劉慧 黃凱 王宇飛

摘 要：變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)為調(diào)度控制中心提供實(shí)時數(shù)據(jù)，對站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。近年來，隨著無人值班變電站的建設(shè)和發(fā)展，變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)的重要性日益凸顯，其運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)、設(shè)備的安全運(yùn)行。筆者結(jié)合日常工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了變電站的遠(yuǎn)動系統(tǒng)及其工作原理，重點(diǎn)分析了幾起變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)通訊頻繁中斷的原因，對類似故障具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：變電站;遠(yuǎn)動系統(tǒng);通訊中斷

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0051-03

Analysis and Treatment of Frequent Interruption of?Substation Telecontrol System

Abstract： The substation telecontrol system provides real-time data for the dispatch control center to monitor and control the running equipment in the station. In recent years， with the construction and development of unattended substations， the importance of substation telecontrol systems has become increasingly prominent， and the reliability of its operation is directly related to the safe operation of power grids and equipment. Combining with the daily work experience， the author introduced the telecontrol system of substation and its working principle， and emphatically analysed the reasons for frequent interruption of communication in several substation telecontrol systems， which had certain guiding significance for similar faults.

Keywords： substation;telecontrol system;communication interruption

隨著變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，國網(wǎng)公司對所轄變電站進(jìn)行調(diào)度集中監(jiān)控，變電站改為無人值守。變電站通過遠(yuǎn)動系統(tǒng)上傳遙測、遙信等實(shí)時數(shù)據(jù)信息至調(diào)度，同時接收調(diào)度下發(fā)的遙控、遙調(diào)控制命令。遠(yuǎn)動系統(tǒng)是變電站與調(diào)度連接的紐帶和生命線，其能否正常運(yùn)行會直接影響調(diào)度對變電站設(shè)備的監(jiān)控和事故的處理速度，一旦遠(yuǎn)動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會給電力系統(tǒng)及整個電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果。因此，如何有效進(jìn)行遠(yuǎn)動系統(tǒng)的故障處理，成為亟待解決的問題。

1 遠(yuǎn)動信息傳輸原理

變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)主要包括遠(yuǎn)動通道和遠(yuǎn)動裝置。

1.1 遠(yuǎn)動通道

遠(yuǎn)動通道是連接廠站端與主站端的“高速公路”，遠(yuǎn)動信息通過遠(yuǎn)動通道進(jìn)行傳送，根據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)容不同，遠(yuǎn)動通道可分為網(wǎng)絡(luò)通道和模擬通道兩種。所謂的網(wǎng)絡(luò)通道即數(shù)字通道，是指采用以太網(wǎng)的傳輸規(guī)約，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行通信;而模擬通道則采用調(diào)制解調(diào)器（MODENM）進(jìn)行通信[1]。

以太網(wǎng)傳輸規(guī)約。IECl04規(guī)約是專用于以太網(wǎng)傳輸?shù)碾娏σ?guī)約，采用問答式信息傳輸模式，對信道要求高，須為雙向通道。若調(diào)度端要得到廠站端的監(jiān)視信息，必須向其發(fā)送查詢命令報文。廠站端按照收到的不同類型的命令報文發(fā)送回答報文。在遠(yuǎn)動通道調(diào)試常常根據(jù)通信報文來診斷故障[2]。

串行通信傳輸規(guī)約。計算機(jī)通信的基礎(chǔ)是同步，發(fā)送端時鐘頻率須等于接收端傳輸時鐘頻率和相位一致的運(yùn)轉(zhuǎn)的總和?？梢岳斫鉃閮啥怂俾氏嗤?，碼元起止時刻相同。串行通信指信息一位一位傳輸，對應(yīng)計算機(jī)RS232串口。適用于串行通信的規(guī)約有IECl01規(guī)約、CDT規(guī)約等[2]。

1.2 遠(yuǎn)動裝置

在電力系統(tǒng)中，遠(yuǎn)動系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。作為電力行業(yè)的專用自動化系統(tǒng)，遠(yuǎn)動系統(tǒng)具有信息完整、效率高、準(zhǔn)確展現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具，對提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平等有著不可替代的作用[2]。

