變電站遠(yuǎn)動裝置遙信誤發(fā)原因分析及優(yōu)化

曾王杰+鄭文棋+張東明+周立輝

摘 要：遠(yuǎn)動裝置負(fù)責(zé)采集變電站的信息并發(fā)送給調(diào)度。在無任何故障的情況下，華東調(diào)度端接收到某500 kV變電站主變跳閘及事故總信號。該文通過現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)分析裝置、調(diào)度端工作過程進(jìn)行分析，最終確定該次信息誤發(fā)原因為遠(yuǎn)動裝置在重新連接調(diào)度的情況下，會補發(fā)緩沖區(qū)SOE報文的機(jī)制導(dǎo)致。該文提出通過對遠(yuǎn)動機(jī)發(fā)送機(jī)理改進(jìn)和調(diào)度端接收報文處理優(yōu)化來避免此類誤報信號的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：誤遙信 遠(yuǎn)動裝置 報文分析

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0035-03

電力系統(tǒng)發(fā)展、通信技術(shù)的成熟，促使變電站綜合自動化的普及應(yīng)用。監(jiān)控和調(diào)度對變電站內(nèi)信息數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)對變電站的全方位控制和監(jiān)視。同時，遠(yuǎn)動系統(tǒng)的誤采集、誤遙信會干擾監(jiān)控員和調(diào)度員的正確判斷，及時研究誤遙信的原因并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施是提高電力系統(tǒng)自動化穩(wěn)定性的重要手段。

1 誤遙信事件概述

根據(jù)以往的經(jīng)驗，造成誤遙信的原因有很多，如遙信觸點抖動或接觸不良、遙信電源不穩(wěn)定、傳輸通道不穩(wěn)定、電磁干擾等[1-3]，以上這些都是硬件上的問題造成誤遙信。針對以上問題，經(jīng)過研究，也提出了相應(yīng)的處理措施[1-4]。該文分析了調(diào)度端前置機(jī)主備切換造成誤遙信的原因并提出優(yōu)化方案。

當(dāng)日15時28分，華東網(wǎng)調(diào)前置機(jī)收到某500 kV變電站2號主變高壓側(cè)5011開關(guān)、5012開關(guān)分合閘以及全站事故總等信號，智能告警模塊生成變電站事故跳閘信息?，F(xiàn)場運行人員檢查監(jiān)控后臺，未發(fā)現(xiàn)事故跳閘相關(guān)信號；現(xiàn)場檢查2號主變間隔設(shè)備均運行正常；浙江省監(jiān)控中心也未收到2號主變間隔相關(guān)異常信號；檢查變電站NSC332遠(yuǎn)動一裝置轉(zhuǎn)發(fā)表5011、5012開關(guān)位置為合位；2號主變高壓側(cè)5011開關(guān)、5012開關(guān)現(xiàn)場實際合位。綜上信息判斷：華東前置機(jī)收到誤遙信信號。

2 誤遙信原因分析

由于只有華東網(wǎng)調(diào)前置機(jī)收到誤遙信信號，進(jìn)而對其鏈路進(jìn)行排查分析。

2.1 遠(yuǎn)動通道結(jié)構(gòu)

華東自動化第一平面前置機(jī)有2臺，前置機(jī)一10.30.13.1為值班機(jī)，前置機(jī)二10.30.13.2為備班機(jī)，前置機(jī)前面連接有縱向加密裝置，變電站端遠(yuǎn)動一通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)與2臺前置機(jī)連接，如圖1所示。

2.2 遠(yuǎn)動通信過程回溯與報文解析

調(diào)閱變電站現(xiàn)場安裝的EPA（Easy Protocol Analyzer）調(diào)控信息記錄裝置的歷史報文，檢查15時28分前后遠(yuǎn)動通信情況。

詳細(xì)分析此次事件的數(shù)據(jù)傳輸，其過程主要由幾個步驟組成：（1）正常運行模式，華東前置機(jī)一與變電站遠(yuǎn)動機(jī)一通信；（2）華東前置機(jī)一鏈路斷鏈，與遠(yuǎn)動機(jī)一中斷；（3）華東前置機(jī)二與遠(yuǎn)動機(jī)一建立連接；（4）華東前置機(jī)一鏈路恢復(fù)，前置機(jī)二與遠(yuǎn)動機(jī)一斷開連接；（5）華東前置機(jī)一恢復(fù)與遠(yuǎn)動機(jī)一連接，其詳細(xì)傳輸過程如下。

（1）華東前置值班機(jī)一總召正常。15：28之前，遠(yuǎn)動機(jī)一10.30.95.4與華東前置值班機(jī)一1通信正常，每15分鐘響應(yīng)總召一次正常。

