基于2Mb/S通信接口的區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)控裝置時鐘工作模式研究

趙恭祥

(黑龍江省電力有限公司科技信通部，哈爾濱150001)

穩(wěn)控裝置在電網(wǎng)穩(wěn)定、控制、安全運行方面起到了重要作用，因此，它在電網(wǎng)上得到了大量應(yīng)用。早期的穩(wěn)控裝置與通信設(shè)備之間的接口方式采用64 kb/s(以下簡稱64K)同步數(shù)字接口，然而隨著通信電路帶寬的提高，為減少穩(wěn)控裝置之間的通信故障、降低對通信設(shè)備的投資，目前新上的穩(wěn)控裝置與通信設(shè)備之間的接口方式均改用2 mb/s(以下簡稱2M)接口。為了確保2M接口通信正常，避免穩(wěn)控裝置之間經(jīng)常出現(xiàn)誤碼使裝置出現(xiàn)閉鎖，影響穩(wěn)控裝置正常運行，本文對黑龍江省穩(wěn)控裝置運行中出現(xiàn)的故障案例進行了分析，并依據(jù)數(shù)字通信的時鐘工作原理，提出了穩(wěn)控裝置時鐘的正確工作模式。

1 穩(wěn)控裝置與通信設(shè)備之間的接口方式

第一代穩(wěn)控裝置與通信設(shè)備之間的接口方式為64K接口(64K接口由PCM通信設(shè)備提供)，設(shè)備連接關(guān)系如圖1所示。

為省去PCM設(shè)備，減少通信結(jié)點數(shù)量，提高電路的可靠性，第二代穩(wěn)控裝置與通信設(shè)備之間的接口方式采用了2M接口，主控室裝置與通信室裝置之間采用的接口仍為64K，設(shè)備連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 改造前的2M接口方式Fig.2 2M interface mode before reconstruction

這種方式在黑龍江省運行一段時間后出現(xiàn)了異常，通過對穩(wěn)控裝置設(shè)備異常故障的分析處理，對其進行了改造，改造后的2M接口方式如圖3所示。

圖3 改造后的2M接口方式Fig.3 2M interface mode after transformation

2 穩(wěn)控裝置運行中出現(xiàn)故障的案例分析

穩(wěn)控裝置正常工作時，A、B站穩(wěn)控裝置之間實時發(fā)送、接收8位校驗碼，并以此確定穩(wěn)控裝置和通信通道是否工作正常，A、B站穩(wěn)控裝置與相關(guān)的通信設(shè)備若出現(xiàn)故障或時鐘設(shè)置錯誤都有可能導(dǎo)致穩(wěn)控裝置之間通信出現(xiàn)異常。穩(wěn)控裝置無法正常運行時，相關(guān)發(fā)電廠發(fā)電出力將被迫核減，影響區(qū)域電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定和發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟效益。

2.1 異常情況下對相關(guān)設(shè)備的基本排查

第一代采用64K接口通信方式的穩(wěn)控裝置，在運行過程中裝置之間通信沒有出現(xiàn)告警或異?，F(xiàn)象。在改為第二代2M接口通信方式后，穩(wěn)控裝置在運行一段時間以后，A、B站主控室裝置面板上均顯示兩站之間數(shù)據(jù)通信出現(xiàn)誤碼，穩(wěn)控裝置無法正常運行。

針對出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，對通信傳輸電路進行測試。在A、B站通信機房兩側(cè)將穩(wěn)控裝置去掉，對2M通信傳輸電路進行了一段時間的誤碼測試，沒有測到誤碼，證明通信傳輸電路正常;將穩(wěn)控裝置投入后，通過一段時間觀察，利用A、B站主控室裝置內(nèi)部誤碼計數(shù)器檢測到了誤碼，說明A、B站穩(wěn)控裝置之間通信存在問題。

