变电站远动系统频繁中断故障分析及处理

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　　摘 要：变电站远动系统为调度控制中心提供实时数据，对站内运行设备进行监视和控制。近年来，随着无人值班变电站的建设和发展，变电站远动系统的重要性日益凸显，其运行的可靠性直接关系到电网、设备的安全运行。笔者结合日常工作经验，介绍了变电站的远动系统及其工作原理，重点分析了几起变电站远动系统通讯频繁中断的原因，对类似故障具有一定指导意义。
　　关键词：变电站;远动系统;通讯中断
　　中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）02-0051-03
　　Analysis and Treatment of Frequent Interruption of Substation Telecontrol System
　　Abstract： The substation telecontrol system provides real-time data for the dispatch control center to monitor and control the running equipment in the station. In recent years， with the construction and development of unattended substations， the importance of substation telecontrol systems has become increasingly prominent， and the reliability of its operation is directly related to the safe operation of power grids and equipment. Combining with the daily work experience， the author introduced the telecontrol system of substation and its working principle， and emphatically analysed the reasons for frequent interruption of communication in several substation telecontrol systems， which had certain guiding significance for similar faults.
　　Keywords： substation;telecontrol system;communication interruption
　　隨着变电站自动化系统的发展，国网公司对所辖变电站进行调度集中监控，变电站改为无人值守。变电站通过远动系统上传遥测、遥信等实时数据信息至调度，同时接收调度下发的遥控、遥调控制命令。远动系统是变电站与调度连接的纽带和生命线，其能否正常运行会直接影响调度对变电站设备的监控和事故的处理速度，一旦远动系统出现故障，将会给电力系统及整个电网的安全运行带来严重后果。因此，如何有效进行远动系统的故障处理，成为亟待解决的问题。
　　1 远动信息传输原理
　　变电站远动系统主要包括远动通道和远动装置。
　　1.1 远动通道
　　远动通道是连接厂站端与主站端的“高速公路”，远动信息通过远动通道进行传送，根据传输的内容不同，远动通道可分为网络通道和模拟通道两种。所谓的网络通道即数字通道，是指采用以太网的传输规约，通过调度数据网进行通信;而模拟通道则采用调制解调器（MODENM）进行通信[1]。
　　以太网传输规约。IECl04规约是专用于以太网传输的电力规约，采用问答式信息传输模式，对信道要求高，须为双向通道。若调度端要得到厂站端的监视信息，必须向其发送查询命令报文。厂站端按照收到的不同类型的命令报文发送回答报文。在远动通道调试常常根据通信报文来诊断故障[2]。
　　串行通信传输规约。计算机通信的基础是同步，发送端时钟频率须等于接收端传输时钟频率和相位一致的运转的总和。可以理解为两端速率相同，码元起止时刻相同。串行通信指信息一位一位传输，对应计算机RS232串口。适用于串行通信的规约有IECl01规约、CDT规约等[2]。
　　1.2 远动装置
　　在电力系统中，远动系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。作为电力行业的专用自动化系统，远动系统具有信息完整、效率高、准确展现系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，已经成为电力调度不可缺少的工具，对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平等有着不可替代的作用[2]。
　　远动技术传输原理和编码理论以及信号转换技术等都是最基本的技术原理，并且远动技术还是综合性的技术，遥信信息、遥测信息、遥调信息和遥控信息都是远动信息。远动信息的传输有两种模式：循环数字传输模式（CDT）和问答传输模式（Polling）[2]。
　　循环式远动信息传输方式要求发送端与接收端始终保持同步，信息按事先约定的先后次序排列并依次循环发送。数据传送以厂站端为主，固定传输速率，循环不断往主站发送数据，主站被动接收。早期的远动装置是一对一的，即每一厂站配备一套，半套放在发送端，半套放在接收信息端（调度所），信息的发送和接收都是一一对应的，厂站端按时间顺序分组发送信息。发送完全部遥信信息后再依次发送遥测信息，发完一遍遥测信息就完成了一帧信息的发送，接着再进行新的一帧信息的发送，如此循环。接收端（调度所）则按事先约定的信息顺序，循环不断地接收[3]。
　　问答式远动的特点是由调度端主动地按顺序依次“调取”各厂站的信息。数据传送以主站端为主，向厂站端发查询命令，厂站端通过回答查询传输信息，仅在收到调度端“召唤”时，才送出信息。问答式传输比较灵活，对各种类型的信息可以区别对待。由于问答式是调度端发令，厂站端执行，所以可以灵活地改变功能组合，而厂站端不必作什么改变，另外还能适用于任何形式的通信网络，可在一条传输通道上连接多个厂站端，节省通道投资[3]。 　　2 远动系统故障处理方法
