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        淺析變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常的處理方法

        2014-03-06 11:42:48吳偉力
        機電信息 2014年36期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)線規(guī)約測控

        吳偉力

        (廣東電網(wǎng)公司珠海供電局,廣東 珠海519000)

        0 引言

        隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大,供電企業(yè)需要建設(shè)大量安全、可靠的現(xiàn)代化綜合自動化變電站。通信網(wǎng)絡(luò)作為變電站自動化系統(tǒng)的重要組成部分,它通過收集站內(nèi)的保護(hù)、測控以及各種智能設(shè)備的信息,來構(gòu)建電力系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng),實現(xiàn)了變電站真正的無人值守。

        目前珠海地區(qū)的變電站運行維護(hù)模式采用的是巡維中心模式,運行人員24h在中心站值班,子站若出現(xiàn)異?;蚴鹿?,集控中心再通知中心站運行人員到站處理。據(jù)統(tǒng)計,珠海變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常的比例占總異常的30%左右,運行人員由于缺乏自動化通信知識,對此類異常常束手無策。變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常,按照規(guī)定此時變電站值班方式應(yīng)轉(zhuǎn)為有人值班,等待自動化班來消缺處理后,運行人員才能離開變電站,這嚴(yán)重影響運行人員的日常工作安排。

        本文首先簡要闡述目前流行的2種變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn):IEC60870-5-103規(guī)約(以下簡稱103規(guī)約)和IEC61850,再從變電運行維護(hù)的角度,分析監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)組成以及通信異常的原因及處理方法,方便運行人員掌握簡單的通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)知識和方法,減少運行人員遇到此類問題駐站值班時間,同時減少自動化人員到站消缺處理次數(shù),為供電企業(yè)節(jié)約大量的人力和物力成本。

        1 103規(guī)約和IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

        變電站內(nèi)的繼電保護(hù)、測控以及各種智能設(shè)備可能來自不同的生產(chǎn)廠家,這些廠家的通信協(xié)議和通信規(guī)約不一致,使不同廠家的設(shè)備不能互聯(lián),嚴(yán)重影響變電站綜合自動化通信的實時性,阻礙了綜合自動化的發(fā)展。為此,IECTC-57技術(shù)委員會先后制定出了103規(guī)約和IEC61850標(biāo)準(zhǔn),使得不同繼電保護(hù)、測控以及各種智能設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的實時互聯(lián)。

        103規(guī)約屬于問答式(POLLING),是IECTC-57技術(shù)委員會在IEC60870-5系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同應(yīng)用情況下的不同要求制定的配套標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)約采用非平衡傳輸,控制系統(tǒng)組成主站,繼電保護(hù)設(shè)備(或間隔單元)為從站(子站)。該協(xié)議的特點是詳細(xì)地描述了遙測、遙信、遙脈、遙控、保護(hù)事件信息、保護(hù)定值、錄波等數(shù)據(jù)傳輸格式和傳輸規(guī)則,可以滿足變電站傳輸保護(hù)和監(jiān)控的信息[1]。

        IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是國際電工委員會結(jié)合新技術(shù)的發(fā)展參考多個國家的建議發(fā)布的關(guān)于變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn),為變電站自動化系統(tǒng)提供了系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)面向?qū)ο蟮慕7椒?,與103規(guī)約相比具有突出的技術(shù)特征:(1)提出SAS功能邏輯劃分概念;(2)使用面向?qū)ο蠼<夹g(shù);(3)使用抽象通信服務(wù)接口(ACSI)、特殊通信服務(wù)映射(SCSM)技術(shù);(4)基于 XML規(guī)定了變電站IDE配置描述(SCL)[2]。

        變電站通信網(wǎng)絡(luò)103規(guī)約兼容性好,目前仍然被廣泛應(yīng)用,然而采用面向?qū)ο蠼<夹g(shù)和分層分布技術(shù),具有互操作性的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)以其不可取代的優(yōu)勢,勢必成為今后變電站自動化系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),并被廣泛使用[1]。由于目前眾多廠商的產(chǎn)品都采用了103規(guī)約,要馬上替換成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)成本太高,而且也很不現(xiàn)實。所以,在今后的一段時間內(nèi)會出現(xiàn)兩種標(biāo)準(zhǔn)共同使用的情況,但筆者認(rèn)為103規(guī)約最終會被IEC61850標(biāo)準(zhǔn)所取代。

        2 變電站自動化監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)

