趙士達(dá)，張興波，王殿欣

(1.北京國際系統(tǒng)控制有限公司，北京 100083；2.北京理工大學(xué) 計(jì)算中心，北京 100081)

基于Wonderw are的微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的監(jiān)控方案

趙士達(dá)1，張興波1，王殿欣2

(1.北京國際系統(tǒng)控制有限公司，北京 100083；2.北京理工大學(xué) 計(jì)算中心，北京 100081)

針對(duì)鐵路部門對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的監(jiān)控十分困難的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前鐵路客運(yùn)專線中普遍采用的基于Wonderware平臺(tái)的牽引供電系統(tǒng)解決方案，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Wonderware的微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的監(jiān)控方案。該方案使用自主研發(fā)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，能夠兼容市場(chǎng)上大部分微機(jī)保護(hù)裝置廠家的產(chǎn)品；優(yōu)化了基于Wonderware處理故障報(bào)告的方式，理論上能夠保證不丟失故障報(bào)告；并展示了一個(gè)故障報(bào)告的實(shí)際案例。

Wonderware；牽引供電系統(tǒng)；微機(jī)保護(hù)裝置；故障報(bào)告

0 引言

安全是鐵路運(yùn)輸永恒的話題，鐵路供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是保證列車安全運(yùn)行的前提。在保證鐵路供電系統(tǒng)安全可靠地向列車供電方面，微機(jī)保護(hù)裝置作為供電系統(tǒng)中的二次設(shè)備發(fā)揮了極其重要的作用[1]。

2005年以來，隨著京津城際、鄭西高鐵、京滬高鐵等一大批高速電氣化鐵路的建成，鐵路牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱牽引供電系統(tǒng)）的統(tǒng)一化也提上了日程[2]。英國的Wonderware公司憑借其穩(wěn)定可靠的可視化InTouch人機(jī)界面和靈活、可維護(hù)且安全的ArchestrA技術(shù)體系，在鐵路客運(yùn)專線中逐漸普及，其牽引供電系統(tǒng)解決方案被廣泛應(yīng)用。微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的監(jiān)控是集成在牽引供電系統(tǒng)中的，因此，研究并實(shí)現(xiàn)基于Wonderware的牽引供電系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的監(jiān)控方案以及對(duì)于高速鐵路的安全可靠運(yùn)行具有重大意義。

1 監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

1.1 微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告

當(dāng)鐵路供電系統(tǒng)發(fā)生故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，隨即上送一條記錄了詳細(xì)動(dòng)作信息的故障報(bào)告到牽引供電系統(tǒng)，幫助調(diào)度員對(duì)裝置的動(dòng)作進(jìn)行分析。故障報(bào)告記錄的信息有：故障時(shí)間、故障元件、故障相別、故障時(shí)故障量大小、故障電壓及電流等[3]。

1.2 目前對(duì)故障報(bào)告監(jiān)控的困難

鐵路部門的微機(jī)保護(hù)裝置分布范圍廣，且大多處于位置偏僻、環(huán)境惡劣、不易維護(hù)的地方，到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行故障報(bào)告核實(shí)工作的人力、資源、交通成本非常高[4]。由于鐵路局管轄的線路繁多，各線路采用的綜自設(shè)備來自不同的廠家，各廠家的通信規(guī)約存在著差異，牽引供電系統(tǒng)接收不同廠家微機(jī)保護(hù)裝置信號(hào)的難度很大。

1.3 方案目標(biāo)

原則上不對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行較大改造，而是根據(jù)裝置現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一個(gè)可靠、實(shí)時(shí)、易于擴(kuò)展的監(jiān)控方案。牽引供電系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的監(jiān)控主要實(shí)現(xiàn)如下幾個(gè)功能：

(1) 在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，主站能實(shí)時(shí)獲取包含了故障測(cè)距、故障電流、故障電壓等具體信息的故障報(bào)告[5]。

(2) 事后對(duì)故障進(jìn)行分析時(shí)，主站能查詢到歷史故障報(bào)告。

1.4 系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

主站由調(diào)度工作站和系統(tǒng)服務(wù)器群組成，處于一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)。主站與被控站之間的數(shù)據(jù)通信由光纖傳輸。被控站管理機(jī)再與微機(jī)保護(hù)裝置連接。當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，微機(jī)保護(hù)裝置產(chǎn)生的故障報(bào)告通過被控站管理機(jī)上送到主站的應(yīng)用及通信服務(wù)器進(jìn)行解析。應(yīng)用及通信服務(wù)器將解析出的內(nèi)容發(fā)送到調(diào)度工作站進(jìn)行顯示，同時(shí)發(fā)送到歷史服務(wù)器進(jìn)行存庫。系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 牽引供電系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)圖

2 監(jiān)控方案實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)通信方式

該方案的數(shù)據(jù)通信沒有采用傳統(tǒng)意義上的前置機(jī)模塊，而是采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器來管理平臺(tái)所有的數(shù)據(jù)通信。Wonderware采用DAServer技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)通信服務(wù)器。DAServer是構(gòu)建在ArchestrA技術(shù)上的新一代的I/O Servers，不僅擁有傳統(tǒng)I/O服務(wù)器的通信和數(shù)據(jù)管理能力，還提供了更強(qiáng)的通信診斷能力與更高的性能[6]。

