智能变电站遥控失败案例分析

2018-09-10刘慧黄凯

河南科技 2018年17期

关键词：通信网报文遥控

刘慧黄凯

摘要：本文介绍了104遥控报文的帧结构和MMS报文的读取方法，以一起调度主站遥控失败案例分析如何通过解读报文处理遥控故障，以及软件PCS-Gateway远动调试方法，并总结常见遥控失败的原因，以期为今后工作的开展提供借鉴。

关键词：104遥控报文；MMS报文；PCS-Gateway

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0047-04

Analysis of Remote Control Failure of Intelligent Substation

LIU Hui HUANG Kai

Abstract： This paper introduced the frame structure of the 104 telecontrol message and the reading method of MMS message. In order to dispatch the remote control failure case of the main station， the paper analyzed how to handle the remote control failure by reading the message， and the software PCS-Gateway telecontrol debugging method， and summarized the reasons for the common remote control failure， in order to provide reference for the future work.

Keywords：104 remote control message；MMS message；PCS-Gateway

随着越来越多智能变电站的投运及常规变电站的改造升级，智能变电站逐渐普及，变电站开关、变压器分接头调节、GIS刀闸等设备的操作多由调度遥控操作完成。遥控操作在优化电网运行方式、处理紧急故障事故和保障电网安全稳定运行等方面发挥着不可替代的作用。但在实际运行过程中，遥控操作不成功的现象时有发生。因此，遥控操作失败后能進行准确分析判断，快速查找定位故障，消除隐患，使遥控操作继续执行显得更加重要[1]。

1 104遥控报文

目前，主站与厂站间信息传输的主要手段是网络通信模式，基于网络通信方式的IEC60870-5-104电力网络通信规约为主站与子站间进行电力信息传输提供了一套完善的通信协议，因其灵活、简单、经济的优势，在电力系统中被广泛应用。因此，掌握104规约对电力自动化系统和设备的运行维护有着重要意义[2]。

1.1 104遥控报文的帧结构

104遥控报文的帧结构如表1所示。

注：其中传送原因：6表示激活；7表示激活确认；8表示停止激活；9表示停止激活确认；0A表示激活结束。

其中品质描述DCO格式如表2所示。

DCO：=CP8{DCS，QOC}。

DCS：=双点遥控状态，bit1--bit2。

<0>：=不允许，<1>：=OFF，开，<2>：=ON，合，<3>：=不允许。

QOC：=bit3--bit8（QU，S/E）。

QU：=遥控输出方式，bit3--bit7<0～31>。<0>：=执行，<1>：=选择。

1.2 104遥控报文解析

一个完整的遥控报文流程包括4部分：遥控选择激活、遥控选择确认、遥控执行激活和遥控执行激活确认[3]。

主站发送遥控/遥调选择命令（传送原因为6，S/E=1），子站返回遥控/遥调返校（传送原因为7，S/E=1）；主站下发遥控/遥调执行命令（类型标识为46/47，传输原因为6，S/E=0），子站返回遥控/遥调执行确认（传输原因为7，S/E=0）。当遥控/遥调操作执行完毕后，子站返回遥控/遥调操作结束命令（传送原因为10，S/E=0）。

具体遥控报文解析如下。

报文：68 0E 04 00 0A 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 82

解析：（遥控选择激活）。类型标识：2EH，双点遥控；可变结构限定词：01H，1个信息字；传送原因：0600H，遥控激活；公共地址：0100H；信息体地址：016000H，第一个遥控点；信息体元素：82H，即1000 0010，S/E=1，为遥控选择，DCS=2，为遥控合。

报文：68 0E 0A 00 06 00 2E 01 07 00 01 00 01 60 00 82

解析：（遥控激活确认）子站返回遥控激活确认，传送原因为07。

报文：68 0E 06 00 0C 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 02

解析：（遥控执行激活）信息体元素：02H，即0000 0010，S/E=0，遥控执行，DCS=2，遥控合。

报文：68 0E 10 00 08 00 2E 01 07 00 01 00 01 60 00 02

解析：（遥控执行激活确认）子站返回遥控激活执行确认，传送原因为07。

2 MMS报文

读取MMS报文，主要是运用相关软件抓取现场通信报文，通常采用Ethereal软件。Ethereal是一个网络包的分析软件，其可以捕获网络包，并详细显示出捕获该网络包所包含的数据，帮助我们学习网络协议，分析网络问题。

