远方规约测试及故障分析系统

远动规约测试及故障分析系统

韩福坤 魏小伟 袁平 韩锴 吕少坤 王耀鑫 李民 孟秋生

（华北电力调度局，北京100053 ) （天津汉拓计算机研究所，天津 300061）

摘 要： 为确保电网调度自动化系统（EMS/DMS）远动信息准确可靠，本文结合华北电网调度自动化系统生产运行维护中的实际应用情况，叙述了利用远动规约测试及故障分析系统准确诊断并快速处理解决远动信息的故障与异常问题。同时，对该系统在设计开发、系统构成、具有的功能特点，以及在基建、改扩建工程和日常生产运行维护等方面的重要作用进行了阐述。

关键词： EMS/DMS；规约测试；诊断信息；应用

1、问题的提出

电网调度自动化系统（EMS/DMS）是保证电网安全、经济、优质运行的重要技术装备，其功能与作用已成为电网调度运行管理依赖且一刻也离不开的技术手段。特别是经过10多年来富有成效的专业技术管理和科学的规范化管理，使各级EMS/DMS功能和应用水平取得了质的飞跃。对于一套EMS/DMS，首先应保证反映各发电厂/变电站和电网运行工况的实时信息（远动数据）准确、可靠、及时的通过远动设备采集，经电力系统专用通道传递至EMS/DMS主站系统；EMS/DMS主站计算机系统，对采集来的实时信息进行快速、准确的加工处理，利用一系列应用软件实现电网调度（及有关管理部门）对电网生产运行与管理的各种功能与应用。为此，确保远动数据准确、可靠、快速、连续不断的传递至EMS/DMS主站系统，是保证EMS/DMS安全、可靠运行至关重要的基础工作。否则EMS/DMS主站系统就会成为无源之水，势必影响EMS/DMS的正常功能发挥。本文结合华北总调自动化专业人员多年的运行维护和生产实践积累的经验，叙述了为确保各厂/站远动数据准确可靠，利用远动规约测试与故障分析系统（以下简称远动分析系统）快速处理解决远动信息故障与异常的实际情况，以及对远动分析系统的设计、配置、实现功能以及在生产运行维护实际应用等方面的工作体会，供有关同行专业人员参考。

2、配备远动分析系统的必要性

一套EMS/DMS主站系统都要直接接收数十个发电厂/变电站的远动数据。由于历史原因，这些发电厂/变电站的远动装置（RTU）不可能采用同一型号、同一传输远动规约（协议）的设备产品。这无疑对EMS/DMS主站系统接收各RTU信息，以及在日常运行维护和远动故障处理等方面带来复杂性。对于任一厂/站远动信息故障或异常，EMS/DMS主站系统（或前置机系统）的维护终端显示器会立即给出信息中断或出错的“告警”信息提示。但是，信息故障或异常的具体原因是RTU故障引起？是传输信息的通道故障或异常导致？还是EMS/DMS主站系统对本是正确的数据加工处理后产生的错误？这就要对整个系统的各环节进行准确的判断，才能查找出原因所在并快速进行处理。这项工作正是调度自动化系统日常运行维护工作量最多，也是最繁杂的工作，即便是对于具有多年工作经验的维护人员

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也是使人棘手的工作。随着EMS/DMS功能与作用的不断提高，以远动实时数据作为电网调度和发、供、用电等单位进行生产运行指标统计、考核与管理的依据（这是华北电网多年执行的技术政策），可以想到远动数据的准确可靠所具有的重要性和价值。为此，为使EMS/DMS系统真正发挥实效，除配备常规的仪器（表）外，必需采用先进的具有智能的远动分析系统，快速处理解决故障或异常，以确保远动数据准确、可靠。