遠(yuǎn)動技術(shù)傳輸原理和編碼理論以及信號轉(zhuǎn)換技術(shù)等都是最基本的技術(shù)原理，并且遠(yuǎn)動技術(shù)還是綜合性的技術(shù)，遙信信息、遙測信息、遙調(diào)信息和遙控信息都是遠(yuǎn)動信息。遠(yuǎn)動信息的傳輸有兩種模式：循環(huán)數(shù)字傳輸模式（CDT）和問答傳輸模式（Polling）[2]。

循環(huán)式遠(yuǎn)動信息傳輸方式要求發(fā)送端與接收端始終保持同步，信息按事先約定的先后次序排列并依次循環(huán)發(fā)送。數(shù)據(jù)傳送以廠站端為主，固定傳輸速率，循環(huán)不斷往主站發(fā)送數(shù)據(jù)，主站被動接收。早期的遠(yuǎn)動裝置是一對一的，即每一廠站配備一套，半套放在發(fā)送端，半套放在接收信息端（調(diào)度所），信息的發(fā)送和接收都是一一對應(yīng)的，廠站端按時間順序分組發(fā)送信息。發(fā)送完全部遙信信息后再依次發(fā)送遙測信息，發(fā)完一遍遙測信息就完成了一幀信息的發(fā)送，接著再進(jìn)行新的一幀信息的發(fā)送，如此循環(huán)。接收端（調(diào)度所）則按事先約定的信息順序，循環(huán)不斷地接收[3]。

問答式遠(yuǎn)動的特點(diǎn)是由調(diào)度端主動地按順序依次“調(diào)取”各廠站的信息。數(shù)據(jù)傳送以主站端為主，向廠站端發(fā)查詢命令，廠站端通過回答查詢傳輸信息，僅在收到調(diào)度端“召喚”時，才送出信息。問答式傳輸比較靈活，對各種類型的信息可以區(qū)別對待。由于問答式是調(diào)度端發(fā)令，廠站端執(zhí)行，所以可以靈活地改變功能組合，而廠站端不必作什么改變，另外還能適用于任何形式的通信網(wǎng)絡(luò)，可在一條傳輸通道上連接多個廠站端，節(jié)省通道投資[3]。

2 遠(yuǎn)動系統(tǒng)故障處理方法

遠(yuǎn)動系統(tǒng)中的常見故障是與調(diào)度端通訊中斷或?qū)崟r數(shù)據(jù)信息傳輸不正確，也就是遠(yuǎn)動通道無法正常運(yùn)行。遠(yuǎn)動通道按傳輸介質(zhì)分為模擬通道和網(wǎng)絡(luò)通道。

①模擬通道通過調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號進(jìn)行通信。模擬通道使用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信，變電站涉及范圍包括總控配置、總控到調(diào)制解調(diào)器的串口、調(diào)試解調(diào)器本身、調(diào)制解調(diào)器到通信接口屏、通信設(shè)備等環(huán)節(jié)。此類故障較多出現(xiàn)在通道設(shè)備上。常用的排除故障的方法有測量上下行電平、測量收發(fā)電平頻率以及上下行自環(huán)等[4]。

②網(wǎng)絡(luò)通道中，變電站涉及的環(huán)節(jié)有遠(yuǎn)動裝置、遠(yuǎn)動裝置網(wǎng)卡配置、網(wǎng)卡至交換機(jī)、二次安全防護(hù)系統(tǒng)、路由器、通信設(shè)備的核心交換機(jī)、核心路由器等。一般網(wǎng)絡(luò)通道故障可以從網(wǎng)線是否完好，交換機(jī)、路由器及二次安防設(shè)備等是否正常運(yùn)行，相關(guān)設(shè)備的參數(shù)配置是否正確上查起。常用的故障排除方法是：檢查網(wǎng)絡(luò)通道的好壞，并正確配置路由器，遠(yuǎn)動裝置IP地址、子網(wǎng)掩碼以及網(wǎng)關(guān)是否正確配置，二次安防設(shè)備是否正確配置，也可用筆記本電腦模擬主站的IP配置，然后測試站端與主站之間是否PING通，再進(jìn)一步進(jìn)行故障排查[5]。