        變電站綜合自動化系統(tǒng)一般采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),可靠性高,站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)連接各設(shè)備層,使獨立的各自分散的設(shè)備形成協(xié)同工作的有機總體,并與外部系統(tǒng)緊密相連。變電站一般采用以太網(wǎng)作為監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò),以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度快,完全滿足變電站對大量設(shè)備實時可靠監(jiān)控的要求。變電站間隔裝置直接接入以太網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)熱冗余配置,監(jiān)控A網(wǎng)、監(jiān)控B網(wǎng)雙網(wǎng)運行以提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。圖1為變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)示意圖。

        圖1 變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

        變電站內(nèi)繼電保護(hù)、測控裝置、其他智能設(shè)備,一般也設(shè)置A網(wǎng)、B網(wǎng)兩個通信端口,通過RJ-45網(wǎng)線分別接入主控室網(wǎng)絡(luò)柜(或交換機柜)上的監(jiān)控通信A網(wǎng)、監(jiān)控B網(wǎng)通信交換機上,如圖2所示。

        2.1 監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)兼容性

        為了保證變電站各二次設(shè)備通信的兼容性,一般測控設(shè)備與后臺監(jiān)控軟件選擇同一廠家,設(shè)備的二次保護(hù)也盡量選擇與監(jiān)控設(shè)備相同的廠家。因此,運行人員在處理變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常時首先應(yīng)判斷測控裝置是哪個廠家,目前珠海供電局的測控裝置主要有3種型號:四方CSI-200E測控裝置、國電南瑞NSD500測控裝置、國電自動化PSR661測控裝置。為了方便后面的論述和解釋說明,本文選取四方廠家作為監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)搭建平臺,其余廠家類似處理。

        圖2 變電站監(jiān)控通信;網(wǎng)、>網(wǎng)交換機

        2.2 兼容二次設(shè)備的接入

        測控裝置和后臺采用四方廠家,則該變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)兼容四方廠家的二次設(shè)備。四方的所有繼電保護(hù)裝置和測控裝置后面都有通信A網(wǎng)、B網(wǎng)接口,經(jīng)RJ-45網(wǎng)線直接接入主控室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備柜的交換機上(即全站監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng))。

        2.3 其他非兼容性二次設(shè)備的接入

        變電站除四方以外廠家的二次裝置(如南瑞保護(hù)裝置、奧特迅直流系統(tǒng)等),由于通信規(guī)約與四方不太兼容,不能直接接入主控室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備柜監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng),需通過RS485、RS232或RJ-45網(wǎng)線等方式接入四方的CSM-320E網(wǎng)絡(luò)管理機進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換,再接入全站監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng)。

        2.4 10kV高壓室二次設(shè)備的接入

        變電站10kV高壓室為了通信的兼容性和穩(wěn)定性,原則上選擇的繼電保護(hù)裝置一般和本變電站測控裝置、后臺廠家是同一廠家。高壓室全部二次設(shè)備的通信A網(wǎng)、B網(wǎng)接口分別經(jīng)RJ-45網(wǎng)線直接接入10kV高壓室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備柜上的高壓室A網(wǎng)、B網(wǎng)交換機進(jìn)行匯總,交換機再經(jīng)光纖接入全站的監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng)交換機。

        2.5 監(jiān)控后臺電腦的接入

        變電站每臺監(jiān)控后臺電腦一般配置雙網(wǎng)卡用于監(jiān)控A網(wǎng)、B網(wǎng)的通信及操作,分別經(jīng)RJ-45網(wǎng)線直接接入全站的監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng)交換機。

        3 二次設(shè)備通信電纜走向查找

        運行人員處理二次設(shè)備監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常時,經(jīng)常要查找通信電纜走向,確定連接監(jiān)控通信網(wǎng)交換機的是哪個端口。具體步驟如下:(1)在二次保護(hù)裝置后面查找通信接口上的電纜所掛的標(biāo)示小牌,標(biāo)示小牌上顯示這根電纜的起點和終點,通過標(biāo)示小牌上終點位置,運行人員可確定通信電纜連到哪個保護(hù)屏,如圖3所示:110kV珠蘭甲線A網(wǎng)的網(wǎng)線連至網(wǎng)絡(luò)屏A 10P上。(2)到相應(yīng)的10P網(wǎng)絡(luò)屏A查找相應(yīng)的110kV珠蘭甲線A網(wǎng)及相應(yīng)連接到交換機的哪個端口上,如圖4所示:第5端口上。(3)在保護(hù)屏10P屏正面,通過檢查監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)交換機端口5的運行燈是否正常閃爍,來判斷對應(yīng)二次設(shè)備的通信是否正常,如圖5所示。

