PMU通信中斷故障及策略分析

李浩

（保定和易法電氣科技有限公司，河北 保定 071051）

1 PMU技術(shù)

1.1 PMU 技術(shù)簡介

PMU技術(shù)（同步相量測量單元）是一種進(jìn)行向量同步的測量、輸出和記錄的裝置，其本質(zhì)上是通過和電網(wǎng)主站實現(xiàn)實時通信，并通過相關(guān)通信協(xié)議的遵守，基于標(biāo)準(zhǔn)時鐘的信號同步策略，規(guī)避時鐘信號的守時能力。PMU技術(shù)可以為電力系統(tǒng)實現(xiàn)先進(jìn)感知和數(shù)據(jù)庫支持。該技術(shù)的應(yīng)用提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得利用后擾動數(shù)據(jù)評估系統(tǒng)的慣量成為可能。作為電力系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測的有效手段，PMU技術(shù)在電網(wǎng)運行中的應(yīng)用比較廣泛，而以內(nèi)網(wǎng)單網(wǎng)為例，如圖1所示，將同步時鐘同步到多個向量測量的子單元，再通過數(shù)據(jù)處理器統(tǒng)一分析，最終通過與通信設(shè)備、WAMS主站的聯(lián)系，實現(xiàn)整個PMU結(jié)構(gòu)的完整循環(huán)。該裝置(PMU)用于同步相量測量輸出和動態(tài)數(shù)據(jù)記錄裝置，可為電網(wǎng)廣域測量系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。廠站控測量單元由采集單元、數(shù)據(jù)集中處理單元、計時單元、人機(jī)界面和通信模塊組成。每個采集單元采集的電流、電壓、頻率、相角等相位通過通信模塊傳輸給數(shù)據(jù)。

1.2 PMU技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度的數(shù)據(jù)拓?fù)渑c案例分析

PMU技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度中的應(yīng)用還是非常廣泛的，一般是通過與主機(jī)房連接后，通過分布式光纖轉(zhuǎn)換器流向中央電力保護(hù)室，然后通過分布式光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)連接到其他電力調(diào)度室，如圖所示，以A市的某變電站通信系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)使用的是雙平面建設(shè)調(diào)試，中國電科院PAC2000系統(tǒng)。該系統(tǒng)在運行過程中，出現(xiàn)的問題如下：PMU主站和500千伏變電站（某一個單元）接入網(wǎng)絡(luò)通道連接異常。維護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)主站的通信狀態(tài)處于服務(wù)狀態(tài)，使管道連接成功，后，數(shù)據(jù)管道交替顯示“連接成功”和“正在連接”。如果出現(xiàn)通信故障問題，會嚴(yán)重影響本地居民的正常使用，造成局部停電的問題，給本地居民的正常生活產(chǎn)生一定的麻煩，而在實際的工程檢修中，也要根據(jù)常見的通信故障產(chǎn)生點分析故障來源，給出最優(yōu)的故障解決措施。

圖1 PMU技術(shù)整體運作流程

2 PMU系統(tǒng)故障分析與具體操作

2.1 PMU網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層故障

如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，首先需要分析的是PMU應(yīng)用層是否出現(xiàn)故障，根據(jù)PMU通信原理，數(shù)據(jù)管道的主站是服務(wù)器，監(jiān)聽tcp8000端口。因此，打開一個終端并執(zhí)行命令，代碼如下:telnet10.10.10.78000(40. 10.10.10.7)。

這是該變電站負(fù)責(zé)電力分公司PMU主站的IP地址，如果命令執(zhí)行的結(jié)果如下：

嘗試連接分公司的PMU服務(wù)站IP，如果能連接到該網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器地址，服務(wù)站轉(zhuǎn)義字符顯示連接被外部主機(jī)關(guān)閉，那么就代表主站8000端口已經(jīng)開通，表明申請流程已經(jīng)開始。如果在該檢查中發(fā)現(xiàn)是應(yīng)用層的故障，就需要重新連接該服務(wù)站IP，并再次重復(fù)以上代碼，直到執(zhí)行結(jié)果如上所示。

圖2 PMU數(shù)據(jù)系統(tǒng)流程

2.2 PMU網(wǎng)絡(luò)鏈路層故障

在該案例中，主要的故障原因是Ping命令故障，Ping命令是一種常見的網(wǎng)絡(luò)終端命令，通常用于與目標(biāo)主機(jī)的連通性的測試?；镜脑頌?，ping命令每秒發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，每個接收到的響應(yīng)都會打印一行輸出。用這樣的方法計算信號的往返時間，并顯示數(shù)據(jù)包是否丟失。在命令執(zhí)行后，系統(tǒng)會顯示一個簡短的統(tǒng)計效益，因為在該案例中，管道連接成功代表命令管道已成功建立，這表明網(wǎng)絡(luò)鏈路層正常。如果鏈路層出現(xiàn)故障，那么Ping命令也會發(fā)生故障。

