影響綜合自動化系統(tǒng)的通信可靠性分析

張永新?梁素杰

摘要：為了進一步提高變電站綜合自動化系統(tǒng)的通信可靠性，分析影響設備通信穩(wěn)定性的原因，查找變電站在通信接口方面存在的問題，制定相應的整改措施并具體實施，極大地提高設備運行的穩(wěn)定性。

關鍵詞：綜合自動化；通信；抗干擾；串口

作者簡介：張永新（1976-），女，山東菏澤人，山東電力集團公司臨沂供電公司，工程師，高級技師；梁素杰（1978-），女，山東臨沂人，山東電力集團公司臨沂供電公司，工程師，高級技師。（山東 臨沂 276000）

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0194-02

變電站綜合自動化系統(tǒng)內部各子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，它們所工作的環(huán)境是電磁干擾極其嚴重的強電場所，很容易受到電磁干擾而不能正常工作，使調度自動化信息無法正確反映一次設備的正常運行狀態(tài)，影響監(jiān)控中心遠方監(jiān)控，在電網(wǎng)一次設備發(fā)生故障時，調度員無法在第一時間得到信息，給電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行帶來非常嚴重的影響。

一、綜合自動化變電站設備現(xiàn)狀分析

臨沂供電公司目前共有變電站78座，其中有60座變電站自動化設備為綜合自動化設備，18座變電站自動化設備為RTU設備。綜合自動化設備以南瑞科技NS2000、南瑞繼保RCS9700和RCS9000、深圳南瑞ISA300為主，通信方式采用串口式、總線式、網(wǎng)絡式三種方式。其中串口式主要為RS485和RS232，總線式為CAN網(wǎng)，網(wǎng)絡式為工業(yè)以太網(wǎng)。綜合自動化變電站設備情況統(tǒng)計如表1所示。

二、綜合自動化設備通信故障原因分析

通過對通信問題的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，通信問題主要集中在串口通信方面，而于2007年后投運的以太網(wǎng)接口設備，通信穩(wěn)定性較好。對于采用串口RS485及CAN網(wǎng)通信的設備，主要采用圖2的接線方式，該方式在一個節(jié)點（裝置）出現(xiàn)通信故障時，不影響其他節(jié)點（裝置）的通信。

2001-2007年間投運的綜合自動化設備，大部分采用串口RS485及CAN網(wǎng)通信的方式，占公司綜合自動化變電站總數(shù)的58.3%，這些設備在運行過程出現(xiàn)的通信問題不容忽視，具體原因分析如下：

1.抗干擾措施不力

根據(jù)設備通信不穩(wěn)定的原因，筆者發(fā)現(xiàn)在干擾源方面存在以下問題：

材料方面：屏柜未使用接地銅排。經(jīng)排查，有9個站的屏柜未使用接地銅排接地；電纜屏蔽層未接地，對通信不穩(wěn)定的變電站的接線方式進行了檢查，此類變電站大多為無人值守時的改造站，有6個站的電纜未接屏蔽線。

施工方法：屏柜接地方法不正確。根據(jù)抗干擾措施要求，二次設備和二次電纜設專用接地銅排構造等電位面，屏柜應與等電位面用專用銅纜相連。經(jīng)排查，有11個站的屏柜接地不符合要求；通信線屏蔽未接地，對九莊站等10座通信不穩(wěn)定的變電站的接線方式進行了檢查，此類變電站大多為無人值守時的改造站，共有175根通信線，其中35根通信線未接屏蔽線，占總量的20%；通訊纜、控纜與電力纜混排，在電纜敷設時，嚴格按照施工工作以工藝要求將通訊纜、控纜、電力纜分層布置。

人員培訓不夠，部分班組成員對二次抗干擾措施不了解，沒有系統(tǒng)地掌握二次抗干擾知識，接線或施工工藝不規(guī)范。

外部干擾多。變電站本身就是電磁干擾極其嚴重的強電場所，外部干擾不可避免。

2.裝置通信芯片原因

2005年前的綜合自動化設備因其通信芯片受當時技術條件的限制，在運行過程中會出現(xiàn)無收發(fā)數(shù)據(jù)致使通信中斷現(xiàn)象，但該現(xiàn)象不影響裝置保護功能，僅影響自動化數(shù)據(jù)的傳輸。另有部分設備通信芯片由于通信線接線方式不規(guī)范，受到大電壓的沖擊后損壞。

