關于改進變電站總控單元雙機切換功能的研究

李云陟　孟祥博　韓錦剛　楊海峰

摘要：變電站監(jiān)控系統(tǒng)應對站內(nèi)通訊設備的狀態(tài)進行監(jiān)控，并在通訊設備異常時發(fā)出異常信號及聲光報警，總控單元出現(xiàn)故障后還應在30秒內(nèi)實現(xiàn)雙機切換，發(fā)出報警并使用備機繼續(xù)與主站進行通訊，以維持該變電站在主站端的正常監(jiān)控功能。只有改進變電站總控單元雙機切換功能才能更加準確、可靠地達到相關規(guī)定要求。

關鍵詞：總控單元；變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；雙機切換

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）17-0107-02

1 改進變電站總控單元雙擊切換功能的原因

在變電站內(nèi)的網(wǎng)絡中，總控單元的作用是負責將變電站內(nèi)的重要的信息通過通訊設備傳輸給集控中心，為了保證其可靠性，變電站內(nèi)一般具有主備兩個總控單元?？偪貑卧亲冸娬颈O(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，也是變電站實現(xiàn)無人值守的必要條件。如果總控單元出現(xiàn)異常而無法正常工作，那么集控中心將無法對該變電站進行監(jiān)控。因此需要通過變電站內(nèi)的公用測控裝置對總控單元進行監(jiān)視控制，完善其雙機切換功能，以降低變電站喪失監(jiān)控的可能，更好地滿足無人值守變電站的要求。

目前變電站內(nèi)的雙總控單元許多都采用“心跳網(wǎng)絡”作為判據(jù)進行雙機切換。為了保證無人值守變電站的正常運行，在同一時刻，只能有一臺主總控單元與主站進行通訊，在它正常工作的同時，還將自己的心跳報文持續(xù)地發(fā)送給備用總控，檢測到心跳報文的備用總控將始終處于待機狀態(tài)。如果主總控單元出現(xiàn)故障或異常，那么它的心跳報文也會停止，這時檢測不到心跳報文的備用總控將會提升為主總控繼續(xù)與集控中心進行通信，從而保證主站對該變電站的可持續(xù)監(jiān)控。這時雙機切換的正常工作過程。但是，在某些情況下，心跳網(wǎng)絡會出現(xiàn)中斷或者異常等情況，這時，心跳報文也會終止，那么備用總控會自動將自己提升為主總控，在同一時刻，將會有兩臺總控同時與主站進行通訊，這樣會造成通訊異常，導致變電站喪失監(jiān)控。由此可見，僅靠心跳網(wǎng)絡作為判據(jù)進行雙機切換可靠性較低，因此，需要將其改進。

目前變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡一般由A、B雙網(wǎng)構成，每個網(wǎng)絡各由幾臺交換機組成，站內(nèi)各間隔的采集裝置及總控單元都同時連接到這兩個網(wǎng)絡上。在變電站無人值班正常運行時，兩個總控單元通過自身第三個網(wǎng)絡口的連接檢測對方的“心跳報文”從而確定對方是否在線，如果對方異?；蛘呤щ妱t“心跳”停止，令一臺總控將自動從備用狀態(tài)提升為運行狀態(tài)，負責與主站通訊，保證變電站能夠被主站監(jiān)控。由于變電站現(xiàn)場情況較復雜，干擾因素較多，可能出現(xiàn)負責“心跳”連接的網(wǎng)絡異常，致使在主機正常運行的狀態(tài)下備機也提升為主機，此時雙主機同時與主站進行通訊，主站無法識別該與哪臺總控進行連接，從而造成通訊異常，使該變電站直接喪失監(jiān)控。除此之外，經(jīng)統(tǒng)計，2010年由錦州供電公司負責維護的變電站中，由“心跳”網(wǎng)絡異常造成引起的通訊異常情況占總異常數(shù)的59.38%。

2011年，據(jù)統(tǒng)計，我們發(fā)現(xiàn)，在32起監(jiān)控系統(tǒng)的異常處理情況中，有19起是由于總控單元雙機切換失敗或異常造成的。那么導致雙機切換失敗或者異常的原因是什么呢？我們對幾座發(fā)生問題的變電站進行分析，2011年，多次發(fā)生此類異常的變電站為66kV北郊、園區(qū)、科技、白梨、大虎山、八道壕變電站，故障情況為喪失監(jiān)控，經(jīng)過現(xiàn)場的調(diào)查分析，我們得出結(jié)論，原因主要是心跳網(wǎng)絡中的設備網(wǎng)卡損壞，網(wǎng)線虛接或受到外界的干擾較大。

