盧 剛，肖 靜，段建軍，楊曉濱

(山東電力集團公司檢修公司，山東 濟南 250021)

0 前言

當(dāng)前，隨著我國電力工業(yè)快速、持續(xù)的發(fā)展，各省級電網(wǎng)也得到了長足發(fā)展，超高壓電網(wǎng)500 kV變電站的容量和規(guī)模不斷增大，變電站綜合自動化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其對電網(wǎng)的生產(chǎn)、運行、維護產(chǎn)生了積極而深遠的影響，并且隨著技術(shù)的進步而得到不斷完善和發(fā)展。目前，山東省內(nèi)正在運行的29座500 kV變電站全部采用了綜合自動化計算機監(jiān)控系統(tǒng)。2009年10月建成投運的500 kV聞韶變電站就采用了基于IEC61850標準協(xié)議的分層分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)。結(jié)合該站綜合自動化系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和功能特點，對該站發(fā)生的一起典型的數(shù)據(jù)停止更新的故障進行了深入分析，提出了反措和改進建議。

1 變電站概況與計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 變電站概況

500 kV聞韶變電站是山東電網(wǎng)500 kV網(wǎng)架的重要組成部分，主要承擔(dān)著與山東主網(wǎng)聯(lián)系和功率交換的任務(wù)，是山東500 kV主網(wǎng)架中重要的樞紐變電站。該站500 kV電氣主接線采用3/2接線，500 kV出線6回；220 kV主接線為雙母線雙分段接線，220 kV出線16回；35 kV系統(tǒng)采用單母線接線。該站主變?nèi)萘繛?×750 MVA，采用三相一體自耦變壓器；500 kV，220 kV設(shè)備均采用GIS設(shè)備；35 kV設(shè)備采用敞開式設(shè)備；保護、監(jiān)控及自動裝置全部微機化并下放至就地保護室。

1.2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該變電站采用基于UNIX平臺的NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)在硬件架構(gòu)上遵循面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，采用分層、分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按橫向分為500 kV，220 kV，35 kV以及主變壓器部分，按縱向分為站控層、通信層和間隔層3層。在軟件架構(gòu)上，采用組件對象模型(COM)技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)進行系統(tǒng)設(shè)計，軟件采用C++、TCP/IP、OLEDB、SQL、DCOM、ActiveX等，具有良好的開放性。

該變電站應(yīng)用基于IEC61850的通信規(guī)約體系，實現(xiàn)保護信息和控制信息等的數(shù)字化通訊控制，使整個變電站的保護自動化系統(tǒng)提升到一個較高的水平，能滿足未來系統(tǒng)全信息化和升級方便的需求，并適應(yīng)未來若干年系統(tǒng)運行要求及電力系統(tǒng)信息化改造的要求，同時使系統(tǒng)易于擴展升級。500 kV聞韶變電站的綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 500 kV聞韶站監(jiān)控系統(tǒng)典型故障分析

2.1 故障概述

圖1 500 kV聞韶變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

500 kV聞韶變電站自2009年建成投運以來，其計算機監(jiān)控系統(tǒng)一直運行正常。2012-08-31T01:03，變電站運行人員發(fā)現(xiàn)該站監(jiān)控后臺所有母線電壓、線路負荷等遙測數(shù)據(jù)均為零，2號、3號主變及220 kV所有線路光字牌閃爍，實時告警報文停止上傳更新。變電站運行人員重啟工作站后，仍未解決問題。隨后，聯(lián)系監(jiān)控系統(tǒng)廠家，在廠家指導(dǎo)下檢查1號與2號服務(wù)器的通訊程序engine進程后，判斷為2號服務(wù)器的engine無法啟動。運行人員將2號服務(wù)器關(guān)機后，站內(nèi)操作員工作站數(shù)據(jù)恢復(fù)正常刷新。2012-09-01 T08:30，廠家技術(shù)人員到達現(xiàn)場對2號服務(wù)器開機啟動，發(fā)現(xiàn)engine啟動時需調(diào)用到的libacsi.so文件丟失。將該文件恢復(fù)后，可以啟動2號服務(wù)器的engine進程，啟動后檢測2號服務(wù)器的運行數(shù)據(jù)一切正常，站內(nèi)所有監(jiān)控恢復(fù)正常。

2.2 故障分析

該站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)采用單/雙10/100 M以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過10/100 M交換機構(gòu)建，SCADA功能采用雙機冗余熱備用，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步功能。在監(jiān)控后臺服務(wù)器主程序中，engine程序是服務(wù)器用于站內(nèi)設(shè)備通訊的主進程。在engine啟動過程中需要調(diào)用系統(tǒng)目錄/NS2000/lib/中的libacsi.so文件，在engine啟動之后則不會再調(diào)用該文件。

從2012-08-31凌晨聞韶站監(jiān)控后臺現(xiàn)場出現(xiàn)的情況來分析，2號服務(wù)器因為某些意外造成了engine進程的退出。這些意外包括機器意外掉電，或進程從網(wǎng)絡(luò)上收到因誤碼等原因?qū)е碌腻e誤報文等。而服務(wù)器的監(jiān)護進程監(jiān)測到engine進程退出后立即自動重新啟動engine進程，此時engine進程因為讀不到有效的libacsi.so文件導(dǎo)致啟動失敗，造成2號服務(wù)器實時數(shù)據(jù)無法正常更新。此前，1號服務(wù)器一直都是運行正常的，操作員站讀取的是主服務(wù)器的數(shù)據(jù)。當(dāng)2號服務(wù)器進程啟動異常后，無法判斷出網(wǎng)絡(luò)中已存在主服務(wù)器，故運行狀態(tài)由備服切為主服。操作員工作站隨即去讀取網(wǎng)絡(luò)中新的主服務(wù)器(即2號服務(wù)器)的數(shù)據(jù)，從而造成了操作員工作站遙測遙信都不刷新的情況。

