的远动设备进行通信。

此时，该系统仿真EMS主站功能，其功能包括：

a）各种通信规约的命令下发及实时数据的接收。

此时，该功能既可通过自动执行模式下发与主站一致的各种通信规约的命令序列来实现与厂站远动设备的通信，又可按运行人员的要求，采用单步或批量执行模式下发命令，同时，接收来自厂站远动设备的远动数据。

这些数据既可通过报文区显示出来，又可保存并转换为数据表格的形式方便存档和以后的分析。

b）对下发及实时接收的通信规约进行分析。

该功能对收发的各种通信规约的报文内容进行实时分析，分析内容包括报文的类型标识、传送原因、信息体地址及信息体内容等。

即使是错误的报文，也能进行分析，并指出错误所在。

c）对远动信息进行全记录或分类记录。

该功能既可对远动的各种通信规约下发的命令及回答的信息进行全记录，又可按运行人员的设置，对遥信变位、遥测跳变及SOE事件等进行分门别类的记录，并形成文本文件。

每个文本文件的文件名均带有该厂站名及记录时间，方便用户快速查询。

d）通道通信质量测试。

该功能只应用于四线专线通道，共有闭环及开环两种测试模式。

所谓闭环测试，就是甩开厂站的远动设备，将四线的专线通道连接成环，然后在主站端发送一串测试报文，测试报文的长度可由运行人员自行设置。

同时，根据所收回数据包与发送数据包进行比较，算出错误包数及通道当前误码率。

而开环测试，则是在系统与厂站正常通信的情况下对通道进行通信质量测试，同样算出错误包数及通道当前误码率。

无论是闭环或开环模式，均可在通道测试结束后，点击“保存”，将通道测试的记录保存到文件里，文件记录了测试的起始时间、结束时间、发送数据包、接收数据包、发送长度、错误数据包、误码率和检测方式（开环、闭环）。

２、模拟厂站远动设备

a）仿真传统四线远动通道的RTU发送多种规约的报文，同时，又可修改RTU发送的遥测及遥信值，并可对与主站的通信报文进行实时监视及保存。

b）系统通过修改配置，可模拟网络RTU。

若本机是tcp_client端时，需要输入对端的IP地址，若本机是tcp_sever端时，不用填写IP地址，表示可以接受任何IP地址的client连接。

tcp_client和tcp_sever均需输入网络端口号。

四、项目研究内容和实施方案

（一）系统功能

1.通道监听

该系统可同时监听通道上、下行报文，分不同颜色和不同方向的箭头指示，并显示报文的收发时间，非常方便报文数据查询及通信故障的追溯；

长时间在线监听通道数据，采用分页技术显示报文数据，可在线时间只受硬盘空间的影响；

采用被动方式接收通道数据，不会影响实际运行的通信安全；

能够通过监听自动获取被监听通道上子站端的设备信息。

2.模拟主站

主站自学习功能，通过监听通道报文数据，可自动记录实际主站命令序列，并形成测试仪自己的命令序列，真实仿真实际主站。

可人工编辑扩充仿真主站命令序列，对主站命令逐条进行测试。

命令编辑参数化，使主站命令更符合用户实际要求。

主站遥控模拟功能。

3.模拟子站

模拟遥信变位功能，可以通过单点变位、雪崩测试、顺序变位及归零等操作。

模拟遥测设值功能，可以通过常量、随机、线性及正弦等方式进行设值。

模拟累计量功能，可以设置信息点的累计值，通过命令或周期上送至主站。

模拟遥控、对时等命令的返校信息。

4.报文解析功能

报文逐帧逐字节至位以纯中文方式按照规约文本的含义进行透彻解析。

报文解析单帧树状显示，清晰简洁。

错误报文分类显示，缺码容错解析。

在线解析实时报文数据，离线分析历史数据。

可以根据历史原始数据报文还原出相应的真实数据，如：

遥信变位、事件顺序记录、SOE、遥测变化、对时、遥控、遥调等，并可选择对还原的数据进行存储。

5.其它重要功能

可根据产生的事件信息快速查找原始报文数据，并进行详细解释。

报文海量保存，方式灵活，保存为二进制工程文件格式，方便管理；保存为文本文件格式，方便工程人员人工编辑和分析。

具有多种报文数据信息的查找能力，如：

关键字符、字符串和时标等，根据设置的查找条件进行搜索，并用醒目的颜色显示所找到的内容，非常方便阅读。

信息点表导入功能，将变电站信息点表导入测试仪数据库中，在实际主站侧可就地进行信息点的模拟，可以及时核对主站数据库的定义及主站图形画面的动态点定义的正确性。

（二）系统特点

1.丰富的硬件接口支持

双路RS-232接口（全双工）、四线模拟通道4W&EM

10M/100M以太网接口（RJ45）

2.丰富的规约库支持

丰富的规约库，现已支持：

广东101执行细则、广东104执行细则、新部颁CDT、SC1801、南瑞DISA、华东101执行细则、华东104执行细则、IEC870-5-101、IEC870-5-103、IEC870-5-104、Modbus、SPABUS（ABB）、μ4F、DNP3.0等；

