云南电网能量管理系统独立前置报文监视系统的建设与应用

云南电网能量管理系统独立前置报文监视系统的建设与应用陈飞;方波;游浩云;杨天国
【摘要】针对云南电力调度控制中心(以下简称云南省调)OPEN 2000系统没有历史报文存储功能,对系统出现数据跳变因缺乏历史记录而无法进行分析的问题,云南省调建设了1套独立于OPEN 2000系统的ET1100前置报文记录系统.该系统的投运,解决了OPEN 2000系统历史报文存储问题,为进一步对历史数据分析提供了可能.ET1100系统与能量管理系统(energy management system,EMS)型号无关,适用于OPEN3000、DF8003、CC2000等国内主流EMS,对不具备报文存储功能进行了补充.
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2012(025)010
【总页数】5页(P95-98,112)
【关键词】数据跳变;能量管理系统(EMS);前置系统;报文监视系统
【作者】陈飞;方波;游浩云;杨天国
【作者单位】云南电力调度控制中心,云南昆明650011;云南电力调度控制中心,云南昆明650011;珠海市一通电力科技有限公司,广东珠海519080;云南电网公司德宏供电局,云南芒市678400
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
调度自动化系统中数据（包括测量数据、报警信息、故障信息、控制信息）［1］的正确与否直接关系到电网调度人员对电网运行工况的分析、判断、状态估计、调度员潮流、静态安全分析和短路计算机电网远方遥控操作的正确性［2－4］。

因此，提高电网调度自动化数据可靠性非常重要，而对错误数据进行分析，从源头上减少错误数据的发生则成了自动化专业的一项重要工作。

云南电力调度控制中心（以下简称云南省调）及16个地区调度控制中心（以下简称地调）能量管理系统（energy management system，EMS）［5］中，只有
少部分新建设的地调系统具备了原始报文存储功能。

在省调EMS（OPEN2000）
上发现数据发生跳变、不变等异常时，往往因为缺乏历史数据或历史数据不全而无法真正分析其原因。

OPEN2000系统在国内已基本淘汰，由于厂家技术力量的转移，对OPEN2000系统前置系统进行改造面临着极大的风险。

建设1套报文存储系统，方便自动化人员进行数据异常分析，同时又不影响OPEN2000系统稳定运行，是维护人员急需解决的一个问题，ET1100系统就是在该背景下建设完成的。

1 系统介绍
1.1 硬件架构
云南省调ET1100系统采用1台安装了WINDOWS操作系统的HP机架式服务器，其结构如图1所示。

图1 安装ET 1100系统的OPEN 2000系统结构图
图1 中，所有子站以 IEC 870－5－101、IEC 870－5－104、IEC60870－6－503 TASE.2等规约与省调OPEN2000系统2台前置服务器通信［6］。

在1号、2号网交换机上通过交换机配置命令将2台前置服务器的4个网络口与ET1100报文记录监视系统服务器的2个网口设置为镜像，如在CISCO 2960交换机上将F0／24配置为F0／1的镜像口，进入配置界面后，输入以下命令即可完成配置：
a）2960（config）＃monitor session 1 source interface F0／1（配置镜像源
端口）；
b）2960（config）＃monitor session 1 destination interface F0／24（配置
镜像目的端口）。

交换机配置完成后，硬件安装工作完成。

1.2 软件配置方法
硬件安装完成后，即可进行软件的配置。

打开ET1100系统后，点击左上角“工程－新建监听器工程”，弹出如图2所示厂站配置界面。

直接选择协议类型即可进
行配置，如选择“IEC870－5－104”，软件自动筛选104规约的所有通道，再通过监听通道号后筛选通道名，连接方式选择“远程－TCP”，监听网络之间互连的协议（Internet Protocol，IP）选择“127.0.0.1”，点击“确定”后，进入监听
工程站属性设置窗口，如图3所示。

设置完毕点击确定进入监听工程主窗体，如
图4所示。

图2 厂站配置界面
图3 IEC 870－5－104协议配置界面
图4中，第①部分为“帧流水简释列表区”，该区域按照时间的先后顺序显示通
道通信过程的报文简释列表；第②部分为“报文原始数据显示区”，该区域是按时间的先后顺序进行显示通道收、发的原始报文数据；第③部分为工程属性配置框，配置工程相关属性；第④部分为数据追忆显示区，该区域显示通过查找功能查询的数据；第⑤部分为帧数据监视框，该区域完整显示在“帧简释列表”或“原始报文”被选中的报文，可以查看该帧数据中任一字节及位。

