某電廠PMU裝置通訊異常原因分析與對策

吳元，湯曉宣

（國電萬安水力發(fā)電廠，江西萬安343800）

某電廠PMU裝置通訊異常原因分析與對策

吳元，湯曉宣

（國電萬安水力發(fā)電廠，江西萬安343800）

簡述了PMU裝置的基本功能和原理，詳細描述了某電廠PMU裝置通訊異常的表現(xiàn)，結(jié)合設備現(xiàn)場實際運維經(jīng)驗，重點闡述異常分析與處理過程，包括故障定位方法和對策，總結(jié)PMU裝置出現(xiàn)通訊故障的原因及相關維護經(jīng)驗，為以后現(xiàn)場運維工作提供參考。

PM U通訊；數(shù)據(jù)處理單元；G PS對時

1 PMU裝置簡介

同步相量測量裝置PMU主要用于電網(wǎng)各關鍵節(jié)點的電壓、電流相量同步采集，并進行動態(tài)數(shù)據(jù)記錄，為廣域測量系統(tǒng)及事后分析提供數(shù)據(jù)基礎。某水電廠總裝機為533MW(4×105MW+1×113MW)，裝設有220kV出線5條和110 kV出線3條，是江西電網(wǎng)南北電力、電量交換樞紐和調(diào)峰、調(diào)頻主力電廠。該水電廠采用某公司生產(chǎn)的SMU-2型PMU裝置，其主要由測量單元、數(shù)據(jù)處理單元、時鐘同步單元、人機輔助分析單元及通信模件組成。3個測量裝置采集的電流、電壓、頻率、相角等相量經(jīng)由100 M光纖通信模件傳送到數(shù)據(jù)集中器匯總，再經(jīng)交換機上送調(diào)度主站；時鐘同步單元實現(xiàn)各單元同步對時，人機界面輔助單元提供可視窗口服務，輔助完成對廠站相關相量的測量、記錄、動態(tài)演示、分析、保存、告警及輸出功能。PMU裝置典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PMU裝置典型結(jié)構(gòu)示意圖

2 PMU裝置通訊異常的分析

2.1 異?，F(xiàn)象

2016年7月18日，接到省調(diào)自動化科電話告知，該廠5條220 kV線路、3條110 kV線路和5臺發(fā)變組的PMU信號全部無法接收到，估計PMU裝置到調(diào)度主站的網(wǎng)絡通訊有故障，要求盡快查清網(wǎng)絡通訊故障原因，并盡早恢復PMU裝置數(shù)據(jù)傳送。

2.2 現(xiàn)場核查

查閱副控室的PMU裝置人機界面，發(fā)現(xiàn)“系統(tǒng)工況”中PMU1、PMU2、PMU3中的GPS信息狀態(tài)為“失步”，主站3通訊實時數(shù)據(jù)管道顯示為“通訊未連接”，數(shù)據(jù)流量發(fā)送“0幀/s”，但主站3通訊的命令管道中的數(shù)據(jù)流量總包數(shù)顯示有增加；調(diào)閱“測點數(shù)據(jù)”，核對各測點一、二次有效值和相角與遠動RTU數(shù)據(jù)相差無誤，各采集信號正常。

2.3 通訊異常分析

PMU裝置與調(diào)度的通訊故障主要有廠站內(nèi)間隔層測量單元與數(shù)據(jù)處理單元通訊中斷和廠站PMU子站與調(diào)度PMU主站數(shù)據(jù)通訊中斷兩大類。分析本次出現(xiàn)的通訊故障亦可以從這兩方面考慮，采用傳輸網(wǎng)絡分斷逐級排除的方法排除故障。

2.3.1 PMU子站與調(diào)度PMU主站數(shù)據(jù)通訊排查

出現(xiàn)PMU子站與調(diào)度PMU主站數(shù)據(jù)通信中斷故障時，首先應考慮通訊網(wǎng)絡通道有無中斷，此時往往需要調(diào)度主站配合處理。在調(diào)度PMU主站無故障情況下，檢查從廠站側(cè)至調(diào)度主站網(wǎng)絡通道是否正常，可以先檢查PMU子站數(shù)據(jù)集中器與調(diào)度通訊的以太網(wǎng)口指示燈閃爍是否正常。

