110kV及以上變電站監(jiān)控系統(tǒng)缺陷原因分析及防范措施

[摘要]文章結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)的年度缺陷統(tǒng)計情況，對110kV及以上變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷原因進行分析，并提出防范措施。

[關(guān)鍵詞]變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；原因分析；防范措施

[作者簡介]張歡歡，廣東電網(wǎng)公司中山供電局，研究方向：電力調(diào)度、電力系統(tǒng)及其自動化，廣東中山，528400

[中圖分類號]TM63

[文獻標識碼]A

[文章編號]1007-7723(2009)09-0121-0003

一、缺陷原因分析

為了便于統(tǒng)計分析，需要先對缺陷進行一定的歸類匯總。參照變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將缺陷的發(fā)生部位按站控層、間隔層、網(wǎng)絡(luò)層以及遠方通信等四大部分進行歸類；同時根據(jù)缺陷的性質(zhì)，又將其分為硬件故障、軟件故障和參數(shù)設(shè)置錯誤等三大類。結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)110kV及以上變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)缺陷的發(fā)生情況(詳見表1)進行分析、討論。

(一)從缺陷發(fā)生部位統(tǒng)計分析

根據(jù)表1，從缺陷發(fā)生的部位來看，站控層缺陷最多，占43.27％；其次是間隔層，占37.43％；再次是遠方通信，占12.87％；最后是網(wǎng)絡(luò)層，占6.43％。

1、站控層缺陷

站控層缺陷數(shù)量居多的原因主要表現(xiàn)在兩部分：一是后臺系統(tǒng)，其表現(xiàn)為后臺機等計算機設(shè)備的死機現(xiàn)象較頻繁。分析原因有兩方面：一方面是硬件設(shè)備原因。主要是由于設(shè)備投運時間較長，出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象，硬盤、主板等故障較多；另一方面是軟件問題，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件均可能存在固有缺陷，運行一定時間出現(xiàn)程序走死現(xiàn)象。此外，后臺機系統(tǒng)的顯示器等硬件設(shè)備損壞也較嚴重。二是總控或前置機等負責(zé)全站通信任務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備。這部分設(shè)備在較早的系統(tǒng)多采用工控機等設(shè)備，因此也存在和后臺系統(tǒng)相類似的情況，尤其是因硬件問題造成的死機現(xiàn)象相對更多一些。總之，站控層缺陷基本由軟硬件問題引起，且比例大體相當(dāng)，而GPS對時系統(tǒng)、UPS電源等問題相對少一些。

2、間隔層缺陷

間隔層設(shè)備的缺陷主要由兩方面組成。首先是測控裝置問題。測控裝置的問題主要表現(xiàn)在硬件上，由于內(nèi)部模塊、插件故障造成裝置通信中斷或不能正常運行的情況也時有發(fā)生，其國產(chǎn)設(shè)備相對于進口設(shè)備故障發(fā)生率更高一些。測控裝置軟件方面的問題相對較少。需要指出的是由于一套監(jiān)控系統(tǒng)中測控裝置的絕對數(shù)量遠遠大于站控層計算機設(shè)備的數(shù)量，因此就設(shè)備缺陷發(fā)生率而言，測控裝置將遠遠低于站控層設(shè)備。其次是二次回路問題，表現(xiàn)最突出的就是由一次設(shè)備操作后輔助接點不到位或絕緣不良等原因引發(fā)的遙信狀態(tài)與實際不對應(yīng)。此類缺陷嚴格來講不屬于監(jiān)控系統(tǒng)自身的問題，處理時涉及一、二次設(shè)備，消缺難度較大，特別是開關(guān)柜的小車行程開關(guān)質(zhì)量等問題結(jié)合停電處理等，缺陷延續(xù)時間長；在某些情況下可能會導(dǎo)致信號接點頻繁動作，造成監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)頻繁報警，嚴重影響運行人員的正常監(jiān)視，必須立即處理。

3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備缺陷

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，目前網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的故障數(shù)量尚不大，但其一旦發(fā)生故障則影響較大，涉及面也廣，通常會造成多個裝置通信異常或全站數(shù)據(jù)采集的中斷，后果非常嚴重，因此必須立即處理。分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的故障原因，通常由產(chǎn)品質(zhì)量不良引起，尤其是各類交換機、集線器等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的電源問題表現(xiàn)尤為突出。

4、遠方通信缺陷

由于變電站均采用無人值班模式，因此保證與遠方的通信暢通，確保信息的正常傳輸就顯得尤為重要。遠方通信缺陷主要由以下兩方面組成：其一是遠動工作站自身的設(shè)備問題。由于大部分監(jiān)控系統(tǒng)的遠動工作站采用工控機等設(shè)備，因此也存在和后臺系統(tǒng)相類似的情況，由硬件故障造成的信息傳輸中斷屢見不鮮。其二是參數(shù)設(shè)置問題，主要是遠動信息轉(zhuǎn)發(fā)表的配置。因遠動工作站中遠動信息轉(zhuǎn)發(fā)表與遠方調(diào)度或集控站SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)置不一致而造成的信息傳輸錯誤也不在少數(shù)。過去曾一直嚴重困擾自動化信息遠傳的通道問題，隨著光纖通道的使用已大為減少。

(二)從缺陷性質(zhì)統(tǒng)計分析

從缺陷的性質(zhì)來看，硬件缺陷占的比例最大，達71.93％；其次是軟件，占23.39％：最后是參數(shù)設(shè)置，占4.68％(見圖2)。

從全年缺陷統(tǒng)計情況來看，變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷有以下兩個特點：