图4 厂站报文监视画面
1.3 软件架构及功能
系统软件结构如图5所示［3］。

图5 系统软件结构图
ET1100系统支持多种规约分析，包括IEC 870－5－101、102、104，IEC 60870－6－503 TASE.2等。

通过配置相应的告警规则（如图5所示），可对可
疑数据进行实时告警，并可根据报文刷新情况，判断通道通断；可通过存储的报文进行离线分析。

1.4 关键技术
关键技术有以下几点：
a）网络监听技术，它对网络通信数据的获取，只需在前置机所在的交换机设置镜像监听口监听获取，对运行系统无任何影响。

b）传输控制协议（transmission control protocol，TCP）报文重组技术，它将收到的分片的、顺序错乱的以及重复的IP报文按照顺序重新组织成完整原始TCP
数据报文。

c）串行通信的网络监听技术，它对串口通信报文的获取，只需通过在终端服务器
的网络通信获取，无需在串口或modern上接线，可靠性高并易于实施。

d）智能通信规约的分析及应用数据挖掘：通过丰富的规约库支持，应用数据挖掘技术将获取的海量通信数据进行详细分析及故障诊断。

2 案例分析
2.1 案例简介
2011年11月12日，云南省调OPEN2000系统记录到一个计算量（计算量即为对采集到的数据进行二次运算）“交换功率”在20时56分10秒有一个向下的、幅值为400 MW且持续时间约15 s的数据跳变，如图6所示。

图6 计算量“交换功率”截图（2011－11－12）
在OPEN2000系统上，交换功率为一个计算量，其组成公式为“交换功率＝6回
线路（线路A至线路F）功率之和”（如图7所示）。

检查各分量，发现在“交
换功率”发生跳变时，其6个分量的功率都有一个突变。

图7 云南电网部分联网线路
经与云南省调调度员核实，在20时56分10秒左右，调度员调减直流线路A、线路B的功率，把调减的功率转移至交流线路C至线路F的4条线路上。

线路负荷有变动属正常现象，但省际交换功率应为一条平稳的曲线，不应出现持续15 s的数据跳变。

由于OPEN2000系统没有保存完整的原始数据，仅靠系统记录的5 s 间隔的数据无法确认跳变的具体原因。

最后通过ET1100系统报文记录监视系统记录的数据进行分析。

2.2 ET 1100系统数据分析
从ET1100系统数据分析软件读取各站值班通道数据进行分析，分析后的数据见表1（幅值已分别折算为实际功率）。

表1 线路突变幅值线路名称数据突变时刻幅度／MW线路A 20时56分9秒－256线路B 20时56分11秒－256线路C 20时56分22秒 100线路D 20时56分22秒 100线路E 20时56分23秒 166线路F 20时56分09秒136
根据表1数据对线路跳变情况进行分析如下：
a）根据还原的数据分析，线路A跳变时间最早，跳变时刻是20时56分9秒，跌落幅度为256 MW。

随后线路F、线路B数据分别开始突变，算数相加后值为－376 MW，而线路C、线路D、线路E数据保持不变，导致了在20时56分10秒出现了向下功率约400 MW的跳变。

b）变电站B的线路C、线路D、线路E跳变的时刻是20时56分22秒左右，功率算数相加后值为366 MW，与20时56分10秒出现的－376 MW算数相加后的值为－10 MW基本抵消。

以上分析表明，变电站B的3条线路（线路C、线路D、线路E）与其余2个变电站（变电站A的线路A、线路B；变电站C的线路F）跳变时间间隔过长，导致
了数据跳变的发生。

利用ET－1100C系统数据分析软件以及存储的报文可对滞后的原因进行进一步分析。

3 实施改造计划
在云南电网地级以上调度自动化系统中，东方电子股份有限公司的DF8002、
DF8003系统共有8套、国电南瑞科技股份有限公司的OPEN2000、OPEN3000系统8套、积成电子股份有限公司的iES 500有1套，17套系统中，只有3套DF8003系统、2套OPEN3000系统具备了报文存储功能。

而对不具备报文存储功能的系统进行改造，往往需要依赖于原系统建设厂家，进行在线改造存在很大的风险。

ET1100系统是对目前不具备报文存储、分析功能的EMS的重要功能补充，系统的安装调试也不影响EMS的稳定运行，满足系统运行要求。

ET1100系统硬件配置要求低，维护方便。

该系统的投运，提高了省调自动化运维人员对遇到类似数据跳变的分析能力和水平，有效地弥补了OPEN2000系统存在的缺陷。

为更好利用好这套系统，省调计划开展如下工作：
a）将OPEN2000系统的厂站名称、前置点表导入至ET1100系统，实现直接在ET1100系统上进行数据检查的功能［7］。

b）为提高各地调对数据异常的分析能力，省调计划将向地调进行推广。

4 结束语
ET1100系统独立于EMS，系统的建设、改动也不影响EMS的运行。

ET1100系统解决了尚未具备报文存储功能的EMS的历史报文存储、分析问题，是EMS功能的重要补充，对提高自动化数据分析水平具有重要意义。

参考文献：
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