對PMU裝置中的數(shù)據(jù)集中器背側(cè)LAN2網(wǎng)口檢查發(fā)現(xiàn)，指示燈一側(cè)常亮，另一側(cè)不亮。拔下與省調(diào)二平面通訊的LAN2口網(wǎng)線插入維護筆記本，并將筆記本電腦IP設置數(shù)據(jù)集中器背側(cè)LAN2網(wǎng)口同一地址（該IP地址為調(diào)度提供配置）ping調(diào)度側(cè)IP，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包發(fā)送接收正常，說明數(shù)據(jù)集中器以太網(wǎng)口側(cè)至調(diào)度通訊網(wǎng)絡的物理鏈路正常，可進一步縮小故障范圍。

2.3.2 PMU裝置上送數(shù)據(jù)通訊異常處理

PMU裝置上送數(shù)據(jù)通訊主要由各個測量單元采集節(jié)點信號送入100 M光纖以太網(wǎng)，經(jīng)數(shù)據(jù)集中器單元內(nèi)專門配置的調(diào)度IP上送至調(diào)度。此時數(shù)據(jù)集中器、測量采集裝置和人機界面輔助單元應該在同一個網(wǎng)段，且數(shù)據(jù)集中器內(nèi)配有調(diào)度給定IP的節(jié)點名。PMU裝置數(shù)據(jù)上送出現(xiàn)異常主要有數(shù)據(jù)鏈路中斷、采集處理單元硬件異常和GPS對時異常等幾種情況。

（1）采集處理單元硬件異常排查

對PMU裝置進一步檢查，調(diào)取2016年7月18日16:47分的告警光志及信息簡報有如下信息：

2016-07-18 16:47:31.841 PMU裝置SMU-2CS裝置異常動作；

2016-07-18 16:47:35.799 PMU裝置SMU-2CS裝置異常復歸；

2016-07-18 16:49:35.647 PMU裝置SMU-2CS裝置異常動作；

2016-07-18 16:49:35.647 PMU裝置2CS-GPS失步動作；

2016-07-18 16:49:54.305 PMU裝置SMU-2CS裝置異常復歸；

2016-07-18 16:51:39.453 PMU裝置SMU-2CS裝置異常動作；

……

另外，從PMU裝置SMU-2CS數(shù)據(jù)集中器面板上看到，“同步”指示燈和“PMU1”～“PMU3”工作燈均不亮，“運行”指示燈顯示為常亮，而不是閃爍，“主站1”～“主站4”均不亮，說明無一主站點有數(shù)據(jù)通訊。

從以上信息可以看出，PMU裝置中至少兩個故障信息一直存在，即：SMU-2GPS時鐘同步單元不同步和數(shù)據(jù)集中器SMU-2CS裝置異常。從“系統(tǒng)工況”上檢查發(fā)現(xiàn)，PMU3裝置GPS信息顯示為“失步”，而PMU1和PMU2裝置GPS信息均顯示為“同步”，結(jié)合簡報信息判斷SMU-2GPS同步時鐘單元第3塊IOHF同步板有故障。

對存有故障的IOHF時鐘同步板進行備件更換后發(fā)現(xiàn)PMU3裝置GPS失步故障消失，PMU1～PMU3裝置GPS信息均顯示為“同步”狀態(tài)。但主站1～主站4通訊的實時數(shù)據(jù)管道依然顯示為“通訊未連接”，數(shù)據(jù)流量總包數(shù)為0，0幀/s。

分析PMU裝置顯示信息，發(fā)現(xiàn)采集處理單元硬件異常和GPS對時異常兩種故障均已消除，但通訊實時數(shù)據(jù)通道依然顯示“通訊未連接”，廠站PMU裝置與省調(diào)主站數(shù)據(jù)通道依然不通，對側(cè)電網(wǎng)主站電話告知依然無法接收到PMU數(shù)據(jù)，考慮PMU裝置數(shù)據(jù)上送出現(xiàn)異常是由于數(shù)據(jù)鏈路中斷。

（2）PMU裝置數(shù)據(jù)鏈路檢查分析

數(shù)據(jù)鏈路檢查從數(shù)據(jù)集中器以太網(wǎng)口節(jié)點IP配置檢查開始，從PMU裝置人機界面打開運行窗口，用telnet命令登陸到數(shù)據(jù)集中器，查看appl/SPM200/bin中的SetRoute文件各節(jié)點的IP配置，用cat打開SetRoute文件后顯示如下信息：