3.裝置程序原因

2005年前的部分保護測控一體化設備在運行過程中出現(xiàn)遙測、遙信傳輸正常，但遙控無法執(zhí)行的現(xiàn)象。原因為保護測控裝置存儲的信息量過多，雖然沒有達到裝置存儲信息量最大理論值，但受技術條件限制設備已無法正常運行，對某些請求無法響應。

主機單元在運行過程中起著“承上啟下”的作用，故變電站主機在配置時一般均為雙機，就是為減少因設備故障而引起全站信息中斷的現(xiàn)象。但某些設備在雙機主備切換過程中，出現(xiàn)均為備機的情況，兩臺主機均不發(fā)送信息導致信息無法傳輸。

部分變電站由于二次設備品牌眾多，通信規(guī)約不一致，不可避免地使用通信管理單元，在通信連接方面又增加了一個“中轉站”。通信管理機與總控單元之間的通信接口，也容易產生故障。本公司使用的通信管理機一般與總控單元不是同一廠家的產品，由于在通信規(guī)約等方面存在差異，設備運行過程中也容易出現(xiàn)通信中斷的問題，將影響通信管理機所接待的所有設備的信息傳輸。

三、對策及實施

對以上三個方面的問題進行統(tǒng)計分析后，筆者發(fā)現(xiàn)抗干擾措施不力是造成通信中斷的主要原因，為此制訂了一系列對策及措施，具體如下：

1.增加屏柜接地銅排并接地

有9個站的屏柜未使用接地銅排接地，在設備屏柜安裝60×30×4接地銅排，并將接地銅排用50平方毫米的多股接地線接地。

2.將電纜屏蔽層接地

有6個站的電纜屏蔽層未接地，把電纜重新剝皮露出屏蔽層，將6平方毫米的接地線焊接至屏蔽層，并用絕緣膠布裹好，用熱縮管重新做頭并將接地線接至屏柜接地銅排，使用正確的接地方法。

有11個站的屏柜接地方法不符合要求。本公司將這些變電站的屏柜用50平方毫米的銅纜相連，并將其中一個屏用50平方毫米的銅纜與變電站二次接地網(wǎng)相連。

3.將通信線屏蔽層接地

2004年前投運或改造的變電站，大部分通信線沒有屏蔽層，有的有屏蔽層但并未使用。本公司將原先不帶屏蔽層的通信線更換為帶屏蔽層的通信線并重新布線，將通信線穿PVC管進行了外部防護，統(tǒng)一使用了帶屏蔽的雙絞線，RS485、CAN網(wǎng)、LON網(wǎng)信號線使用其中的一對雙絞線，兩條線絞在一起，對通訊各種分布參數(shù)耦合過來的干擾信號平均地分配到這兩條線上，提高了通信網(wǎng)的抗干擾能力。

同時將RS485、CAN網(wǎng)、LON網(wǎng)的通信線屏蔽層利用端子排空端子進行等電位連接，并在總控單元處進行單端接地，如圖3所示。

4.嚴格制定并執(zhí)行通信線施工工藝標準

為嚴格施工工藝，本公司制定了標準的接線方法，并寫入《自動化分站施工作業(yè)指導書》；同時要求新建變電站在施工過程中，為減少干擾通信線在敷設時必須外加PVC管，與控制電纜分開布置，分層排放。

5.完善通信芯片質量和通信程序

對早期的南瑞繼保公司RCS9600系列保護測控裝置，結合檢修停電計劃，對通信芯片進行了更換，升級了裝置程序。對通信接口不穩(wěn)定的RCS9692設備，除對通信線接線方式整改外，同時對設備接地、通信芯片、二次隔離等方面進行了完善。

6.增加二次抗干擾措施方面的學習與培訓

為加強二次抗干擾知識的學習，專門邀請了專家為本公司員工講解了關于變電站二次抗干擾及二次抗干擾的應對措施，并利用網(wǎng)絡資源和日常積累收集二次抗干擾應對措施方面的資料，相互交流、互相探討。

四、結束語

通過對影響變電站通信可靠性原因的分析，制訂了相應的對策，進行了整改，降低了變電站通信故障，提高了電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)的實用性，為監(jiān)控人員和調度人員更好地了解電網(wǎng)的運行情況提供了更加可靠的信息，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

（責任編輯：宋秀麗）