3、远动分析系统具有的功能与特点

EMS/DMS 的系统构成如图1所示。其可简述由三部分组成：发电厂/变电站现场远动设备部分、传输远动信息的通道和EMS/DMS主站系统，即是对远动信息进行采集、传输和接收与处理的三部分。远动分析系统为能监测与诊断远动信息在整个系统各环节中的正确性，其首先应具有模拟EMS/DMS主站系统接收各厂/站RTU信息的功能；同时还应具有模拟各厂/站RTU向EMS/DMS主站系统发送远动信息的功能。由于RTU传送远动信息的通信方式，可分为同步和异步两种方式；远动信息传输规约（协议）分为POLLING（问答式）和CDT（数据循环传输）两种方式。POLLING方式的规约有多种，如，N4F（μ4F）、S/3、SC1801、CAE、部颁101（DL/T 634—1997 neq IEC870—5—101）等；CDT方式的规约基本上都统一到部颁规约标准（DL 451—91），但是在不同的网、省调自动化系统中，虽然采用部颁CDT规约标准，但在帧结构、信息字组合等方面存有差异。为此，要求远动分析系统应能接收与处理各种通信方式和远动信息传输规约的RTU信息。远动分析系统的工作方式，除应能对EMS/DMS 系统三部分（接口处）的信息传输与处理正确性进行离线测试，也应能接在远动

主机 · 功能节· · · 点 · 功能节点 机

前 置 机 EMS/DMS主站系统

调制解调器柜(MODEM)

通 道 配 线 柜

远动通道

RTU RTU RTU RTU RTU

遥遥 遥遥 · · · · · · · · · · · 遥遥 遥遥 测信 调控 发电厂/变电站现场 测信 调控

图1、EMS/DMS 系统构成示意图

通道上（参见图1在通道配线柜与调制解调器柜之间）在线“监听”任一厂/站远动信息进行检测与诊断。同时，远动分析系统应有友好的交互式的人机界面等维护手段，从其显示屏（CRT）上，可以监视各RTU传送到EMS/DMS主站的信息报文，也可以监视EMS/DMS主站

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下发RTU的信息报文；显示的信息可以是原始数据（生数据），还可以是转换后的工程量值（且按远动信息序位顺次排列）。

华北总调与天津汉拓计算机研究所长时间合作，在生产实际中反复实践逐步完善，联合开发的远动分析系统为实现上述功能，设计开发出一套支持多种通信方式、多种规约类型，具备常规的规约测试、设备调试、通道测试以及诊断分析等手段。同时，为保证远动分析系统与EMS/DMS系统设备及通道（接口）连接的方便性，对数字通信方式，提供专用转换接口（负责解决RS232电平间的冲突）；对模拟通信方式，提供专用解码设备（由两个调制解调器MODEM、两个同/异步转换器、一个状态控制器组成，负责音频/数字的转换、同/异步转换、通信方式转换及RS232电平转换等）。远动分析系统的主机可采用笔记本电脑或台式微机，系统各功能与应用的实现均通过计算机操作完成。该系统具有如下功能与特点：

（1）、模拟EMS/DMS主站功能

模拟EMS/DMS主站功能，包括“主控”及“监听”两种模式。

主控模式下：仿真EMS/DMS主站的基本SCADA功能，包括：实时数据接收及命令下发，通信内容监视与记录，数据转换与数据显示，信息规约分析与规约单步调试，历史数据记录与遥调量、遥测量的历史数据曲线分析，事件管理，报表输出以及通道质量测试等。

监听模式下：监听RTU与EMS/DMS主站间的通信情况。同时，仿真EMS/DMS主站的基本SCADA功能，包括：实时数据接收、数据转换与数据显示，信息规约分析，历史数据记录与遥调量、遥测量的历史数据曲线分析，通信内容监视与记录，事件管理，报表输出，通道质量测试，自动发电控制（AGC）信息报文跟踪与分析，遥控命令信息报文跟踪与分析等。

· 实时数据接收及命令下发

通过远动分析系统的计算机串口，经专用MODEM（或转换接口）实现与RTU的通信，接收来自RTU的远动信息，并可对RTU下发各种控制命令信息。 · 规约分析

根据远动信息管理表和通信内容设定记录，自动识别通信规约处理模块进行实时规约处理，在通信内容监视与记录应用中实现实时规约翻译。 ·规约单步调试

提供规约单步调试功能，可进行全规约单步仿真调试。 · 测试模块使用

提供各种规约的标准配置测试模块，使用人员无需关心通信内容的真正涵义，即可进行规约测试。 · 数据转换

根据远动信息管理表和通信内容设定记录，实现数据实时转换，转换内容包括：二次值（生数据）转换、一次值（熟数据）转换、变送器输出电压/电流转换、遥信接点输出电压转换，以及遥测量盘表值缺省生成和遥信量现场状态缺省生成等。 · 数据显示

