創(chuàng)新者：趙 琛 張 勇

智能變電站通用報文解析器設計

創(chuàng)新者：趙 琛 張 勇

本文介紹了智能變電站中各種數字報文信息，設計了針對智能變電站的通用報文解析器，對智能變電站中的GOOSE報文、采樣值SV報文、MMS報文以及遠動IEC60870-5-104規(guī)約報文進行實時記錄、分析，并以圖形化的界面展示分析結果，方便運維人員能及時、形象的了解二次設備的運行狀態(tài)，提高運維水平。

目前，智能變電站正處于井噴式的發(fā)展階段，大量智能變電站在全國各地投運，對電網運維人員來講，智能站的快速發(fā)展對其技術水平有了新的要求，這給日常運維工作帶來了一定的困難。究其原因，是智能站與常規(guī)站中信息傳輸的方式發(fā)生了本質變化，使得運維人員在測量判斷時感覺無從下手。于是，眾多圍繞報文的研究逐漸深入展開，報文解析已經是智能變電站運維的必要手段。

本文首先分析了智能站與常規(guī)站的區(qū)別，闡述了智能變電站運維存在的問題，進而提出并設計了通用報文解析器，并介紹了通用報文解析器在某變電站的應用情況，為智能變電站的日常運維提供了一種有效的測量手段。

智能變電站中的數字信息

典型智能變電站為“三層兩網”結構，如圖1所示。與常規(guī)站相比，部分電纜被光纜所替代，站內合并單元、智能終端至智能化保測裝置無論是點對點的連接方式還是組網的方式，均傳輸的是基于IEC61850的GOOSE、SV報文，站控層傳輸的是基于IEC61850的MMS報文，而站間遠動裝置至調度主站通常采用的是IEC60870-5-104規(guī)約報文。

圖1 智能變電站中的數字信息

常規(guī)變電站中，一次設備與保護、測控裝置用電纜聯系，可以用萬用表直接測量電量來判斷傳輸信息。智能變電站中在檢查遙信、遙測量的傳輸時，不能像常規(guī)站中用萬用表進行測量，需要對設備間傳輸的各種規(guī)約報文進行抓取、解析，從而了解設備間的通訊內容，掌握設備的運行狀態(tài)。

通用報文解析器的設計

硬件設計

為適應變電站二次設備運行環(huán)境，將通用報文解析器按照6U標準機箱尺寸設計，規(guī)格為482.6*265*230mm。將儀器硬件系統(tǒng)分為主板模塊、電源模塊、接口模塊、告警指示模塊和人機交互模塊幾個部分，同時考慮功能性及經濟性，對各模塊進行選擇，如圖2所示。儀器采用工業(yè)級主板，INTEL C1037U雙核1.8G CPU，32G SSD硬盤，10點觸摸顯示屏，14寸，分辨率1600*900，確保儀器穩(wěn)定、快速運行?？紤]變電站內隨時可取到電源，采用模塊化開關電源，220V交流市電輸入。考慮到儀器通用性，接口選擇USB口、光口及以太網口，以適應不同報文抓取需要。儀器告警指示采用燈光告警指示，經濟直觀。人機交互單元采用彩色觸摸屏，節(jié)省鍵盤、鼠標等空間，增強顯示效果。

圖2 通用報文解析器硬件系統(tǒng)

其中USB口、以太網口均為標準接口，光口種類較多，包括ST口、FC口、SC口等等，考慮到變電站現場二次智能化設備中采用ST口較多，此處光纖接口選用ST口。

軟件設計

通用報文解析器的軟件設計思想是通過讀取智能二次設備的工程模型CID文件，獲得相應間隔設備工程定義信息，抓取基于IEC61850的GOOSE/SV報文，MMS報文，以及IEC60870-5-104報文，結合CID文件，直觀顯示相應報文釋義，方便運維人員閱讀。

IEC61850標準是電力系統(tǒng)自動化領域唯一的全球通用標準。它通過對設備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現系統(tǒng)的無縫連接。

圖3 軟件系統(tǒng)層次結構圖

軟件系統(tǒng)層次結構如圖3所示，此處利用LibIEC61850開源庫進行軟件開發(fā)，采用開源開發(fā)軟件的主要優(yōu)勢是：降低風險，擁有源代碼可以使用戶能夠控制軟件質量，開放源碼給用戶極大自由，用戶能夠按照自己的業(yè)務需求定制軟件。libIEC61850提供了服務器和客戶端庫，以winCE為軟件系統(tǒng)平臺，實現Sockets、Threads、Time、Ethernet硬件/平臺抽象層（HAL）；在HAL上提供MMS服務棧和IEC61850數據模型；然后實現IEC61850服務層（報告、控制、存取……）；在IEC61850服務層上提供統(tǒng)一的IEC61850客戶端API；利用客戶端API編寫MMS報文分析模塊和GOOSE、SV報文分析模塊；最后結合WIN32 API實現分析報告的可視化輸出。

104規(guī)約是廠站與配網主站進行通訊的規(guī)約，以以太網為載體，服務模式是平衡傳輸。104規(guī)約是101規(guī)約的網絡化訪問，目前變電站廠站與主站間的通訊常采用104規(guī)約，至于104規(guī)約的解析，目前技術已十分成熟，此處不做贅述。

通用報文解析器的應用

智能變電站通用報文解析器在110kV某變電站進行了現場測試，完全具備智能變電站站內、站間二次報文的通用解析功能，且操作簡單，使用方便。

以國電南自PSR662U測控裝置為例，我們通過光口抓取GOOSE/SV報文，通過網口抓取MMS報文，再以國電南自PSX610G遠動裝置為例，通過以太網口抓取104報文，圖4是各報文的解析結果。

圖4 智能變電站各報文解析結果

在110kV某新建變電站投運前調試過程中，發(fā)現一110kV線路間隔遙測值顯示不正確，經檢查，合并單元、測控裝置虛端子均連接正確，利用通用報文解析器從合并單元至測控裝置再至站控層逐一排查，最終定位故障點為測控裝置，其模型文件有誤，重新下載新版模型文件后，故障排除，有效提高故障排查效率。

結束語

智能變電站通用報文解析器可以幫助運維人員在日常工作中直觀了解智能站中各種二次設備的發(fā)布和訂閱的信息，及時掌握設備運行狀態(tài)。其適用范圍涵蓋站內、站間的各廠家二次設備，實現二次報文通用測量功能，極大地方便了日常運維，顯著提高了工作效率。

趙 琛 張 勇

國網宿州供電公司變電運檢室

趙?。?988-）男，工程師，就職于宿州供電公司，主要從事變電二次檢修專業(yè)運維工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.16.030