變電站網(wǎng)絡(luò)通信中斷的原因及處理措施

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(1.六枝供電局，貴州 六盤水 553000；2.六盤水供電局，貴州 六盤水 553000)

1 引言

現(xiàn)代電力系統(tǒng)變電站“站內(nèi)”的通信，絕大多數(shù)都是通過以太網(wǎng)方式進(jìn)行的，以太網(wǎng)通信最明顯的優(yōu)點(diǎn)在于其單位時(shí)間內(nèi)傳輸信息速率快，信息量大，與早些年之前的串口通信，LON網(wǎng)通信、CAN網(wǎng)通信相比較，以太網(wǎng)通信傳輸速率與信息量成幾何倍數(shù)提高，很好的滿足了電力調(diào)度系統(tǒng)快速性、準(zhǔn)確性、可靠性要求，所以現(xiàn)在很多變電站的站內(nèi)通信均采用以太網(wǎng)方式。由于一些不可避免的客觀原因，比如設(shè)備原因、長(zhǎng)時(shí)間、滿負(fù)荷的運(yùn)行等，利用以太網(wǎng)通信的變電站在運(yùn)行過程中還是經(jīng)常性的會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通信中斷，這類缺陷比較多，而且頻發(fā)，有的是單設(shè)備局部性中斷，有的是全網(wǎng)整體性中斷。本文就通信中斷問題，依據(jù)作者在電力行業(yè)廠站端調(diào)度自動(dòng)化工作積累的經(jīng)驗(yàn)，提出一些見解。

2 變電站通信網(wǎng)絡(luò)

最為常見的變電站通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用率最高，一般用在2010年后新建的變電站(2010年指的作者所在單位普遍情況，地區(qū)差異不同，時(shí)間也不相同)?？偩€型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ǔ２捎肔ON網(wǎng)和CAN網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)，這在那些建設(shè)時(shí)間早，投運(yùn)較早的老變電站里比較常見。本文提到的變電站通信中斷，主要針對(duì)的是采用以太網(wǎng)組網(wǎng)的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因?yàn)楝F(xiàn)在變電站90%采用的是以太網(wǎng)技術(shù)，那些投運(yùn)時(shí)間久的，采用LON網(wǎng)與CAN網(wǎng)通信的老變電站，目前也已逐步改造為以太網(wǎng)通信。星型網(wǎng)絡(luò)是指以變電站的站控層交換機(jī)為中心，將變電站內(nèi)保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、計(jì)量裝置、公用測(cè)控裝置、交直流裝置等其它裝置所采集的信息(信號(hào))匯集，然后再由站控層交換機(jī)將這些信息上送至變電站后臺(tái)監(jiān)控機(jī)。此外，站控層交換機(jī)匯聚的信息，經(jīng)過遠(yuǎn)動(dòng)裝置再將該變電站所有信息上送至調(diào)度中心，這塊業(yè)務(wù)涉及的是廠站端與調(diào)度中心之間的通訊，屬于變電站“對(duì)外”通信，不屬于變電站站內(nèi)通信范疇，故而在此不作論述。變電站星型通信結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1中，保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、計(jì)量裝置、交直流裝置均屬于二次設(shè)備。保護(hù)裝置負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備如斷路器、變壓器的保護(hù)；測(cè)控裝置負(fù)責(zé)監(jiān)視一次設(shè)備的電流、電壓、有功、無功等；計(jì)量裝置負(fù)責(zé)電量采集；交直流裝置負(fù)責(zé)采集站內(nèi)直流屏電流、電壓信息。交換機(jī)將保護(hù)、測(cè)控等信息匯集在一起。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)通過對(duì)保護(hù)裝置，測(cè)控裝置等二次設(shè)備的監(jiān)視，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的監(jiān)控。示意圖僅僅只畫了一個(gè)框圖作為代表，現(xiàn)實(shí)的變電站中，裝置是很多的，所以需要傳輸?shù)男畔⒘亢艽?，特別是氣候惡劣、雷電交加引起保護(hù)動(dòng)作時(shí)，報(bào)文數(shù)量極大，甚至?xí)鹁W(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴導(dǎo)致全站通信癱瘓，以太網(wǎng)傳輸信息量大，速度快，可以滿足大量信號(hào)的傳輸。以110kV線路為例，1臺(tái)測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)一條110kV線路的電流、電壓、有功、無功監(jiān)視。220kV線路的保護(hù)雙套化配置，也就是如果是一條220kV線路，按照一套保護(hù)含主保護(hù)與后備(或輔助)保護(hù)計(jì)算的話，其保護(hù)裝置最少就是3臺(tái)，一個(gè)中型的220kV變電站，其保護(hù)、測(cè)控、交直流裝置粗略計(jì)算就是100臺(tái)以上，由此可見，其所需傳輸信息量的巨大程度。其中，帶箭頭的連接線的通信介質(zhì)均為網(wǎng)線，要將裝置與裝置連接起來，就需要用網(wǎng)線進(jìn)行連接。另外，如果保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、交直流監(jiān)測(cè)裝置與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)不屬于一個(gè)廠家的話，中間還要加裝——規(guī)約轉(zhuǎn)換器，因?yàn)槊總€(gè)廠家出于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、專利保護(hù)、利益驅(qū)使等原因，會(huì)采取自己的一套規(guī)約、模板建立一個(gè)變電站的通信，但是當(dāng)有其他廠家設(shè)備需要接入時(shí)，由于廠家與廠家之間的規(guī)約、模板、配置各不相同，就相當(dāng)于兩者之間語言不通，所以就需要加裝規(guī)約轉(zhuǎn)換器，從而起到一個(gè)“語言翻譯”的作用。