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将处理后的各种结果信息及中间信息汇总为表单的格式供使用人员查看，这些信息包括：二次值、一次值、系数、偏移量、绝对值允许状态、接点类型、转换电压/电流、盘表值、现场状态等。 · 历史数据记录

对任一RTU的实时数据，提供时间间隔为2秒钟、存储周期为7天的历史数据记录功能。历史数据库中共支持256个数据点。 · 遥测量的历史数据曲线分析

对记录在系统历史数据库中的历史数据，提供曲线分析功能，提供坐标变换、数据列表、时间设置等应用。 · 通信内容监视与记录

提供通信内容在线监视与记录功能，允许用户随时查看当前及历史的通信内容。监视过程中，对通信内容进行实时翻译，并以不同颜色区分不同规约内容、不同的字体显示各类错误信息；同时可将上下行的通信内容转储到磁盘文件中，供用户进行各种分析。 · 事件管理

以文本形式记录遥信变位事件、通信事件、SOE事件、RTU报告事件、AGC事件、遥控事件等。同时，实时事件管理为使用者提供实时事件在线查看手段。 · 报表输出

提供远动测试表和数据核对表两类报表，它们都是纯文本文件，可借助EXCEL实现查看、修改、打印等功能。 · 通道质量测试

提供通信信道测试功能，包括开环测试和闭环测试两种手段。开环测试时，系统通过校验来自RTU的信息，进行字节测试；闭环时，系统通过发送特征码序列，分析发送及接收字节，进行字节测试。 （2）、模拟RTU功能

模拟RTU功能，可模拟不同类型产品的RTU发送多种规约的全部报文，提供对RTU发送信息内容进行实时查看与记录，并可对参数、发送幀、信息速率、同步字、数值范围等进行设置等应用。 （3）、远动信息管理

借助EXCEL工具软件，提供远动信息资料管理功能。对EMS/DMS主站与RTU间通信信息（包括遥测量、遥信量、遥控量、遥调量、设备信息等）定义与管理，用户可借助EXCEL提供的功能实现对这些信息的统计、浏览、分析、汇总、查询、打印等功能。同时，提供内部记录，记录远动设备类型、规约类型、通道类型、通信速率、变送器类型、变送器输出类型、远动传输满值、事故遥信点号等管理性信息。 （4）、文档资料管理

远动分析系统提供POLLING方式的规约（如N4F（μ4F）、S/3、SC1801、CAE、部颁101等）和部颁CDT规约标准的WORD文档和系统使用说明书WORD文档。

4、在日常运行维护和工程中的实际应用

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多年的生产实践证明，远动分析系统在准确判断远动信息故障与异常产生的原因，快速处理解决问题等方面，有着很大的方便性、实用性和重要作用。主要体现以下几方面：

（1）、在新建及改、扩建工程的应用

对于新投产的远动厂（站）以及改、扩建的远动厂（站），都要涉及远动信息数量的增减，甚至会发生信息传输规约改变的情况。这类厂（站）信息在接入EMS/DMS主站系统之前，都要进行反复的调试与核对工作后，才能确保远动数据准确可靠。

事先，利用远动分析系统模拟EMS/DMS主站功能的“主控” 模式，对RTU进行相关通信规约的连续和单步测试，借助“通信内容监视与记录”功能实时查看通信内容、信息顺序等正确性的核查（自动对信息报文内容进行在线解释，并对各种错误给出提示）。在观测通信规约内容无误后，可进行信息数量与序位的核对工作；同时可进行遥测数据准确度的测试（可通过对RTU任一路遥测量加载模拟输入电压/电流，查看RTU输出其精度及线性），进行遥信量的传动试验工作（测试遥信反应的正确率、速度及SOE精度）；对遥控及升降对象，可通过发送相应命令查看输出接点状态的正确反应率；对遥调对象（AGC），可通过发送相应命令并测量输出电压（电流）来确认其精度及线性。总之，利用远动分析系统做好大量的调试和试验工作，除了可以防止和避免对EMS/DMS主站系统正常运行的影响，同时可确保该厂（站）在投产时，远动信号准确无误及时的接入EMS/DMS主站。 同样，对于新开发的EMS/DMS主站系统，为能接收与处理各类RTU的信息，需要对代表各类RTU的信息规约进行调试。在开发系统的实验室是不可能实际接收各厂（站）RTU信息的，利用远动分析系统的模拟RTU仿真功能，测试EMS/DMS主站系统对通信规约的支持能力及对数据加工处理后的准确度。测试过程中，“模拟RTU功能”可任意设定遥测量、遥信量的码值，并可自动模拟遥控、遥调（AGC）等功能。这无疑对EMS/DMS主站系统的开发带来极大的便利。