　　远动系统中的常见故障是与调度端通讯中断或实时数据信息传输不正确，也就是远动通道无法正常运行。远动通道按传输介质分为模拟通道和网络通道。
　　①模拟通道通过调制解调器将数字信号转化成模拟信号进行通信。模拟通道使用调制解调器进行通信，变电站涉及范围包括总控配置、总控到调制解调器的串口、调试解调器本身、调制解调器到通信接口屏、通信设备等环节。此类故障较多出现在通道设备上。常用的排除故障的方法有测量上下行电平、测量收发电平频率以及上下行自环等[4]。
　　②网络通道中，变电站涉及的环节有远动装置、远动装置网卡配置、网卡至交换机、二次安全防护系统、路由器、通信设备的核心交换机、核心路由器等。一般网络通道故障可以从网线是否完好，交换机、路由器及二次安防设备等是否正常运行，相关设备的参数配置是否正确上查起。常用的故障排除方法是：检查网络通道的好坏，并正确配置路由器，远动装置IP地址、子网掩码以及网关是否正确配置，二次安防设备是否正确配置，也可用笔记本电脑模拟主站的IP配置，然后测试站端与主站之间是否PING通，再进一步进行故障排查[5]。
　　3 典型远动系统通讯中断故障处理
　　3.1 FZ变电站调度D5000频繁中断
　　110kV FZ变电站使用许继电气生产的CBZ8000监控系统，远动机型号为WYD-803[6]。某年12月，FZ变电站信息接入调度D5000后，出现频繁中断现象，平均15～20min发生一次。
　　现场查看104报文，发现调度端每15min向站内远动机发一次总召报文，远动机收到总召报文后向调度端发送大量遥信信息，之后不久便出现104通讯中断，调度重新下发连接报文，初步怀疑通道是由于占用率过高造成堵塞。登录到路由器再观察数据流量，发现每次总召过程中，远动机虽然发送数据包高达600个，但通道未中断。在通道上截取104报文，发现总召过程中，因上送数据量过大，造成通道延缓，导致调度下发确认帧远动机无法及时接受，因104规约采用双确认机制，远动机在上送超过8帧数据后仍未收到调度的确认帧后主动切除通道，造成数据中断。
　　许继电气WYD-803型远动机配置遥信信息时，硬接点信号需在“开关量”表中完成，保护信号需在“SOE”表中完成。远动点表制作时一般以一个完整间隔信号为单元进行配置，这样可能導致一个间隔的信号在“开关量”“SOE”表中交替出现。104规约总召过程中遥信量依照点号顺序，兼顾同一张表中的连续信号组成一帧进行上送，因此，如果硬接点、软报文信号过于离散，就会导致数据量过大，通道拥堵（其他厂家一般10帧之内就可完成全遥信上送）。
　　针对许继803系列远动装置避免中断频发的处理方法：新站参数表制作过程中尽量对一个间隔中同类型的信号进行归类排序;已投运的变电站可采用临时修改104规约的方法，暂取消双确认机制。
　　3.2 CZ变电站中调、地调通道频繁中断
　　某年5月份，220kV CZ变电站多次出现中调、地调网络通道中断缺陷，现场重启后只能暂时解决故障，不久缺陷又会出现。
　　到现场后，从后台机查看远动机1、2的报文，发现其中只有远动机1到备调的网络报文，因远动配置备调通讯采用主备机，故正常时只有一台远动机与备调通讯，属于正常现象。远动机1、2收不到中调及地调下发的网络报文，因备调、地调、中调在子站使用同网口、同网线传输，初步判断远动主机无故障，询问中调、地调后发现在主站可以PING通子站网关，但PING不通远动主机。变电站路由回路图见图1。
　　在现场用笔记本插到交换机上PING远动机可以通，PING子站网关不通，因子站网关在路由器上设置，参照图1整个路由回路走向可以分析除纵向加密装置出现故障，关掉纵向加密后恢复正常。
　　该通道频繁中断主要是因为变电站路由回路上其他自动化设备故障，因此，处理缺陷时不能只考虑本班组负责的远动系统，当管辖范围内的设备排查完毕时，应全面考虑回路中的其他设备。
　　3.3 BW变电站调度通讯数据异常
　　自BW变电站调试D5000修改远动配置后，BW变至调度803系统的通讯数据经常为0，远动维护人员对现场远动下主机进行了多次重启，虽重启后与调度通讯恢复正常，缺陷暂时得到解决，但好景不长，一段时间后故障现象又会出现。
　　保持故障现场，到站内后先不重启远动设备，从后台机上查看远动通道报文，发现上主机报文正确，下主机上送数据都为0。初步怀疑远动下主机出现问题。到远动屏上观察远动机，发现远动上、下两主机都配置有到地调的数据线，这两数据线经双机双通道切换装置后发往地调，双机双通道切换装置处于自动诊断自动切换模式，在切换装置上强制切换到上主机时，调度端数据就可以恢复正常，强制到下主机调度端数据故障。查看远动下主机配置并与厂家沟通，发现下主机配置有问题，修改后观察一个半多月无故障现象。
　　缺陷分析：双机双通道切换装置可以根据通道的运行情况进行自动切换，但因调度DISA通道无下行属于不健全通道，会影响切换装置的正常判断，切换装置可能不定时来回切换。调度无数据发生时通道正运行在下主机（故障主机）上，重启下主机会让切换装置自动切换到上主机上，此时调度数据恢复正常，当切换装置不定时再切换到下主机时调度数据就会有发生故障。
　　总之，变电站远动系统通讯中断故障研究工作是一项技术性高、过程复杂的任务。本文介绍了远动系统工作的原理，并针对几起典型的变电站远动系统频繁通讯中断的现象，详细介绍了故障的处理过程，分析故障原因，有效减少了远动系统的故障次数，并对相似故障的处理有一定的指导作用，在提高变电站运行水平的同时，节省了经济开支，全面实现了电网安全、优质、经济运行。
　　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：中国电力出版社，2008.
　　[2]田秀娟.变电站远动系统常见故障分析[J].电力设备，2017（5）：58-59.
　　[3]王秋影.变电站远动技术问题及解决方式分析[J].华东科技，2014（9）：289-290.
　　[4]马骙军.变电站远动系统常见故障分析[J].中国科技信息，2017（3）：36.
　　[5]高震.变电站通信故障自动诊断与快速恢复研究与应用[J].低碳世界，2017（36）：62-64.
　　[6]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.
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