3.强大的报文解析和数据存储功能；

4.方便的故障数据查找及分析功能；

5.强大的主站及子站模拟功能。

6.高可靠性，可长期在线挂网运行；

7.结构灵活，操作简便；

8.特别适合电力自动化系统及相关工业自动化系统的应用；

（三）系统参数说明

协议类型：

当前所要测试的规约/协议的类型，如：

IEC870-5-101，部颁CDT，DNP3.0等，可在下拉式菜单中选择。

物理通道：

当前连接被测通道的计算机的RS232串口或网络接口，是对外进行数据接收或发送的接口。

各参数均可在下拉式菜单中进行选择。

（1）对于串口通信需要设置的参数：

串口号---连接所测通道的计算机的可用RS232串口号，可在下拉菜单中选择有效的串口编号；

波特率—主站与子站之间通信的通信速率，可在下拉菜单中选择，选择范围：

600buad~38400baud；

数据位、停止位及校验位：

根据规约文本的要求或主站与子站的约定进行设置，若设置错误，通信将无法进行。

数据位可选：

6，7，8；停止位可选：

1，1.5，2；校验位可选：

无校验，奇校验，偶校验；

（2）对于网络接口需要设置的参数：

IP地址----所要连接的子站的网络IP地址；对于主站模拟要设置为子站的IP地址。

对于子站模拟设置为本地IP地址。

端口号---行业协会分配的端口号，中国电力部门在下发的IEC104规约文本中已明确规定采用2404端口。

公共地址：

英文简称ASDU，通信规约应用层的设备地址，定义为站地址，每个公共地址分配唯一的地址，可以选择增加或删除当前地址值的公共地址，采用十进制数，可直接输入；

链路地址：

通信报文中链路地址域所指定的地址，一条链路分配唯一的地址，一般与公共地址一致，采用十进制数，可直接输入；

全数据扫描周期：

主站召唤子站全数据的时间间隔，采用十进制数，可直接输入；

时钟同步周期：

主站发送同步时间给子站的时间间隔，采用十进制数，可直接输入；

电量扫描周期：

主站召唤子站电量数据的时间间隔，采用十进制数，可直接输入；

应用单元公共地址长度：

报文中应用单元公共地址的字节数，根据采用的规约文本的规定进行选择。

（针对IEC870-5-104）

传送原因长度：

报文中传送原因的字节数，根据采用的规约文本的规定进行选择。

（针对IEC870-5-104）

遥控起始地址：

规约文本中为遥控点所分配的信息体地址，不同的规约版本有可能不同的，请特别注意。

可以是十进制数（直接输入数字）或十六进制数（前面输入0X加数字）；

遥控数量：

遥控点的个数，采用十进制数，可直接输入。

五、预期目标和成果形式

预期目标

本系统功能比较齐全，使用灵活，操作方便，可以较好地满足运行人员对电网调度自动化系统中的主站系统、厂站系统及通道、规约等调试要求，在基建工程方面和运行维护方面取得较好的应用。

1、在基建工程方面

任何新建或扩建工程的厂站远动设备或电能量采集器，在正式投运之前，都要多次进行调试及信息的核对。

随着电力工业的飞速发展，每年都有一大批电力基建工程项目并网投产。

这些项目除了新投的发电厂及变电站外，还包括大量的线路、主变压器及发电机组的扩建工程。

在未使用这套系统之前，我们都是直接将新建或扩建工程的厂站自动化设备直接与主站系统联接，通过前置机（其操作系统为UNIX）对其进行调试。

但是，使用前置机调试，存在以下几个问题：

由于主站只有两台前置机，只能同时对两个厂站设备进行调试。

但在实际运行中，我们经常碰到有多个厂站设备需要同时进行调试，由此而来造成“调试冲突”；在调试过程中，参数的修改或下装比较繁琐，而且存在一定的风险；主站与厂站设备的通信报文无法记录保存下来；在进行信息的核对过程中，由于厂站所有的遥信都要进行分合闸的联动试验，遥测都要加载各种类型的模拟量，因而主站必然会产生大量的遥信告警及SOE，甚至引起事故追忆，对主站的正常运行构成威胁。

而使用这套测试系统进行调试及信息的核对时，不存在“调试冲突”，只要装有该软件的PC，就能进行调试；同时本系统人机界面比较友好，进行参数的修改或下装非常方便，而且不存在风险；另外，由于该系统能方便地将主站与厂站设备的通信报文记录保存下来，形成文本文件，便于有关人员对其进行分析，找出错误所在，及时要求设备厂商的调试人员对程序进行修改，缩短了调试时间；在进行信息的核对过程中，能按用户的要求完成各种信息的传送试验，对运行主站不形成任何威胁。

在使用该测试系统完成对这些厂站的调试工作后，才将其接入调度主站，投入真正的运行。

因而可见，使用这套测试系统进行基建工程方面的调试，既可以提高工作效率，缩短调试时间，又能减少对主站正常运行的干扰及冲击。

2.在运行维护方面

这套测试系统在运行维护方面，主要起着如下两个方面的作用：

a）、当主站系统的厂站设备运行简表显示一个厂站的运行出现故障时，使用这套测试系统的主控功能进行测试，有助于快速判断究竟是厂站设备、远动通道故障，还是EMS主站的故障。

b）、当主站收到的远动数据出现异常时，比如遥测量跳变或遥信量误动和频繁抖动，可使用这套测试系统的侦听功能，对主站与厂站设备之间的通信进行一段时间的侦听，并将有关的变化遥测（跳变范围由运行人员根据实际情况而定）及遥信变位信息全部记录下来，运行人员可对这些记录文件进行查询分析，判断故障根源，为正确排障提供依据。

成果形式

系统的设计在硬件和软件上都要充分考虑系统的可扩充性，硬件系统要有冗余的处理能力和可扩充性，应用软件系统要采用模块化设计，以便于随着系统服务项目的增多和业务量的增加平滑的进行系统的扩充。

该项目根据调度的需求订制开发，具有很强的实用性。

并最终形成一套完善的调度运行方式工作的成套系统。

具有很强的开发意义和推广价值，提高了工作效率，同时提升了企业的形象和社会效益。

研究成果包括理论研究报告、全套设计制造技术、软件最终成过和编码标准。

系统开发采用开放式的平台方式，成果具有转移性和继续开发性。