（2）遠(yuǎn)動機(jī)一與華東前置值班機(jī)一在15：27：03.351至15：28：55.789之間TCP連接中斷。15：27：18.283遠(yuǎn)動機(jī)一向華東前置值班機(jī)一發(fā)送I幀序號24265（92 BD）報文：68 12 92 BD C6 94 0D 01 03 00 01 00 0C 40 00 00 00 BE 43 00，后面在15：27：32.635和15：28：01.371繼續(xù)補發(fā)I幀序號24265（92 BD）報文，三次補發(fā)信號內(nèi)容一樣。說明第一個發(fā)送I幀序號24265時，通道已中斷。

（3）15：27：43.410華東前置值班機(jī)二向動機(jī)一開始發(fā)TCP連接（標(biāo)識：A0 02），之前沒有TCP連接。報文：00 60 E9 19 4E A6 00 0F E2 61 3E BA 08 00 45 80 00 3C B1 27 40 00 3D 06 0B D3 0A 1E 0D 02 0A 1E 5F 04 A3 4E 09 64 6C A9 82 F9 00 00 00 00 A0 02 16 D0 C7 A3 00 00 02 04 05 B4 04 02 08 0A 19 17 33 DE 00 00 00 00 01 03 03 07。隨后15：27：43：410遠(yuǎn)動機(jī)一向華東前置值班機(jī)二發(fā)送TCP連接確認(rèn)報文（標(biāo)識：A0 12），報文：00 0F E2 61 3E BA 00 60 E9 19 4E A6 08 00 45 00 00 3C 00 00 40 00 40 06 BA 7A 0A 1E 5F 04 0A 1E 0D 02 09 64 A3 4E BD E0 1A 32 6C A9 82 FA A0 12 38 90 5E 9B 00 00 02 04 05 B4 04 02 08 0A B4 0E BB 17 19 17 33 DE 01 03 03 05。之后遠(yuǎn)動機(jī)一與華東前置值班機(jī)二之間開始握手連接成功，開始順序發(fā)送I幀報文。

（4）15：28：19：953華東前置值班機(jī)二與遠(yuǎn)動機(jī)一的TCP連接中斷，報文中有TCP中斷標(biāo)識“FIN”（80 11），報文：00 60 E9 19 4E A6 00 0F E2 61 3E BA 08 00 45 80 00 34 CE 63 40 00 3D 06 EE 9E 0A 1E 0D 02 0A 1E 5F 04 A5 A3 09 64 27 58 9E 6C 60 5E 79 0A 80 11 01 F5 37 DA 00 00 01 01 08 0A 19 17 57 8E B4 0F 49 C1。說明華東前置機(jī)二與遠(yuǎn)動機(jī)一中斷連接。

（5）15：28：55：788華東前置值班機(jī)一向遠(yuǎn)動機(jī)一開始發(fā)TCP連接（標(biāo)識：A0 02），報文：00 60 E9 19 4E A6 00 0F E2 61 3E BA 08 00 45 80 00 3C 36 69 40 00 3D 06 86 92 0A 1E 0D 01 0A 1E 5F 04 A8 CB 09 64 27 F2 6E 16 00 00 00 00 A0 02 16 D0 5D FE 00 00 02 04 05 B4 04 02 08 0A B2 39 58 7F 00 00 00 00 01 03 03 07。隨后15：28：55：789遠(yuǎn)動機(jī)一向華東前置值班機(jī)一發(fā)送TCP連接確認(rèn)報文（標(biāo)識：A0 12）：00 0F E2 61 3E BA 00 60 E9 19 4E A6 08 00 45 00 00 3C 00 00 40 00 40 06 BA 7B 0A 1E 5F 04 0A 1E 0D 01 09 64 A8 CB BA 0D 8C 8A 27 F2 6E 17 A0 12 38 90 6B B5 00 00 02 04 05 B4 04 02 08 0A B4 0F D5 D1 B2 39 58 7F 01 03 03 05。之后遠(yuǎn)動機(jī)一與華東前置值班機(jī)一之間握手連接成功，開始順序發(fā)送I幀報文。endprint

2.3 補發(fā)報文時間與內(nèi)容分析

變電站遠(yuǎn)動機(jī)一與華東前置一中斷后，開始與華東前置二連接通信，補發(fā)遠(yuǎn)動機(jī)一緩存區(qū)內(nèi)的SOE（Sequence Of Event，事件順序記錄）信號。