1、由監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備引發(fā)的缺陷占絕大多數(shù)，其中以站控層計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等故障表現(xiàn)最為突出。原因是設(shè)備投運時間較長，老化現(xiàn)象嚴重，如計算機的主板、硬盤、顯示器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源等。測控裝置在使用多年后，其內(nèi)部插件故障也會逐年增加。

2、監(jiān)控系統(tǒng)硬件的固有問題是導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)缺陷居高不下的另一個原因，主要表現(xiàn)在后臺機、前置機和遠動工作站等一些不明原因的死機、應(yīng)用程序走死或自動退出運行等。這類缺陷往往是與選用的操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和監(jiān)控系統(tǒng)的成熟性等緊密相關(guān)，處理方法大都可以采取在對相應(yīng)的軟硬件進行重啟后即可消除缺陷，恢復(fù)正常運行，但會不定期地重復(fù)出現(xiàn)，有時還可導(dǎo)致嚴重后果。

二、防范措施

(一)加強計算機類、網(wǎng)絡(luò)類等硬件設(shè)備管理

1、加強設(shè)備選型

從缺陷分析情況來看，監(jiān)控系統(tǒng)使用的計算機類和網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備的缺陷占據(jù)了絕大多數(shù)。此類設(shè)備大多屬各監(jiān)控系統(tǒng)廠家的外購產(chǎn)品，其為了降低成本往往選擇一些設(shè)備質(zhì)量不是很好或不適合電力系統(tǒng)特殊環(huán)境使用的產(chǎn)品，在運行一段時間后，各類質(zhì)量問題就逐步暴露出來，因此加強計算機和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的選型工作十分重要。必須在相關(guān)的技術(shù)規(guī)范等文件中明確規(guī)定對此類設(shè)備的選型要求，嚴格控制監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家隨意選用外購設(shè)備，確保選用性能優(yōu)良，滿足電力系統(tǒng)高電磁干擾、長期運行等苛刻條件的工業(yè)級計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

2、改善運行環(huán)境

由于外購的計算機及網(wǎng)絡(luò)通信類設(shè)備一般對運行環(huán)境的要求相對較高，因此必須參照有關(guān)規(guī)定改善其運行環(huán)境，如按時開啟空調(diào)，開展對上述設(shè)備進行定期清掃工作等。此外，后臺機等設(shè)備以前通常是放置在控制臺下，空間小、通風(fēng)條件差，各類網(wǎng)絡(luò)線交錯繁雜，容易松動，是造成后臺機頻繁死機和通信中斷的重要原因。因此上述設(shè)備也應(yīng)考慮組屏安裝。

3、減少通用計算機類設(shè)備的使用

由于通用計算機類設(shè)備(或者工控機類)使用硬盤及風(fēng)扇等固有特性，注定了其易發(fā)生缺陷的屬性。因此，為了徹底解決上述問題，減少使用通用計算機類設(shè)備是必由之路。

4、定期更換設(shè)備

計算機類設(shè)備受電子元器件壽命及運行環(huán)境等條件的限制，其使用周期一般不超過5年。因此，必須考慮此類設(shè)備的定期更換工作，確保各設(shè)備始終處于良好狀態(tài)。

(二)重視計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件版本管理工作

針對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件類缺陷，目前可能更多地需要依靠相關(guān)生產(chǎn)廠家來改進完善。通常軟件類缺陷一般不容易發(fā)現(xiàn)，往往需要經(jīng)過一段時間運行后或在某種特殊情況下才有可能發(fā)生。軟件問題往往需要通過升級處理，勢必造成同一系統(tǒng)不同軟件版本現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，加強監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)軟件版本的管理工作就顯得尤為重要。

(三)注重運行管理，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行

1、重視調(diào)試、驗收工作

變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試、驗收工作是一項十分繁雜的工作。僅遙言而言，一個變電站往往就有幾百到上千條信息，信息量巨大，而且涉及的專業(yè)又多，任何一個環(huán)節(jié)稍有疏忽就有可能留下產(chǎn)生缺陷的隱患。

因此，每個參與調(diào)試、驗收的人員必須加強信息表的管理工作，仔細核對每一個信號，認真完成每一項試驗，真正做到系統(tǒng)無缺陷投運，從工程的源頭遏制缺陷的發(fā)生。

2、認真開展定期校驗工作

對于測控裝置等間隔層設(shè)備的缺陷，主要是內(nèi)部插件問題，應(yīng)該認真開展定期校驗工作。同時應(yīng)考慮儲備必需的備品備件，確保故障處理的及時性。

3、加強缺陷統(tǒng)計分析工作

做好監(jiān)控系統(tǒng)缺陷的統(tǒng)計分析工作是十分必要的。從各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)中找出各種缺陷產(chǎn)生的原因、發(fā)展規(guī)律等，從而采取針對性的防范措施，有效防止同類或相近性質(zhì)缺陷的再次發(fā)生。

三、結(jié)語

當(dāng)前，變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)正處于一個快速發(fā)展階段。如何降低監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷發(fā)生率，是值得每個監(jiān)控系統(tǒng)從業(yè)人員認真思索的。只要認真分析缺陷現(xiàn)象，歸納總結(jié)缺陷原因并采取針對性的改進措施，就一定能大幅度降低變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷發(fā)生率，促進監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)更好地服務(wù)于電網(wǎng)自動化工作。

[參考文獻]

[1]唐濤，諸偉楠，發(fā)電廠與變電站自動化技術(shù)及其應(yīng)用[M]，北京：中國電力出版社，2005