通訊管理機(jī)與能量管理系統(tǒng)通信故障分析與處理

張 青 ，劉滌塵

(1.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北武漢430072；2.宿遷供電公司電力調(diào)控中心，江蘇宿遷223800)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用以及監(jiān)控自動(dòng)化水平的提高，變電站自動(dòng)化設(shè)備不再是簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程終端單元（RTU）[1]，而是集成網(wǎng)絡(luò)通信、信息處理技術(shù)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集變電站監(jiān)控必需的模擬量數(shù)據(jù)、狀態(tài)量信號(hào)，并上傳至調(diào)度主站系統(tǒng)，同時(shí)調(diào)度主站通過該系統(tǒng)控制變電站，由此實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)變電站的遙測(cè)遙信遙控。廠站通訊管理機(jī)是變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的重要設(shè)備，廠站指放置通訊管理機(jī)的發(fā)電廠和變電站。通訊管理機(jī)具備RTU的功能，采集廠站中表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，并發(fā)送到調(diào)度主站，同時(shí)執(zhí)行調(diào)度主站的控制指令[2]。能量管理系統(tǒng)是調(diào)度主站自動(dòng)化系統(tǒng)，其接入主站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。通訊管理機(jī)接入變電站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，后者與主站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)。由此，通訊管理機(jī)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與能量管理系統(tǒng)通信。在此通信過程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，都會(huì)引起變電站工況退出，導(dǎo)致調(diào)度主站失去對(duì)變電站的監(jiān)控，這有可能遺漏重要信號(hào)，延誤故障處理，造成電網(wǎng)事故。因此，廠站通訊管理機(jī)與調(diào)度主站能量管理系統(tǒng)之間通信正常是至關(guān)重要的。習(xí)慣將廠站通訊管理機(jī)與調(diào)度主站能量管理系統(tǒng)通信簡(jiǎn)稱為廠站與主站通信。

1 廠站與主站通信方式及其結(jié)構(gòu)

宿遷市現(xiàn)有500 kV變電站1座、220 kV變電站13座、110 kV變電站54座、35 kV變電站49座。廠站與主站之間的通信方式除了少部分35 kV和110 kV老變電站采用傳統(tǒng)專線方式通信以外，其余變電站采用網(wǎng)絡(luò)方式通信。變電站專線通信方式指通訊管理機(jī)與調(diào)度主站之間的一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、控制、執(zhí)行的方式，相比網(wǎng)絡(luò)通信[3]，前者技術(shù)設(shè)備落后，逐漸被后者取代。本文廠站與主站通信方式專指網(wǎng)絡(luò)方式通信。變電站通訊管理機(jī)與調(diào)度主站之間網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 通訊管理機(jī)與主站通信的結(jié)構(gòu)圖

圖1中清楚地反映了通信通道的各個(gè)環(huán)節(jié)，從廠站通訊管理機(jī)，經(jīng)過交換機(jī)接到二次安全防護(hù)設(shè)備－縱向加密認(rèn)證裝置，連接至變電站路由器，通過各類通信設(shè)備、通信通道，將信號(hào)上傳至宿遷調(diào)度主站核心路由器，再次經(jīng)過二次安全防護(hù)設(shè)備－縱向加密認(rèn)證裝置，交給能量管理系統(tǒng)處理。一旦發(fā)生變電站工況退出故障，可以依據(jù)圖1從主站側(cè)查起，逐個(gè)環(huán)節(jié)地往變電站側(cè)檢查，直至查出故障點(diǎn)。在新建變電站投運(yùn)之前，也可以用相同的方法逐級(jí)對(duì)通信通道進(jìn)行調(diào)試。

2 廠站與主站通信故障案例分析

廠站與主站通信故障：（1）通訊管理機(jī)故障；（2）通信通道故障，包括廠站和主站通信設(shè)備、接口、接線故障；（3）主站能量管理系統(tǒng)故障；（4）廠站路由器、路由器接口、2 M線故障；（5）主站路由器、路由器接口、2 M線故障。

廠站與主站通信故障處理一般方法：（1）重啟通訊管理機(jī)；（2）檢查通信通道、通信設(shè)備及端口狀態(tài)；（3）檢查主站能量管理系統(tǒng)運(yùn)行狀況；（4）檢查廠站路由器、路由器接口、2 M接線的狀態(tài)；（5）檢查主站路由器、路由器接口、2 M接線的狀態(tài)。