當(dāng)遠(yuǎn)動機(jī)一與華東前置二握手確認(rèn)后，連續(xù)發(fā)送I幀報文，開始發(fā)送內(nèi)容2017年1月12日16：20：44的2號主變220 kV側(cè)開關(guān)合位，共發(fā)送124幀數(shù)據(jù)，最后一幀數(shù)據(jù)內(nèi)容為2017年1月29日4：00：00：000時脈沖。期間發(fā)送的內(nèi)容有2號主變220 kV側(cè)開關(guān)分位、全站事故總、5012開關(guān)分位、5011開關(guān)分位等信號。查閱檢修記錄和監(jiān)控后臺記錄查證，信號產(chǎn)生時間正是該變電站2號主變檢修期間，補發(fā)的信號為檢修工作產(chǎn)生的調(diào)試信號和時脈沖信號。

3 誤遙信原因分析

遠(yuǎn)動裝置通信斷鏈后，恢復(fù)連接并啟動數(shù)據(jù)傳輸時，要求補傳緩沖區(qū)中未上傳的SOE信號，不傳COS（Changed Of State狀態(tài)變位）遙信，目的是將遠(yuǎn)動通道中斷期間變電站內(nèi)發(fā)生的重要事件信號補傳給調(diào)度端，以免遺漏重要信息，補傳信號僅限SOE，只會在告警窗顯示；不補傳COS變位遙信即不會關(guān)聯(lián)畫面開關(guān)、刀閘位置與光字牌，以免變位閃爍影響正常監(jiān)控。

對于NSC300系列遠(yuǎn)動裝置，緩存區(qū)可以保存1萬條SOE信息，當(dāng)緩存存滿后，滾動替換最早的記錄。每臺遠(yuǎn)動與調(diào)度多臺前置機(jī)連接，只有當(dāng)與預(yù)定的所有前置機(jī)斷開連接后才會啟動補發(fā)程序。

遠(yuǎn)動裝置補傳緩沖區(qū)SOE信號是誤遙信事件的直接原因。該變電站遠(yuǎn)動機(jī)一與華東前置機(jī)二一直處于通道中斷狀態(tài)，由于華東前置機(jī)一加密裝置重啟，導(dǎo)致前置機(jī)一暫時中斷，2017年15：27：43華東前置機(jī)二發(fā)起TCP連接并成功啟動遠(yuǎn)動104數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)動機(jī)一在響應(yīng)總召喚后，補傳發(fā)送緩沖區(qū)滯留的未上傳SOE信號，是依據(jù)上述技術(shù)要求的正確行為。

4 補傳機(jī)制優(yōu)化

從現(xiàn)象看，遠(yuǎn)動裝置SOE信號補傳機(jī)制比較簡單粗糙，判別方式不夠嚴(yán)密，出現(xiàn)了補傳一段時間SOE事件信息，這種不合理的處置方式直接導(dǎo)致主站端智能告警出現(xiàn)誤判事故跳閘事件的發(fā)生。

4.1 主站端應(yīng)該根據(jù)時間信息，甄別并丟棄老舊信息

遠(yuǎn)動補傳SOE遙信信號都帶有時標(biāo)信息，能夠容易辨別其信號的時間價值，主站端可以根據(jù)時標(biāo)等信息進(jìn)一步完善不良數(shù)據(jù)的辨別機(jī)制，可以有效地避免誤判電網(wǎng)事故事件的發(fā)生。

4.2 進(jìn)一步論證并優(yōu)化完善遠(yuǎn)動裝置補傳SOE機(jī)制

采取相應(yīng)技術(shù)措施，以時間參數(shù)限定SOE補傳觸發(fā)條件，僅補傳一定時間內(nèi)發(fā)生的SOE事件信號，或以時間參數(shù)觸發(fā)清除SOE緩沖區(qū)信息，同時考慮在補傳SOE信息增加品質(zhì)位以區(qū)別實時信息與“老舊”信息等。

4.3 調(diào)度端對雙主機(jī)運行模式的前置機(jī)進(jìn)行同步管理

雙主機(jī)運行模式下，將一臺前置機(jī)收到的信息與另一臺前置機(jī)之前已經(jīng)接收到的信息進(jìn)行核對，經(jīng)過確認(rèn)后將已經(jīng)接收的信息丟棄不處理。

5 結(jié)語

電力系統(tǒng)調(diào)度數(shù)據(jù)誤遙信的原因較多，有硬件上的原因，有干擾原因，也有軟件設(shè)置上的原因。該文闡述的誤遙信事件原因比較隱蔽，分析查找難度大。通過對調(diào)度數(shù)據(jù)報文的解析，查找出誤遙信的根本原因，并提出通過改進(jìn)遠(yuǎn)動機(jī)的補傳機(jī)制，優(yōu)化調(diào)度前置機(jī)的信息處理方式來解決此類問題，以完善遠(yuǎn)動系統(tǒng)信息可靠性，提高工作效率，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

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