常見的問題處理方法為，首先檢查協(xié)議是不是正確（采用的是X25協(xié)議、PPP協(xié)議或者FR協(xié)議）；其次是檢查工作方式，再者檢查鏈路層的幀格式；最后檢查整個鏈路層的地址映射。以PPP協(xié)議為例，檢查雙方的線路口令是不是設(shè)置正確，并進(jìn)行調(diào)試測試：

當(dāng)出現(xiàn)LCP協(xié)商成功以后轉(zhuǎn)為Down狀態(tài)，則解除故障。如果是X.25協(xié)議，無法連通ping的主要原因是沒有配置本地地址和對應(yīng)端口的地址映射。

2.3 信息加密裝置故障

如果懷疑是因為信息加密對PMU造成故障，那么可以暫時將縱向加密設(shè)備切換到旁路模式，如果信息能直接從交換機(jī)發(fā)送到路由器，不無需加密設(shè)備就能傳輸，則說明是加密裝置的故障。如果在切換模式以后，主站通信狀態(tài)、故障依然沒有解除，則需要再次尋找故障源頭。在檢修的時候需要注意的是，如果證明故障與縱向環(huán)路加密設(shè)備無關(guān)，需要先將加密設(shè)備恢復(fù)到正常操作狀態(tài)，以避免后期操作錯誤造成信息的泄漏。

2.4 收發(fā)指令故障

運行ping發(fā)出命令時，可以觀察在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實時交換機(jī)的相應(yīng)端口上，是不是出現(xiàn)發(fā)送和接收指示燈閃爍異常的問題，其表現(xiàn)就是閃爍不均勻，主要原因為，該系統(tǒng)中，PMU后臺管理機(jī)采用Linux操作系統(tǒng)，Ping包默認(rèn)大小為64BYTE，但是容易出現(xiàn)丟包的問題，觀察收發(fā)指示燈，在終端輸入以下命令:

連續(xù)發(fā)送測試包3分鐘，按Ctrl+C終止ping命令，得到ping命令

統(tǒng)計：

以上操作的意思是，3分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)送40kb的測試包，傳輸180個數(shù)據(jù)包，接收171個數(shù)據(jù)包，5%的數(shù)據(jù)包丟失。為了進(jìn)一步確定分組丟失范圍，可以進(jìn)行下一步操作，將丟包測試置于主機(jī)和交換機(jī)之間、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上，再次確認(rèn)故障的發(fā)生位置。以以上案例來看，PMU主機(jī)（測試網(wǎng)關(guān)為：40.100.67.254）和交換機(jī)中間的丟包率接近5%，這就是說明是因為收發(fā)指令造成了運行故障。造成收發(fā)指令的通信故障的原因，有以下2種，

（1）光功率測試光線的消耗量過大，整體的衰耗值大于正常值很多，這樣就需要更換備用的光線，并再次運行該指令，若顯示為：

則證明檢修成功。

（2）網(wǎng)線制作不規(guī)范或者網(wǎng)線接頭壓線問題，則需要檢查系統(tǒng)中相關(guān)部位的連接是否緊密，并圓滿解決相關(guān)問題。在相關(guān)的問題解決之后，需要對系統(tǒng)進(jìn)行再次檢測，只有在丟包率為0%且工作正常以后才視為檢修完畢。

3 結(jié)語

總之，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，不同地區(qū)之間的電網(wǎng)連接也越來越緊密。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，受系統(tǒng)自身和外部因素的影響，電網(wǎng)和電力設(shè)備發(fā)生故障的概率以及故障造成的損失也越來越大。對于電網(wǎng)的故障診斷，傳統(tǒng)的方法大多使用開關(guān)信息，即保護(hù)和斷路器的動作信息。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，綜合調(diào)度數(shù)據(jù)平臺在電網(wǎng)各方面的應(yīng)用將更加成熟。在此基礎(chǔ)上，不僅可以獲得保護(hù)、斷路器等開關(guān)信息，還可以做好國家配電網(wǎng)的優(yōu)化。未來PMU提供的高精度、高密度同步數(shù)據(jù)的規(guī)模將越來越大，加強(qiáng)對PMU技術(shù)的研究和分析，這是未來工作人員需要研究的重要課題。