（2）、日常运行维护与管理方面的应用

已投入生产运行厂（站）的远动信号发生故障与异常是常有的现象。但其原因是发生在EMS/DMS系统哪一环节？利用远动分析系统可进行快速准确的判断。同时，在日常运行维护与专业管理中，远动分析系统是专业人员得力的工具。

· 利用模拟EMS/DMS主站功能的“监听”模式。在EMS/DMS主站端对应该厂（站）的远动通道上，在线“监听”远动信息进行检测与诊断，就可以快速的判断是远动系统（现场远动设备和传输远动信息通道）问题还是主站问题；若确认是远动系统的问题，可使用远动分析系统模拟EMS/DMS主站功能的“主控” 模式在现场直接与RTU通信，则可判断是远动设备还是远动通道的问题。

· 各厂（站）定期进行遥信传动实验是远动工作的重要内容。利用模拟EMS/DMS主站功能的“监听”模式，可在线“监听”任一厂（站）全部遥信量传动的全过程（各遥信量的开/断及动作时间）并自动记录，作为核对实验结果的依据。

· 个别远动数据发生跳变现象是查找与处理远动数据异常的难题，利用远动分析系统的“历史数据记录和曲线分析”功能，可对任一数据进行间隔为2秒，周期为7天的数据连续存储并形成趋势曲线，以此记录可查找出数据跳变情况。

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· 监测EMS/DMS主站与RTU通信的全部信息报文细节的“规约分析”与“规约单步调试”功能，在监测并记录EMS/DMS主站下发的遥控、升降命令及遥调（AGC）命令输出，以及核查现场执行情况的应用，在电网AGC和远方遥控的可靠实施是非常实用的功能。

· 厂/站内自动化系统（常称为综合自动化系统）在电网中已广泛采用，常常出现大量的继电保护信号与远动信号混合在一起的问题，利用远动分析系统可以作为区分远动信号故障和保护信号故障的一种手段。

此外，利用远动分析系统的“通道质量测试功能”，采取开环测试和闭环测试的两种方式，对远动通道的质量进行测试；利用“远动信息管理”和“文档资料管理”功能，为运行维护专责人员对全部远动厂（站）的远动设备与信息进行科学的规范化的管理。 5、结束语

远动规约测试与故障分析系统采用先进的计算机与通信技术，在电网调度自动化系统应用领域中对远动信息的采集、传输、接收与处理各方面，集多年的实践经验以适应并满足我国各级EMS/DMS系统的实际需要，其具有的快速准确诊断EMS/DMS实时远动信息的故障与异常源、进行多种信息通信规约的测试与分析，以及其具有的多种功能与应用，已成为华北总调自动化专业技术人员得力、高效的智能工具。以笔记本电脑为主机的远动分析系统，使专业技术人员方便的实现将EMS/DMS主站系统搬至发电厂或变电站现场与RTU直接调试；也可将远方的发电厂或变电站RTU方便的拿到EMS/DMS主站系统机房；为设备调试与各类实验带来极大的方便。远动规约测试与故障分析系统不仅应用在电网调度自动化领域，对于热工系统、直流系统以及多种行业在信息传输与处理的应用领域都有着广泛的应用。

The Telecontrol protocol Test and Failure Analysis System

HAN Fukun,WEI Xiaowei,YUAN Ping,HAN Kai,LU Shaokun,WANG Yaoxin LI Min,MENG Qiusheng

（North China Power Dispatching Bureau Beijing,100053 China；Tianjin HAN TUO Computer

Institution, Tianjin,300061 China）

Abstract: In order to help ensure an accurate and reliable tele-information in the power

dispatching automation system (EMS/DMS), the essay dissertates that The telecontrol protocol test and failure analysis system can accurately diagnose and solve the failure and abnormal cases of tele-information according to the practical application in the practical power generating, operation and maintenance of the dispatching automation system of North China Power Networks. Meanwhile much of explanation has been given to the system design, development, system configuration and built-in functions and its importance in power construction, project rehabilitation and the regular operation and maintenance as well.