2.2 裝置之間出現(xiàn)誤碼的原因分析

通過對故障現(xiàn)象分析認為，A、B站主控室的穩(wěn)控裝置之間進行的數(shù)據(jù)通信出現(xiàn)了頻繁交替的同步、失步等異?，F(xiàn)象，A、B站4臺裝置的工作時鐘沒有建立有效的互控關(guān)系。經(jīng)與廠家技術(shù)人員確認后發(fā)現(xiàn)，在改為第二代2M接口通信方式時，1號與4號裝置的64K時鐘雖然設(shè)置了“主從同步”工作模式，但2號與3號裝置的2M時鐘是處于“自由振蕩”工作模式。這種“自由振蕩”工作模式經(jīng)過一段時間運行后，各自裝置的時鐘定時將產(chǎn)生偏差，從而使2號與3號裝置之間的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生誤碼，最終導(dǎo)致1號與4號裝置之間數(shù)據(jù)通信也出現(xiàn)誤碼。

3 數(shù)字通信的時鐘同步工作原理

在數(shù)字通信網(wǎng)中，傳送和交換的信號是對信息進行編碼后的比特流，且具有特定的比特率，這就需要網(wǎng)內(nèi)的各種數(shù)字設(shè)備的時鐘具有相同的頻率，以相同的時標(biāo)來識別和處理比特流。如果時標(biāo)不能對準(zhǔn)信號的最佳判決瞬間，則有可能出現(xiàn)誤碼，所以數(shù)字網(wǎng)的同步實際就是數(shù)字網(wǎng)中各數(shù)字設(shè)備內(nèi)時鐘之間的同步［1］。

數(shù)字通信網(wǎng)的同步方式主要有主從同步、互同步、準(zhǔn)同步等，一般采用主從同步。主從同步的主節(jié)點時鐘是指以本端設(shè)備產(chǎn)生的時鐘或以外部高精度定時系統(tǒng)產(chǎn)生的時鐘做為本端設(shè)備收信發(fā)信的工作時鐘［2］。

主從同步的從節(jié)點時鐘系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是一個帶有變頻振蕩器的鎖相環(huán)。從高一級或主節(jié)點來的定時信號輸入到相位比較器，鎖相環(huán)的變頻振蕩器根據(jù)相位比較器的輸出產(chǎn)生新的時鐘信號，新時鐘信號做為本端設(shè)備工作的時鐘信號［3］，如圖4所示。

從節(jié)點的時鐘系統(tǒng)有4個作用:

1)產(chǎn)生時鐘信號供給本節(jié)點的數(shù)字設(shè)備。

2)當(dāng)輸入的時鐘信號失效時能夠繼續(xù)輸出穩(wěn)定的時鐘信號。

3)減少從高一級節(jié)點送來的時鐘信號中所含的高頻噪聲分量。

4)避免由于時鐘輸出線路的改變而引起的相位跳躍。

4 穩(wěn)控裝置正確的時鐘工作模式

通過對上述故障案例的分析和時鐘主從同步工作原理的介紹，可以給出采用圖2和圖3通信方式下的正確時鐘工作模式。

在圖2所示的通信方式中，A、B站通信機房裝置之間進行通信時的2M時鐘應(yīng)設(shè)為“主－從”模式，主控室裝置之間進行通信時的64K時鐘應(yīng)設(shè)為“從－從”模式。2號、3號裝置的2M時鐘通過分頻得到64K時鐘，再經(jīng)光信號分別傳送到1號、4號裝置作為其參考基準(zhǔn)時鐘，這樣4個裝置均工作在同一個2M時鐘上。

在圖3所示的通信方式中，A、B站1號—4號任意一個裝置的時鐘都可設(shè)為主時鐘，其余各站時鐘則應(yīng)設(shè)為從時鐘，設(shè)為從時鐘的各站時鐘跟隨主時鐘站的時鐘。

［1］周正，周惠林，等．?dāng)?shù)字數(shù)據(jù)通信技術(shù)［M］．北京:北京郵電大學(xué)出版社，2002．ZHOU Zheng，ZHOU Huilin，et al．Digital data communication technology［M］．Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunication Press，2002．

［2］汪建華．基于SDH傳送網(wǎng)的同步網(wǎng)組織的考慮［J］．電信網(wǎng)技術(shù)，2002，(4):3 7．WANG Jianhua．Consideration of synchronization network forming based on SDH transport network［J］．Telecommunication Network Technology，2002，(4):3 7．

［3］韋樂平．光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)［M］．北京:北京郵電大學(xué)出版社，1998 WEI Leping．Optical synchronous digital transmission network［M］．Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunication Press，1998．