运用Ethereal软件截取MMS报文时，需要先在交换机上设定镜像端口，把要截取报文的端口镜像到镜像端口，电脑只要连接到镜像端口即可截取其他端口的报文。

Ethereal软件菜单栏及功能如图1所示。

点击启动监视报文后，会弹出如图2所示的对话框。检查设置无误后就可以对报文进行监视。

在软件菜单栏界面可以点击“Capture Options”捕获选项对话框设置，设置字段对话框如图3所示。

设置完成后点击start可读取到镜像端口的所有报文。由于报文数量大，刷新速度快，检索复杂，可在过滤器中输入报文类型“mms”，即可检索到MMS报文。

3 案例分析

主站对某子站进行遥控，子站未正确返校，遥控失败。连接子站数据通信网关机，监视到启动及总召报文传输正常，进行主站遥控，提示返回失败，对截取到的报文进行如下解析。

报文：68 0E 0E 00 30 00 2D 01 06 00 01 00 01 60 00 80

解析：数据单元长度=14，I格式，发送序号（NS）=7，接收序号（NR）=24；VSQ=1（SQ=0 INFONUM=1），COT=6（T=0 PN=0 CAUSE=6），COA=1；主站单点遥控激活，公共地址0001H，信息体地址6001H，信息体元素：80H，即为1000 0000H，其中S/E=1，为遥控选择，DCS=0，遥控状态为不允许[4]。

报文：68 0E 30 00 10 00 2D 01 47 00 01 00 01 60 00 80

解析：数据单元长度=14，I格式，发送序号（NS）=24，接收序号（NR）=8；VSQ=1（SQ=0 INFONUM=1），COT=71（T=0 PN=1 CAUSE=7），COA=1；子站单点遥控激活确认，公共地址0001H，信息体地址6001H，信息体元素：80H，即为1000 0000H，其中S/E=1，为遥控选择，DCS=0，遥控状态为不允许。

104遥控报文中只显示遥控结果，不能解析出失败原因，因此还需要读取MMS报文。通过Ethereal截取到的MMS报文中有一条测控发给数据通信网关机的报文为Unconfirmed：InformationReport，如图4所示。其中AccessResults显示DATA Access Error：type-inconsistent（7）7，遥控类型错误，检查数据通信网关机中的转发点表，该遥控点配置是双点遥控[5]。但通过解析104遥控报文可知，主站进行遥控时选择的是单点遥控，因此遥控失败。

主站再次对该遥控点进行遥控，选择双点遥控（或者修改数据通信网关机中转发点表的遥控点配置，主子站保持一致即可），返回选择正确，选择“执行”后，遥控执行成功，104报文如下[6]：

68 0E 04 00 0A 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 82→主站双点遥控激活

68 0E 01 00 06 00 2E 01 07 00 01 00 01 60 00 82→子站返回双点遥控激活确认

68 0E 06 00 0C 00 2E 01 06 00 01 00 01 60 00 02→主站执行双点遥控激活

68 1A 0C 00 08 00 01 04 03 00 01 00 03 00 00 01 04 00 00 01 05 00 00 01 06 00 00 01→子站执行遥控命令后变位信息上送

4 运用PCS-Gateway调试

4.1 PCS-Gateway远动调试软件

PCS-Gateway软件是一款远动调试软件，通过该软件可以查看数据通信网关机的配置、各通道连接状态和通信信息。PCS-Gateway软件主界面如图5所示。

使用PCS-Gateway软件调试远动时，将装有该软件的调试机用网线与数据通信网关机相连，点击“调试”菜单下的开始，在界面下方的事件输出列表中会提示“管理机已连接”与“连接管理机成功，进入调试模式”[7]。在规约配置中选择对应的通道，可以读出该通道传输的具体信息。

