智能变电站通用报文解析器设计

2015-11-17创新者

中国科技信息 2015年16期

创新者：赵琛张勇

智能变电站通用报文解析器设计

创新者：赵琛张勇

本文介绍了智能变电站中各种数字报文信息，设计了针对智能变电站的通用报文解析器，对智能变电站中的GOOSE报文、采样值SV报文、MMS报文以及远动IEC60870-5-104规约报文进行实时记录、分析，并以图形化的界面展示分析结果，方便运维人员能及时、形象的了解二次设备的运行状态，提高运维水平。

目前，智能变电站正处于井喷式的发展阶段，大量智能变电站在全国各地投运，对电网运维人员来讲，智能站的快速发展对其技术水平有了新的要求，这给日常运维工作带来了一定的困难。究其原因，是智能站与常规站中信息传输的方式发生了本质变化，使得运维人员在测量判断时感觉无从下手。于是，众多围绕报文的研究逐渐深入展开，报文解析已经是智能变电站运维的必要手段。

本文首先分析了智能站与常规站的区别，阐述了智能变电站运维存在的问题，进而提出并设计了通用报文解析器，并介绍了通用报文解析器在某变电站的应用情况，为智能变电站的日常运维提供了一种有效的测量手段。

智能变电站中的数字信息

典型智能变电站为“三层两网”结构，如图1所示。与常规站相比，部分电缆被光缆所替代，站内合并单元、智能终端至智能化保测装置无论是点对点的连接方式还是组网的方式，均传输的是基于IEC61850的GOOSE、SV报文，站控层传输的是基于IEC61850的MMS报文，而站间远动装置至调度主站通常采用的是IEC60870-5-104规约报文。

图1 智能变电站中的数字信息

常规变电站中，一次设备与保护、测控装置用电缆联系，可以用万用表直接测量电量来判断传输信息。智能变电站中在检查遥信、遥测量的传输时，不能像常规站中用万用表进行测量，需要对设备间传输的各种规约报文进行抓取、解析，从而了解设备间的通讯内容，掌握设备的运行状态。

通用报文解析器的设计

硬件设计

为适应变电站二次设备运行环境，将通用报文解析器按照6U标准机箱尺寸设计，规格为482.6*265*230mm。将仪器硬件系统分为主板模块、电源模块、接口模块、告警指示模块和人机交互模块几个部分，同时考虑功能性及经济性，对各模块进行选择，如图2所示。仪器采用工业级主板，INTEL C1037U双核1.8G CPU，32G SSD硬盘，10点触摸显示屏，14寸，分辨率1600*900，确保仪器稳定、快速运行。考虑变电站内随时可取到电源，采用模块化开关电源，220V交流市电输入。考虑到仪器通用性，接口选择USB口、光口及以太网口，以适应不同报文抓取需要。仪器告警指示采用灯光告警指示，经济直观。人机交互单元采用彩色触摸屏，节省键盘、鼠标等空间，增强显示效果。

图2 通用报文解析器硬件系统

其中USB口、以太网口均为标准接口，光口种类较多，包括ST口、FC口、SC口等等，考虑到变电站现场二次智能化设备中采用ST口较多，此处光纤接口选用ST口。

软件设计

通用报文解析器的软件设计思想是通过读取智能二次设备的工程模型CID文件，获得相应间隔设备工程定义信息，抓取基于IEC61850的GOOSE/SV报文，MMS报文，以及IEC60870-5-104报文，结合CID文件，直观显示相应报文释义，方便运维人员阅读。

IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。

图3 软件系统层次结构图

软件系统层次结构如图3所示，此处利用LibIEC61850开源库进行软件开发，采用开源开发软件的主要优势是：降低风险，拥有源代码可以使用户能够控制软件质量，开放源码给用户极大自由，用户能够按照自己的业务需求定制软件。libIEC61850提供了服务器和客户端库，以winCE为软件系统平台，实现Sockets、Threads、Time、Ethernet硬件/平台抽象层（HAL）；在HAL上提供MMS服务栈和IEC61850数据模型；然后实现IEC61850服务层（报告、控制、存取……）；在IEC61850服务层上提供统一的IEC61850客户端API；利用客户端API编写MMS报文分析模块和GOOSE、SV报文分析模块；最后结合WIN32 API实现分析报告的可视化输出。

104规约是厂站与配网主站进行通讯的规约，以以太网为载体，服务模式是平衡传输。104规约是101规约的网络化访问，目前变电站厂站与主站间的通讯常采用104规约，至于104规约的解析，目前技术已十分成熟，此处不做赘述。