3 典型遠(yuǎn)動系統(tǒng)通訊中斷故障處理

3.1 FZ變電站調(diào)度D5000頻繁中斷

110kV FZ變電站使用許繼電氣生產(chǎn)的CBZ8000監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)動機(jī)型號為WYD-803[6]。某年12月，F(xiàn)Z變電站信息接入調(diào)度D5000后，出現(xiàn)頻繁中斷現(xiàn)象，平均15～20min發(fā)生一次。

現(xiàn)場查看104報文，發(fā)現(xiàn)調(diào)度端每15min向站內(nèi)遠(yuǎn)動機(jī)發(fā)一次總召報文，遠(yuǎn)動機(jī)收到總召報文后向調(diào)度端發(fā)送大量遙信信息，之后不久便出現(xiàn)104通訊中斷，調(diào)度重新下發(fā)連接報文，初步懷疑通道是由于占用率過高造成堵塞。登錄到路由器再觀察數(shù)據(jù)流量，發(fā)現(xiàn)每次總召過程中，遠(yuǎn)動機(jī)雖然發(fā)送數(shù)據(jù)包高達(dá)600個，但通道未中斷。在通道上截取104報文，發(fā)現(xiàn)總召過程中，因上送數(shù)據(jù)量過大，造成通道延緩，導(dǎo)致調(diào)度下發(fā)確認(rèn)幀遠(yuǎn)動機(jī)無法及時接受，因104規(guī)約采用雙確認(rèn)機(jī)制，遠(yuǎn)動機(jī)在上送超過8幀數(shù)據(jù)后仍未收到調(diào)度的確認(rèn)幀后主動切除通道，造成數(shù)據(jù)中斷。

許繼電氣WYD-803型遠(yuǎn)動機(jī)配置遙信信息時，硬接點(diǎn)信號需在“開關(guān)量”表中完成，保護(hù)信號需在“SOE”表中完成。遠(yuǎn)動點(diǎn)表制作時一般以一個完整間隔信號為單元進(jìn)行配置，這樣可能導(dǎo)致一個間隔的信號在“開關(guān)量”“SOE”表中交替出現(xiàn)。104規(guī)約總召過程中遙信量依照點(diǎn)號順序，兼顧同一張表中的連續(xù)信號組成一幀進(jìn)行上送，因此，如果硬接點(diǎn)、軟報文信號過于離散，就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)量過大，通道擁堵（其他廠家一般10幀之內(nèi)就可完成全遙信上送）。

針對許繼803系列遠(yuǎn)動裝置避免中斷頻發(fā)的處理方法：新站參數(shù)表制作過程中盡量對一個間隔中同類型的信號進(jìn)行歸類排序;已投運(yùn)的變電站可采用臨時修改104規(guī)約的方法，暫取消雙確認(rèn)機(jī)制。

3.2 CZ變電站中調(diào)、地調(diào)通道頻繁中斷

某年5月份，220kV CZ變電站多次出現(xiàn)中調(diào)、地調(diào)網(wǎng)絡(luò)通道中斷缺陷，現(xiàn)場重啟后只能暫時解決故障，不久缺陷又會出現(xiàn)。

到現(xiàn)場后，從后臺機(jī)查看遠(yuǎn)動機(jī)1、2的報文，發(fā)現(xiàn)其中只有遠(yuǎn)動機(jī)1到備調(diào)的網(wǎng)絡(luò)報文，因遠(yuǎn)動配置備調(diào)通訊采用主備機(jī)，故正常時只有一臺遠(yuǎn)動機(jī)與備調(diào)通訊，屬于正常現(xiàn)象。遠(yuǎn)動機(jī)1、2收不到中調(diào)及地調(diào)下發(fā)的網(wǎng)絡(luò)報文，因備調(diào)、地調(diào)、中調(diào)在子站使用同網(wǎng)口、同網(wǎng)線傳輸，初步判斷遠(yuǎn)動主機(jī)無故障，詢問中調(diào)、地調(diào)后發(fā)現(xiàn)在主站可以PING通子站網(wǎng)關(guān)，但PING不通遠(yuǎn)動主機(jī)。變電站路由回路圖見圖1。