在操作員站數(shù)據(jù)不刷新的這段時間，1號服務(wù)器本身的數(shù)據(jù)一直都是正常的，且自己作為主服務(wù)器在運行，因此網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了2臺主服務(wù)器，而操作員站讀取的是網(wǎng)絡(luò)中最新升為主服務(wù)器的2號服務(wù)器的數(shù)據(jù)。故障情況發(fā)生后，運行人員在廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下，在關(guān)閉2號服務(wù)器，操作員站重新尋找網(wǎng)絡(luò)中的主服務(wù)器即1號服務(wù)器，并正確讀取到1號服務(wù)器的數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)更新就恢復(fù)正常。而2號服務(wù)器系統(tǒng)目錄/NS2000/lib/中的libacsi.so文件的丟失，則有可能是由于系統(tǒng)程序錯誤或維護人員誤刪除所導(dǎo)致。

2.3 故障反措

聞韶站計算機監(jiān)控系統(tǒng)2號服務(wù)器發(fā)生軟件故障，導(dǎo)致運行人員在故障當(dāng)日凌晨對全站設(shè)備失去監(jiān)控，暴露出該站計算機監(jiān)控系統(tǒng)本身在主備機切換機制方面存在設(shè)計缺陷以及變電站在運行管理上存在問題。因此，必須在對故障進行深入分析的基礎(chǔ)上采取積極有效的預(yù)防措施。

(1) 聞韶站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)雙網(wǎng)配置的目的是完成負荷平衡及熱備用雙重功能。在雙網(wǎng)正常的情況下，雙網(wǎng)以負荷平衡工作，保證實時系統(tǒng)的可靠性，而SCADA服務(wù)器負責(zé)整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和管理，保持實時數(shù)據(jù)庫的最新最完整備份，負責(zé)組織各種歷史數(shù)據(jù)并將其保存在歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。理論上，當(dāng)某一臺SCADA服務(wù)器故障時，系統(tǒng)將自動進行切換，切換時間小于30 s。當(dāng)出現(xiàn)聞韶站所發(fā)生的某臺服務(wù)器進程啟動異常后無法判斷出網(wǎng)絡(luò)中已存在主服務(wù)器并自動將運行狀態(tài)由備服切為主服的情況時，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)增加心跳機制的邏輯判斷。一旦在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)2臺主服務(wù)器的情況，就自動打開終端窗口并啟動STOP命令，強制停止其中1臺服務(wù)器的進程，確保網(wǎng)絡(luò)中始終只有1臺主服務(wù)器。同時，系統(tǒng)還應(yīng)增加自監(jiān)測功能，提供相應(yīng)的告警提示給運行人員，使其能對計算機系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定進行在線監(jiān)測，能夠在線診斷系統(tǒng)硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)的運行情況，一旦發(fā)生異?；蚬收蠎?yīng)立即發(fā)出告警信號并提供相關(guān)信息。

(2) 聞韶站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件布局方案，是按照《國家電網(wǎng)公司輸變電工程500 kV變電站二次系統(tǒng)部分典型設(shè)計》要求設(shè)計的。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器和操作員工作站采用機架式服務(wù)器，組屏(柜)布置，放置于計算機通信機房，服務(wù)器在屏(柜)上設(shè)置維護用機架式顯示器，操作員工作站經(jīng)KVM延長器的方式延長至主控室。這種方式下，運行人員在主控室只能查詢和維護操作員工作站的內(nèi)容，而無法掌握服務(wù)器的運行情況。當(dāng)主控室內(nèi)操作員站顯示器數(shù)據(jù)不刷新時，站內(nèi)運行人員就會誤以為全站數(shù)據(jù)中斷。如果運行人員能夠在主控室監(jiān)視到服務(wù)器的信息，就不會導(dǎo)致對監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況發(fā)生錯誤判斷。因此，計劃對該站計算機通信機房內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器屏進行改造，通過2臺服務(wù)器KVM延長的方式，將其顯示器放置于主控室，使運行人員能夠全面掌握監(jiān)控系統(tǒng)的運行工況，解決因服務(wù)器發(fā)生問題而操作員工作站不能監(jiān)盤和及時消缺的問題。

3 結(jié)束語

變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，它擔(dān)負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行起著舉足輕重的作用。隨著數(shù)字化變電站技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，對變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性、保障實時數(shù)據(jù)的準確性和及時性都提出了越來越高的要求。變電站綜合自動化系統(tǒng)不僅要滿足站內(nèi)值班監(jiān)控的要求，還要滿足各級調(diào)度部門對信息的實時性、準確性的要求，以及“大運行”體系下集控建設(shè)對站內(nèi)設(shè)備控制和操作的可靠性要求，所以監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計以及信息流的合理流向問題都是需要進一步研究和探討的課題。