2.1 新建廠站與主站通信故障分析與處理

2.1.1 案例1

在某新建變電站通信通道調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)通訊管理機(jī)頻繁投退。此為新建變電站，通信通道結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。通過主站路由器PING不通變電站通訊管理機(jī)，那么根據(jù)圖2所示通信通道結(jié)構(gòu)以及其他相關(guān)設(shè)備，故障點(diǎn)可能在以下幾個(gè)方面：（1）宿遷調(diào)度核心路由器端口及其配置；（2）主站側(cè)SDH設(shè)備，以及數(shù)字配線架，2 M線；（3）光纖通道；（4）變電站側(cè)SDH設(shè)備，2 M線；（5）變電站路由器端口及其配置；（6）變電站側(cè)縱向加密硬件及其配置；（7）通訊管理機(jī)本身硬件，以及IP地址配置。

圖2 通信通道結(jié)構(gòu)圖

首先，通過檢查變電站路由器和主站路由器之間通信狀態(tài)是否正常來確認(rèn)變電站與主站之間通信通道是否存在問題；然后檢查主站能量管理系統(tǒng)和變電站站通訊管理機(jī)的配置。

其處理過程：（1）通過主站路由器PING變電站路由器，如果發(fā)現(xiàn)時(shí)通時(shí)斷，就說明故障點(diǎn)位于通信通道；（2）檢查主站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，包括主站路由器、路由器端口、路由器配置；（3）檢查主站SDH設(shè)備，以及數(shù)字配線架跳線；（4）檢查變電站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，包括變電站路由器、路由器端口、路由器配置；（5）檢查變電站SDH設(shè)備，以及數(shù)字配線架跳線。

在主站路由器側(cè)檢查分配給變電站的端口，可以利用自環(huán)方法確定路由器端口是否存在問題。在主站SDH設(shè)備側(cè)的數(shù)字配線架上自環(huán)，如果物理鏈路serial1/1/1:0 current state:UP、協(xié)議 Line protocol current state:DOWN，說明數(shù)字配線架跳線無誤；如果物理鏈路和協(xié)議均為DOWN，則要檢查數(shù)字配線架以及跳線。同樣，可以在變電站SDH設(shè)備側(cè)的數(shù)字配線架上自環(huán)，若物理鏈路UP，協(xié)議DOWN，則說明數(shù)字配線架跳線沒有問題。

在解除自環(huán)后，再次查看端口狀態(tài)。如果物理鏈路和協(xié)議均為DOWN，說明變電站和主站兩側(cè)的路由器成幀不對(duì)應(yīng)。在主站或者變電站路由器端口執(zhí)行“fe1 unframed”指令，端口物理鏈路和協(xié)議均UP，但這并沒有解決變電站路由器時(shí)通時(shí)斷的問題。

變電站路由器時(shí)通時(shí)斷說明通信通道質(zhì)量不好，采用自環(huán)方法，并檢查端口收發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)量以確定哪個(gè)環(huán)節(jié)的通信設(shè)備有誤碼。在檢查端口之前，執(zhí)行“〈SQ_SQ_SR6608＞reset counters int s1/1/1:0”指令，清除端口收發(fā)數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)，以便查看收發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)量對(duì)比。在主站SDH設(shè)備上自環(huán)，檢查端口收發(fā)數(shù)據(jù)包情況，若收發(fā)數(shù)量一致，則說明主站通信設(shè)備沒有問題。同理，在變電站SDH設(shè)備上自環(huán)，若發(fā)現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)量不一致，則說明變電站通信設(shè)備存在誤碼，引起了變電站路由器時(shí)通時(shí)斷，造成了通訊管理機(jī)頻繁投退。

2.1.2 案例2

某縣新建設(shè)變電站，在變電站與主站通信調(diào)試過程中，可以PING通通訊管理機(jī)，工況未退出，但是縣調(diào)收不到通訊管理機(jī)上傳的報(bào)文。在與變電站調(diào)試人員溝通后發(fā)現(xiàn)，雖然此變電站所屬地區(qū)是縣調(diào)，但是總是收到市調(diào)系統(tǒng)下發(fā)的召喚報(bào)文，卻收不到縣調(diào)系統(tǒng)下發(fā)的召喚報(bào)文。說明幾個(gè)問題：（1）通信管理機(jī)配置沒有問題；（2）市調(diào)系統(tǒng)不該下發(fā)召喚報(bào)文但是下發(fā)了，說明通訊管理機(jī)中配置了市調(diào)系統(tǒng)前置IP地址；（3）收不到縣調(diào)系統(tǒng)下發(fā)的召喚報(bào)文，要么是通訊管理機(jī)中沒有配置縣調(diào)系統(tǒng)前置IP地址，或者配錯(cuò)了；要么就是哪個(gè)環(huán)節(jié)阻止了通信管理機(jī)接收縣調(diào)系統(tǒng)下發(fā)的召喚報(bào)文。

其處理過程：（1）去掉市調(diào)系統(tǒng)前置IP地址；（2）再次檢查通訊管理機(jī)中配置的縣調(diào)系統(tǒng)前置IP地址；（3）檢查變電站和主站的縱向加密配置，發(fā)現(xiàn)變電站側(cè)縱向加密中，未將縣調(diào)系統(tǒng)前置IP地址到變電站的策略添加進(jìn)去。增加后，變電站通訊管理機(jī)能夠接收到縣調(diào)系統(tǒng)下發(fā)的召喚報(bào)文。