再用#./SetIp hmi命令進入SMUIP編輯窗，顯示如下信息：

分析以上IP信息可以看出，數(shù)據(jù)集中器與省調(diào)通訊的以太網(wǎng)口LAN2對應節(jié)點是eth2，與地調(diào)通訊的以太網(wǎng)口LAN3對應節(jié)點是eth0，但兩個節(jié)點所配IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關地址都已經(jīng)改變，且與原先配置的IP信息有較大差異。結(jié)合采集處理單元報出的故障信息分析，應該是數(shù)據(jù)集中單元掉電后導致配置IP丟失，恢復到默認IP所致，這也是造成PMU裝置數(shù)據(jù)上送出現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路中斷的主要原因。

2.4 通訊異常故障處理對策

首先從修改數(shù)據(jù)集中器以太網(wǎng)口節(jié)點IP配置開始入手，在人機界面窗口上用FlashFXP軟件對SetRoute文件中的eth0和eth2進行重新編輯：

編輯完成后覆蓋原文件，再進入CMD運行窗口的SMUIP編輯環(huán)境下，用set set命令對eth2和eth0的IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關按照調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)給定的值進行重新配置，即：

配置完成后，將光標移至最下行，兩個Y后修改保存成功，退出CMD運行窗口。重新調(diào)出人機界面上的“系統(tǒng)工況”，發(fā)現(xiàn)主站3通訊恢復，實時數(shù)據(jù)管道和命令管道均顯示“通訊正?！保瑪?shù)據(jù)流量總包數(shù)在有規(guī)律地增加，增加頻率25幀/s。

運維人員與調(diào)度自動化科聯(lián)系，從調(diào)度PMU主站側(cè)ping廠站兩條PMU通道，均可以ping通，說明PMU上送數(shù)據(jù)鏈路已經(jīng)恢復正常。由于主站1和主站3兩條通道互為備用，在主站3啟用情況下，主站1自動為備用狀態(tài)，而此時調(diào)度只啟用了主站3通道，所以主站1顯示為“通訊未連接”屬正常狀態(tài)。

3 通訊故障處理原則

根據(jù)現(xiàn)場維護經(jīng)驗，很多時候設備通訊故障是由于設備硬件故障或連接通訊電纜松動等造成。為了快速定位現(xiàn)場故障，建議采用傳輸網(wǎng)絡分斷逐級排除的方法排除故障。首先保證裝置連接調(diào)度通訊的完整和正常，然后確認軟件配置和設置的正確，即確保通訊數(shù)據(jù)鏈路的正確和完整性。本次造成數(shù)據(jù)集中器與調(diào)度主站連接的網(wǎng)絡端口IP配置斷電重啟丟失，分析原因基本判定是因為數(shù)據(jù)中集中器CPU板上的電池故障引起，在更換電池重新配置IP后故障消除。處理此次故障的關鍵在于檢查并恢復eth0和eth2的IP配置，其中eth0、eth2分別對應數(shù)據(jù)集中器背面的LAN3、LAN2以太網(wǎng)口，eth1和eth3沒有用到，可以不修改，修改完成后通過set set命令檢查是否修改成功。

在PMU裝置通訊出現(xiàn)異常后的排查過程中可以采用多種方式：通過系統(tǒng)開出的報警信息定位；通過裝置狀態(tài)指示燈定位；通過簡單的測試命令來確定原因；通過同類硬件（或板件）的互換使用確定設備好壞等方法，多種方式結(jié)合應用，直到故障排除。

4 結(jié)束語

PMU裝置屬于重要的涉網(wǎng)設備，它在電力系統(tǒng)同步相量測量、暫態(tài)及動態(tài)過程的記錄和上送方面發(fā)揮著重要作用。本文詳述了某廠SMU-2型PMU裝置通訊出現(xiàn)異常的檢查、分析及處理過程，并結(jié)合現(xiàn)場實際維護工作總結(jié)出通訊故障的處理方法，對于各廠PMU裝置的運維具有一定的借鑒作用。

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TM73

B

1672-5387（2017）04-0057-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.04.017

2016-11-15

吳元（1986-），男，工程師，從事水電廠電氣設備技術管理工作。