4.2 失败信息分析

图6为检同期闭锁遥控，遥控失败的通信信息。

从图6可以看出，主站下发双点遥控选择命令后，子站返校成功，主站下发执行命令，子站否定响应，由检同期闭锁遥控，遥控失败。当检同期条件满足后再进行遥控，遥控成功。

圖7为数据通信网关机中应用层地址配置错误，导致遥控失败的信息图片。

从图7可以看出，子站数据通信网关机的配置中应用层地址配置为3，而实际为1，因此，双点遥控命令子站否定响应，遥控失败。修改并重新下装正确配置后，主站遥控成功。

图8为调度主站操作指令与该遥控点实际位置不对应，出现“分控分”导致遥控失败的信息图片。

从图8可以看出，引用表为空，调度主站操作指令与该遥控点实际位置不对应。经核查，主站的操作指令是控分，该遥控点在主站端的位置也是分位。因此，遥控命令子站否定响应，遥控失败。当主站端选择控合，遥控成功[8]。

图9为数据通信网关机把手打至禁止遥控位置，导致遥控失败的信息图片。

从图9可以看出，遥控失败信息“local state error”即本地状态不对。经检查，数据通信网关机的禁止/允许远方遥控把手切至禁止远方遥控位置，因此，遥控命令子站否定响应，遥控失败。把手打至允许远方遥控位置后，主站进行遥控时，遥控成功。

4.3 遥控失败原因总结

智能变电站常见遥控失败的原因主要有以下几方面。

4.3.1 主站与厂站未连接。例如，数据通信网关机配置错误，IP地址、RTU地址、端口号、实例号错误和实例号冲突；调度主站IP地址、RTU地址、端口号等公共地址参数配置错误；或数据通信网关机故障，内部程序出错。

4.3.2 远动遥控转发表配置错误。例如，转发表顺序配置错误或属性配置错误，起始信息体地址错误，调度主站遥控点表配置与远动遥控转发表配置不一致等。

4.3.3 遥控条件不满足。主要表现在以下几方面。①调度主站操作指令与遥控对象位置不对应，出现“合控合、分控分”现象[9]。②数据通信网关机在接受调度主站遥控预置时未校验到测控装置，导致出现预置成功，但执行不成功。③数据通信网关机的禁止/允许远方遥控切至禁止远方遥控位置，遥控命令未下发至测控装置。④测控装置的远方/就地把手切至就地位置，且测控装置对选择命令的返校不检查远方/就地位置，导致远方遥控执行不成功。⑤测控装置CPU、开出功能和通信光纤等存在异常，未发出正确的控制报文。⑥测控装置与智能终端之间通信存在异常，导致智能终端未能收到测控装置发出的控制报文；测控装置与智能终端之间的虚端子连线错误，导致实际动作的一次设备不是该遥控对象。⑦智能终端故障，导致操作无法开出；智能终端与遥控对象机构之间的回路问题，如遥控出口压板未投入、操作电源消失，导致执行不成功；遥控对象机构问题，如控制切至就地位置、机构闭锁或机构故障。⑧检同期不满足条件[10]。

遥控失败的原因有很多，查找原因的方法和手段也多种多样。在实际工作中，可以将读取解析报文和工程调试软件如PCS-Gateway结合起来使用，从而取得事半功倍的效果。

遥控操作的可靠性对电网安全稳定运行起着重要作用。在实际工作中，应分析总结遥控操作常见故障，对典型案例进行重点分析和学习，从各个环节研究故障处理方法，为及时处理遥控操作中遇到的各种问题奠定基础，提高遥控操作正确率，确保电网安全稳定运行。

参考文献：

[1]王首顶，韩福坤，徐正山.IEC60870-5系列协议应用指南[M].北京：中國电力出版社，2008.

[2]王顺江，施毅斌，王洪哲.电力自动化通讯规约精解[M].沈阳：东北大学出版社，2014.

[3]周华良，郑玉平，姚吉文.面向智能变电站二次设备的网络报文管控技术[J].电力系统自动化，2015（39）：96-100.

[4]李冲.智能变电站网络报文快速分析处理研究[D].济南：山东大学，2015.

[5]窦中山，魏勇，王兴安.智能变电站网络报文分析关键技术研究[J].电气技术，2014（6）：96-99.

[6]李莉，邓丛林，何易.水电站远动通信规约简介[J].水电站设计，2009（1）：22-24.

[7]杨特宁.周期性遥控拒动故障的分析与处理[J].电工技术，2016（7）：97-98.

[8]韩小军，蔡东升，黄琦，等.基于IEC104远动规约的智能变电站辅助平台测试系统设计与实现[J].电测与仪表，2014（14）：104-109.

[9]李振甲，刘建英.电力通信规约[M].北京：北京理工大学出版社，2014.