在現(xiàn)場用筆記本插到交換機(jī)上PING遠(yuǎn)動機(jī)可以通，PING子站網(wǎng)關(guān)不通，因子站網(wǎng)關(guān)在路由器上設(shè)置，參照圖1整個路由回路走向可以分析除縱向加密裝置出現(xiàn)故障，關(guān)掉縱向加密后恢復(fù)正常。

該通道頻繁中斷主要是因?yàn)樽冸娬韭酚苫芈飞掀渌詣踊O(shè)備故障，因此，處理缺陷時不能只考慮本班組負(fù)責(zé)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)，當(dāng)管轄范圍內(nèi)的設(shè)備排查完畢時，應(yīng)全面考慮回路中的其他設(shè)備。

3.3 BW變電站調(diào)度通訊數(shù)據(jù)異常

自BW變電站調(diào)試D5000修改遠(yuǎn)動配置后，BW變至調(diào)度803系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)經(jīng)常為0，遠(yuǎn)動維護(hù)人員對現(xiàn)場遠(yuǎn)動下主機(jī)進(jìn)行了多次重啟，雖重啟后與調(diào)度通訊恢復(fù)正常，缺陷暫時得到解決，但好景不長，一段時間后故障現(xiàn)象又會出現(xiàn)。

保持故障現(xiàn)場，到站內(nèi)后先不重啟遠(yuǎn)動設(shè)備，從后臺機(jī)上查看遠(yuǎn)動通道報文，發(fā)現(xiàn)上主機(jī)報文正確，下主機(jī)上送數(shù)據(jù)都為0。初步懷疑遠(yuǎn)動下主機(jī)出現(xiàn)問題。到遠(yuǎn)動屏上觀察遠(yuǎn)動機(jī)，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)動上、下兩主機(jī)都配置有到地調(diào)的數(shù)據(jù)線，這兩數(shù)據(jù)線經(jīng)雙機(jī)雙通道切換裝置后發(fā)往地調(diào)，雙機(jī)雙通道切換裝置處于自動診斷自動切換模式，在切換裝置上強(qiáng)制切換到上主機(jī)時，調(diào)度端數(shù)據(jù)就可以恢復(fù)正常，強(qiáng)制到下主機(jī)調(diào)度端數(shù)據(jù)故障。查看遠(yuǎn)動下主機(jī)配置并與廠家溝通，發(fā)現(xiàn)下主機(jī)配置有問題，修改后觀察一個半多月無故障現(xiàn)象。

缺陷分析：雙機(jī)雙通道切換裝置可以根據(jù)通道的運(yùn)行情況進(jìn)行自動切換，但因調(diào)度DISA通道無下行屬于不健全通道，會影響切換裝置的正常判斷，切換裝置可能不定時來回切換。調(diào)度無數(shù)據(jù)發(fā)生時通道正運(yùn)行在下主機(jī)（故障主機(jī)）上，重啟下主機(jī)會讓切換裝置自動切換到上主機(jī)上，此時調(diào)度數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，當(dāng)切換裝置不定時再切換到下主機(jī)時調(diào)度數(shù)據(jù)就會有發(fā)生故障。

總之，變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)通訊中斷故障研究工作是一項技術(shù)性高、過程復(fù)雜的任務(wù)。本文介紹了遠(yuǎn)動系統(tǒng)工作的原理，并針對幾起典型的變電站遠(yuǎn)動系統(tǒng)頻繁通訊中斷的現(xiàn)象，詳細(xì)介紹了故障的處理過程，分析故障原因，有效減少了遠(yuǎn)動系統(tǒng)的故障次數(shù)，并對相似故障的處理有一定的指導(dǎo)作用，在提高變電站運(yùn)行水平的同時，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)開支，全面實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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