2.2 投運(yùn)廠站與主站通信故障分析與處理

單個(gè)運(yùn)行中廠站與主站通信故障原因多在廠站端，通訊管理機(jī)死機(jī)或者硬件故障，此種類型的故障所占比重很大；而如果出現(xiàn)多個(gè)廠站同時(shí)工況退出，原因則在通信通道上，或者主站系統(tǒng)前置機(jī)硬件故障、軟件故障。

2.2.1 案例1

最常見的是某個(gè)變電站單獨(dú)的運(yùn)行情況，工況沒有退出但是全部遙測(cè)數(shù)據(jù)不刷新，或者部分?jǐn)?shù)據(jù)不刷新；更嚴(yán)重的，則是工況退出。此類型的廠站與主站系統(tǒng)的通信故障，一般就是通訊管理機(jī)故障，或者部分?jǐn)?shù)據(jù)不刷新有可能是測(cè)控故障。其處理過程：（1）重啟通訊管理機(jī)；（2）檢查測(cè)控裝置。

2.2.2 案例2

某幾個(gè)變電站同時(shí)退出。由于這幾個(gè)變電站在宿遷市區(qū)的西側(cè)，是相同方向，所以初步判斷是通信通道故障。從通信專業(yè)的網(wǎng)管機(jī)器上，非常清楚地檢查到故障所在點(diǎn)。其處理過程：（1）根據(jù)變電站所在地理位置，初步判斷故障原因是通信通道故障；（2）在通信網(wǎng)管機(jī)上發(fā)現(xiàn)，在通往皂河變的通道告警，與皂河變相連接的所有變電站都告警；（3）檢查出光纜被挖斷。

2.2.3 案例3

某縣3個(gè)110 kV變電站及所有35 kV變電站數(shù)據(jù)不刷新，并且同時(shí)工況退出。這些變電站的通訊管理機(jī)是可以PING通的，所以問題出在主站系統(tǒng)前置機(jī)上。查看這些變電站的前置實(shí)時(shí)報(bào)文，發(fā)現(xiàn)這些變電站都運(yùn)行在泗陽能量管理系統(tǒng)前置1號(hào)機(jī)上。所以判斷問題出在此前置1號(hào)機(jī)上。其處理過程：（1）在宿遷市調(diào)能量管理系統(tǒng)前置機(jī)上PING這些變電站的通訊管理機(jī)，可以PING通；（2）在主站電能量管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中查看這些變電站的值班機(jī)器，全部在泗陽能量管理系統(tǒng)前置1號(hào)機(jī)上；（3）在宿遷市調(diào)電能量管理系統(tǒng)前置機(jī)上PING泗陽能量管理系統(tǒng)前置1號(hào)機(jī)上，能PING通，但是無法遠(yuǎn)程登錄；（4）將這些變電站的值班機(jī)器強(qiáng)制封鎖在泗陽能量管理系統(tǒng)前置2號(hào)機(jī)上，這些變電站的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)刷新；（5）將泗陽能量管理系統(tǒng)前置1號(hào)機(jī)重啟后，將封鎖解除，數(shù)據(jù)刷新正常，說明泗陽能量管理系統(tǒng)前置1號(hào)機(jī)死機(jī)，導(dǎo)致前置采集進(jìn)程死掉，造成變電站工況退出；（6）經(jīng)IBM服務(wù)器專業(yè)維護(hù)人員檢查，泗陽能量管理系統(tǒng)前置1號(hào)機(jī)死機(jī)原因是服務(wù)器硬盤有壞道。

3 結(jié)束語

廠站與主站通信故障屬于一類缺陷，要求在4個(gè)小時(shí)內(nèi)處理完畢。且留給值班人員分析解決故障的時(shí)間有限，這就對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)人員解決實(shí)際問題的能力提出了更高要求。本文立足調(diào)度主站自動(dòng)化專業(yè)，并從主站自動(dòng)化專業(yè)、通信專業(yè)、廠站自動(dòng)化專業(yè)三個(gè)角度，詳細(xì)介紹了廠站與主站通信故障分析與處理步驟，為調(diào)度主站自動(dòng)化維護(hù)人員解決通信故障提供了有益參考。通過改革創(chuàng)新不斷加強(qiáng)完善通信通道的薄弱環(huán)節(jié)，把通信通道建設(shè)成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，以提高通信通道的堅(jiān)強(qiáng)性，減少通信故障，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]張惠剛.綜合自動(dòng)化原理與系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]張永健.電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3]楊新民.電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化[M].北京：中國電力出版社，2002.