Keywords： EMS/DMS; Protocol test; Diagnose information; Application

参考文献：

[1] 电网调度自动化系统运行管理规程（电力行业标准DL 516—93，1993年6月） [2] 循环式远动规约（电力行业标准DL 451—91，1992年5月） [3] 远动设备及系统（电力行业标准DL/T 634—1997，1998年5月）

[4] 吕少坤，韩福坤.重视前置机系统在电网调度自动化系统的作用.华北电力技术，2000年第6期.

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· 监测EMS/DMS主站与RTU通信的全部信息报文细节的“规约分析”与“规约单步调试”功能，在监测并记录EMS/DMS主站下发的遥控、升降命令及遥调（AGC）命令输出，以及核查现场执行情况的应用，在电网AGC和远方遥控的可靠实施是非常实用的功能。

· 厂/站内自动化系统（常称为综合自动化系统）在电网中已广泛采用，常常出现大量的继电保护信号与远动信号混合在一起的问题，利用远动分析系统可以作为区分远动信号故障和保护信号故障的一种手段。

此外，利用远动分析系统的“通道质量测试功能”，采取开环测试和闭环测试的两种方式，对远动通道的质量进行测试；利用“远动信息管理”和“文档资料管理”功能，为运行维护专责人员对全部远动厂（站）的远动设备与信息进行科学的规范化的管理。 5、结束语

远动规约测试与故障分析系统采用先进的计算机与通信技术，在电网调度自动化系统应用领域中对远动信息的采集、传输、接收与处理各方面，集多年的实践经验以适应并满足我国各级EMS/DMS系统的实际需要，其具有的快速准确诊断EMS/DMS实时远动信息的故障与异常源、进行多种信息通信规约的测试与分析，以及其具有的多种功能与应用，已成为华北总调自动化专业技术人员得力、高效的智能工具。以笔记本电脑为主机的远动分析系统，使专业技术人员方便的实现将EMS/DMS主站系统搬至发电厂或变电站现场与RTU直接调试；也可将远方的发电厂或变电站RTU方便的拿到EMS/DMS主站系统机房；为设备调试与各类实验带来极大的方便。远动规约测试与故障分析系统不仅应用在电网调度自动化领域，对于热工系统、直流系统以及多种行业在信息传输与处理的应用领域都有着广泛的应用。

The Telecontrol protocol Test and Failure Analysis System

HAN Fukun,WEI Xiaowei,YUAN Ping,HAN Kai,LU Shaokun,WANG Yaoxin LI Min,MENG Qiusheng

（North China Power Dispatching Bureau Beijing,100053 China；Tianjin HAN TUO Computer

Institution, Tianjin,300061 China）

Abstract: In order to help ensure an accurate and reliable tele-information in the power

dispatching automation system (EMS/DMS), the essay dissertates that The telecontrol protocol test and failure analysis system can accurately diagnose and solve the failure and abnormal cases of tele-information according to the practical application in the practical power generating, operation and maintenance of the dispatching automation system of North China Power Networks. Meanwhile much of explanation has been given to the system design, development, system configuration and built-in functions and its importance in power construction, project rehabilitation and the regular operation and maintenance as well.

Keywords： EMS/DMS; Protocol test; Diagnose information; Application

参考文献：

[1] 电网调度自动化系统运行管理规程（电力行业标准DL 516—93，1993年6月） [2] 循环式远动规约（电力行业标准DL 451—91，1992年5月） [3] 远动设备及系统（电力行业标准DL/T 634—1997，1998年5月）

[4] 吕少坤，韩福坤.重视前置机系统在电网调度自动化系统的作用.华北电力技术，2000年第6期.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vhvr.html