        圖3 珠蘭甲線通信電纜走向標(biāo)示牌

        圖4 交換機&端口標(biāo)示小牌

        圖5 監(jiān)控交換機指示燈圖

        4 處理實例

        4.1 110kV新涌站通信異常處理實例

        110kV新涌站測控裝置采用四方廠家產(chǎn)品。當(dāng)集控通知110kV新涌站直流系統(tǒng)通訊中斷時,運行人員可先到站內(nèi)確認(rèn)直流設(shè)備(14P、19P、21P、22P屏)正常,無異常信號。可初步確認(rèn)主控室1P公用測控屏中網(wǎng)絡(luò)管理機(型號CSM-320E)或直流監(jiān)控器通信出了問題。向調(diào)度申請掉電復(fù)歸CSM-320E或直流監(jiān)控器,等待一陣后可恢復(fù)正常,若還不行或重復(fù)出現(xiàn),應(yīng)通知自動化到站處理。

        4.2 220kV南屏站通信異常處理實例

        220kV南屏站建成于1996年,是全國第一套220kV綜合自動化變電站,經(jīng)過近20年斷斷續(xù)續(xù)的升級改造,站內(nèi)保護(hù)配置復(fù)雜、多樣。目前站內(nèi)測控裝置是四方廠家產(chǎn)品,主變保護(hù)、母差保護(hù)、某幾條220kV、110kV線路采用的是南瑞(深南瑞)繼保的產(chǎn)品。這些非四方的繼電保護(hù)產(chǎn)品需要經(jīng)過四方的網(wǎng)絡(luò)管理機CSM-320E進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換后,再接入南屏站全站的監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng)。

        當(dāng)集控通知220kV南屏站后臺報多個南瑞(深南瑞)繼保裝置A網(wǎng)、B網(wǎng)同時通訊中斷時,后臺報文信息如圖6所示。運行人員檢查現(xiàn)場對應(yīng)保護(hù)裝置正常,則可考慮四方的網(wǎng)絡(luò)管理機CSM-320E由于長時間運行死機所致??蓢L試在88P公用柜一將“CSM 320E網(wǎng)絡(luò)信息管理與控制裝置”掉電復(fù)歸,若還不行或重復(fù)出現(xiàn),應(yīng)通知自動化到站處理。

        圖6 監(jiān)控通信中斷后臺報文信息

        4.3 110kV紅山站通信異常處理實例

        110kV紅山站主變、10kV線路保護(hù)、測控裝置均使用四方產(chǎn)品,這些四方二次設(shè)置經(jīng)RJ-45網(wǎng)線直接接入全站監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng)。

        當(dāng)集控通知!1主變高后備保護(hù)A網(wǎng)、B網(wǎng)通信中斷時。運行人員首先檢查后臺是否也出現(xiàn)同樣信號,再檢查!1主變高后備保護(hù)后面的A網(wǎng)、B網(wǎng)接口燈是否閃爍,不閃爍表示與監(jiān)控A網(wǎng)、B網(wǎng)通信已經(jīng)不暢。處理步驟:(1)檢查!1主變高后備保護(hù)后面插拔網(wǎng)線接口是否松動,重新插拔下網(wǎng)線。(2)在主控室網(wǎng)絡(luò)柜上檢查交換機上的網(wǎng)線插口對應(yīng)的燈是否正常閃爍,重新插拔網(wǎng)線或更換相應(yīng)的接口。若還不行或重復(fù)出現(xiàn),應(yīng)通知自動化到站處理。

        4.4 其他需注意事項

        運行人員在處理變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常時,還應(yīng)注意如下事項:(1)網(wǎng)絡(luò)信息管理裝置也叫通信規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置,該裝置掉電復(fù)歸不影響相關(guān)保護(hù)的正常運行,但是掉電前應(yīng)向調(diào)度申請。(2)繼電保護(hù)裝置掉電復(fù)歸前應(yīng)向調(diào)度申請,并退出相關(guān)出口壓板,復(fù)電后應(yīng)投回相關(guān)出口壓板。(3)若幾次掉電都無法復(fù)歸信號,應(yīng)立即通知自動化到站處理,以免延誤處理時間。

        5 結(jié)語

        本文從運行人員角度分析了變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常的原因以及處理方法,處理方法簡潔明了,并舉實例進(jìn)行說明、驗證,有利于運行人員掌握監(jiān)控通信異常的相關(guān)知識,提高處理此類問題的能力,同時能減少自動化人員到站消缺處理的次數(shù),為供電企業(yè)節(jié)約大量的人力和物力成本,該處理方法值得在變電站運行維護(hù)領(lǐng)域大力推廣。

        [1]樊陳,陳小川.IEC61850和IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)的比較[J].東北電力技術(shù),2006(9):47~49

        [2]譚文恕.變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850介紹[J].電網(wǎng)技術(shù),2001(25):8~11,15

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