為了屏蔽各廠家通信歸約的差異，為后臺(tái)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互接口，該方案利用Wonderware提供的DAS Toolkit自主開發(fā)DAServer，目前已經(jīng)支持接入的歸約類型有IEC60870-5-104、 IEC60870-5-101、阿繼Polling規(guī)約、UPS規(guī)約。

2.2 基于Wonde rw a re處理故障報(bào)告

Wonderware解析故障報(bào)告報(bào)文后，調(diào)用LogDataChangeEvent()函數(shù)將故障報(bào)告放入報(bào)警緩存中。Intouch和A larm DB Logger等報(bào)警客戶端周期性掃描報(bào)警緩存，并將新報(bào)警顯示到界面和存庫，如圖2所示。

圖2 Wonderware處理故障報(bào)告的流程圖

2.3 W onde rwa re處理故障報(bào)告時(shí)存在的問題

在方案實(shí)現(xiàn)的過程中發(fā)現(xiàn)，LogDataChangeEvent()函數(shù)對(duì)于參數(shù)的長度限制為255 B，并且由于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的限制，Alarm DB Logger存庫時(shí)內(nèi)容的長度也限制為255 B。因此當(dāng)故障報(bào)告內(nèi)容較長時(shí)，會(huì)產(chǎn)生無法緩存報(bào)警和報(bào)警無法存庫的問題，錯(cuò)誤信息如圖3所示。

圖3 緩存故障報(bào)告時(shí)出現(xiàn)問題

2.4 方案對(duì)處理故障報(bào)告進(jìn)行的優(yōu)化

為了保證不丟失故障報(bào)告，方案需要同時(shí)優(yōu)化Wonderware本身的報(bào)警服務(wù)端和客戶端，采取的措施有：

⑴采用UDP異步通信方式傳輸故障報(bào)告，數(shù)據(jù)通信服務(wù)器為UDP發(fā)送端，調(diào)度工作站Intouch為UDP接收端，避開了使用LogDataChangeEvent()緩存和周期性掃描緩存報(bào)警再顯示的機(jī)制。

⑵在Wonderware平臺(tái)中引用基于.NET Framework的自定義類庫并重新設(shè)計(jì)故障報(bào)告的數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)故障報(bào)告存庫。優(yōu)化后的流程如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后處理故障報(bào)告的流程圖

3 方案實(shí)現(xiàn)結(jié)果

該方案實(shí)現(xiàn)了基于Wonderware的牽引供電系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置故障報(bào)告的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，配合Intouch提供的豐富、人性化的監(jiān)控界面，在實(shí)際工作中給鐵路供電調(diào)度員提供了巨大的便利。

以某鐵路局供電系統(tǒng)實(shí)際發(fā)生的某次故障為例，2014年12月16日10∶00∶08某牽引變電所211饋線距離II段跳閘，重合閘成功。調(diào)度員及時(shí)查看了故障報(bào)告，快速找到了事故原因，并及時(shí)查明事故點(diǎn)公里標(biāo)為K106+323，幫助有關(guān)單位迅速到達(dá)事故點(diǎn)進(jìn)行處理。

[1] 丁麗娜, 陳小川. 高速鐵路供電系統(tǒng)保護(hù)配置[D]. 成都∶西南交通大學(xué), 2005.

[2] 張平, 趙興東. 我國高速鐵路牽引供電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分析[J]. 鐵路技術(shù)創(chuàng)新, 2011(1)∶31-34．

[3] 南瑞繼保. RCS-985TM型電廠變壓器保護(hù)裝置技術(shù)和使用說明書[EB/OL]. (2009-07-05)[2015-05-07].h ttp∶//www. go-gddq.com/down/2011-10/11102014022318.pd f.

[4] 魏丙濤. 基于W onderware平臺(tái)的鐵路牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京∶ 華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所, 2012.

[5] 高巖. 微機(jī)保護(hù)遠(yuǎn)程控制方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[D]. 北京∶華北電力大學(xué), 2014.

[6] 庫流亨. W onderware平臺(tái)下DAServer的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 北京∶華北計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程研究所, 2012.

Monitoring scheme to microcomputer protection device fault report based on Wonderware

Zhao Shida1, Zhang Xingbo1, Wang Dianxin2
(1.Beijing Systems Control International Inc., Beijing 100083, China; 2. Computing Center, Beijing Institute of Technology University, Beijing 100081, China)

In allusion to the railway departments'completely difficult supervisory control to the m icrocomputer protection device fault report, and combined with the traction power supply system solutions based on Wonderware which is widely used in the railway passenger dedicated line, the paper designed a monitoring scheme for microcomputer protection device fault report based on Wonderware .The scheme uses the self-developed data communication server, which is compatible with most of the products of microcomputer protection device manufacturers. Furthermore, it optimizes the troubleshooting report pattern based on Wonderware, and in theory, it can guarantee no losing fault report. In addition it demonstrates a practical case of fault report.

Wonderware; tractive power supply system; microcomputer protection device; fault report

TN911.7-34

A

1674-7720(2015)13-0004-03

2015-05-11）

趙士達(dá)（1990-），男，碩士研究生，主要研究方向：工業(yè)控制及電力自動(dòng)化。

張興波（1964-），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：工業(yè)控制及電力自動(dòng)化。

王殿欣（1991-），女，碩士，主要研究方向：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。