通過分析，我們得出造成通訊異常的兩個主要因素是：雙機切換判據(jù)簡單；存在雙總控同時使用通道情況。

2 改進辦法及效果

2.1 實施辦法

我們使用變電站網(wǎng)絡中的公用測控裝置監(jiān)視總控單元，作為輔助判據(jù)。將總控單元的狀態(tài)節(jié)點連接到公用測控的遙信開入上，再將公用測控的遙控開出連接到總控單元的電源上。這樣達到了兩個目的：

2.1.1 雙機切換的判據(jù)就增加為兩個，只有在心跳網(wǎng)絡中斷及總控單元的狀態(tài)節(jié)點斷開同時滿足時，才會進行雙機切換，并且雙機切換后會直接關閉故障總控單元的電源，有效地避免了雙總控同時使用通道的情況。

2.1.2 當心跳網(wǎng)絡故障后，由于僅滿足一條判據(jù)，因此備總控不會提升為主總控，也不會出現(xiàn)雙總控同時占用通道的情況。

改進后的雙機切換方是這樣的，當心跳網(wǎng)絡中斷及狀態(tài)節(jié)點打開同時滿足后，故障總控單元的電源被切斷，并且向集控中心發(fā)出主備切換信號通知運行人員及時派人處理。

通過這種方式，造成通訊異常的兩個主要因素都得到了解決。

在實際的應用中，我們將總控單元的第三個網(wǎng)絡口作為心跳網(wǎng)絡的接口。并且，根據(jù)圖紙，我們找到了總控單元的狀態(tài)節(jié)點，狀態(tài)節(jié)點負責反映總控單元的運行狀況，它是一個閉節(jié)點，當總控單元正常運行時，節(jié)點閉合，給公用測控裝置發(fā)出一個高電平，當總控單元故障時閉節(jié)點打開，給公用測控檢測發(fā)出的高電平就會變?yōu)榈碗娖?，以此作為輔助依據(jù)，判斷總控單元的運行狀況。

公用測控裝置方面，遙信回路由公共端及信號端組成。正常運行時，公共端將+110V電壓發(fā)送到總控單元的狀態(tài)節(jié)點，當狀態(tài)節(jié)點打開時，信號端沒有+110V電壓，并將其視為低電平，當狀態(tài)節(jié)點閉合后，信號端將收到來自公共端的+110V電壓，并將其視為高電平，以此作為依據(jù)，判斷總控單元的運行狀態(tài)。

公共端的+110V電壓是否能夠到達信號端，完全取決于總控單元狀態(tài)節(jié)點，當總控單元正常運行時，其狀態(tài)節(jié)點打開，信號端無法收到來自于公共端的+110V電壓；當總控單元故障或者異常時，其狀態(tài)節(jié)點重新閉合，+110V電壓到達信號端，信號端接收到+110V電壓后將觸發(fā)公用測控裝置的遙信報警。

而公用測控裝置的遙控回路主要是通過對輔助繼電器的控制來實現(xiàn)對總控單元電源的操作。

2.2 改進后的理論效果

當心跳網(wǎng)絡中斷及狀態(tài)節(jié)點打開同時滿足后，故障總控單元的電源被切斷，并且向集控中心發(fā)出主備切換信號通知運行人員及時派人處理。

通過這種方式，造成通訊異常的兩個主要因素都得到了解決。

2.3 改進后的實際效果

我們已經(jīng)將該項改進成功應用在66kV白梨、園區(qū)、科技、北郊等變電站，并且實現(xiàn)了長時間穩(wěn)定運行。2011年下半年，如表所示，這幾座變電站內(nèi)的總控單元雙機切換的平均時間為10秒，切換時有報警信號產(chǎn)生，并且在近期出現(xiàn)異常的次數(shù)接近為0。

3 結(jié)語

我們已經(jīng)將該項改進成功應用在66kV白梨、園區(qū)、科技、北郊等變電站，并且實現(xiàn)了長時間穩(wěn)定運行。2011年下半年，這幾座變電站內(nèi)的總控單元雙機切換的平均時間為10秒，切換時有報警信號產(chǎn)生，并且出現(xiàn)異常的次數(shù)為0。

2011年，我們對35所變電站內(nèi)的通訊異常次數(shù)進行了統(tǒng)計，改進前出現(xiàn)異常的次數(shù)為32次，改進后異常的次數(shù)在一年的時間內(nèi)接近0次，達到了預期目標。

穩(wěn)定性高的監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)無人值守變電站的重要條件，是雨雪或大風等惡劣天氣下保證大范圍不間斷供電的有力保障，提升變電站監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)安全可靠運行，具有顯著的社會效益。

參考文獻

[1] 周全仁.電網(wǎng)調(diào)度自動化與信息化技術標準[M].北京：中國電力出版社，1999.

作者簡介：李云陟（1969—），男，遼寧錦州人，錦州供電公司保護自動化所主任，研究方向：自動化。