圖1 變電站通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

3 變電站通信中斷的常見現(xiàn)象

造成變電站通信中斷的原因很多，現(xiàn)象也不盡相同。常見的現(xiàn)象有：

a：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)與全站所有裝置通信中斷；

b：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)與站內(nèi)某個(gè)間隔，例如某條110kV測(cè)控裝置，或是某條220kV線路的保護(hù)裝置之間通信全部中斷；

c：變電站某間隔A網(wǎng)、或B網(wǎng)通信中斷；

d：從后臺(tái)監(jiān)控機(jī)可以ping通裝置，但是裝置信息無法上送，無報(bào)文；

e：信號(hào)上送上行通道無問題，下行通道有故障。

4 引起變電站通信中斷的原因

通信中斷的現(xiàn)象很多，原因也五花八門。通過分析原因，才能更好解決通信中斷問題。引起通信中斷的原因大致如下：

a：站控層交換機(jī)運(yùn)行時(shí)間太久，設(shè)備超期服役，設(shè)備老化，長(zhǎng)久運(yùn)行后死機(jī)造成通信中斷；

b：設(shè)備質(zhì)量差，運(yùn)行不穩(wěn)定，從而造成通信中斷；

c：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)網(wǎng)卡故障；

d：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)網(wǎng)口故障；

e：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)網(wǎng)絡(luò)IP地址設(shè)置錯(cuò)誤；

f：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(注意不是操作系統(tǒng))設(shè)置錯(cuò)誤；

g：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)至交換機(jī)、至裝置網(wǎng)線故障；

h：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)至交換機(jī)、至裝置網(wǎng)線水晶頭松動(dòng)，故障；

i：示意圖中保護(hù)、測(cè)控裝置網(wǎng)口故障；

j：示意圖中保護(hù)、測(cè)控裝置配置與設(shè)置錯(cuò)誤。

5 變電站通信中斷的處理措施及方法

通信中斷發(fā)生后，負(fù)責(zé)維護(hù)檢修的工程技術(shù)人員必須趕赴現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)造成通信中斷實(shí)際情況，找到造成通信中斷的實(shí)際原因，采取相應(yīng)的處理措施。所以，處理措施和解決辦法完全可以針對(duì)第4節(jié)的10個(gè)原因描述逐條進(jìn)行。以下 10個(gè)處理措施及辦法，與以上10個(gè)原因一一對(duì)應(yīng)。

針對(duì)4-a原因的解決方法：觀察站控層交換機(jī)有無異響，如有異響，可能是交換機(jī)風(fēng)扇故障，散熱不及時(shí)，導(dǎo)致交換機(jī)運(yùn)行異常，更換交換機(jī)風(fēng)扇，這樣還可以節(jié)約生產(chǎn)成本；如果無異響，或許是交換機(jī)運(yùn)行時(shí)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴導(dǎo)致通信中斷，重啟交換機(jī)觀察一下；如果還不行，那么可能就是交換機(jī)運(yùn)行時(shí)間太久，設(shè)備超期服役，設(shè)備老化，長(zhǎng)久運(yùn)行后死機(jī)造成通信中斷，此時(shí)需要更換新的交換機(jī)。

針對(duì)4-b原因的解決方法：有的廠家生產(chǎn)的交換機(jī)設(shè)備質(zhì)量的確差，只能更換其他品牌的交換機(jī)。

針對(duì)4-c原因的解決方法：更換后臺(tái)監(jiān)控電腦網(wǎng)卡。如是集成網(wǎng)卡，則需更換主板。

針對(duì)4-d原因的解決方法：更換后臺(tái)監(jiān)控電腦網(wǎng)卡。如是集成網(wǎng)卡，則需更換主板。

針對(duì)4-e原因的解決方法：修改后臺(tái)監(jiān)控電腦網(wǎng)絡(luò)IP地址。這里有個(gè)特殊情況，有的廠家如果在IP設(shè)置項(xiàng)目里面采用高級(jí)設(shè)置選項(xiàng)，設(shè)置過多IP地址，也會(huì)導(dǎo)致通信中斷，此時(shí)需要?jiǎng)h除多余IP地址。

針對(duì)4-f原因的解決方法：核實(shí)監(jiān)控電腦監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置是否錯(cuò)誤，主機(jī)與備機(jī)IP不同的設(shè)置等。

針對(duì)4-g原因的解決方法：采用新網(wǎng)線，重新連接后臺(tái)機(jī)與交換機(jī)，交換機(jī)與裝置。

針對(duì)4-h原因的解決方法：采用固定裝置，將水晶頭固定，或重做水晶頭。

針對(duì)4-i原因的解決方法：將保護(hù)測(cè)控裝置帶有網(wǎng)口的插件更換。

針對(duì)4-j原因的解決方法：檢查保護(hù)測(cè)控裝置的配置，如通訊地址，協(xié)議的奇，偶校驗(yàn)、傳輸波特率等。

6 結(jié)束語

不論造成通信中斷的原因有多少，筆者認(rèn)為解決通信中斷缺陷一個(gè)核心思想在于：“一切從實(shí)際出發(fā)”，尊重現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，觀察要仔細(xì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分析中斷原因，再采取相應(yīng)的處理措施與方法。