祝視，歐陽荊

(1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司信息通信分公司，湖南長沙410004；2.國網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司，湖南長沙410004)

在變電站通信機(jī)房中，動環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由動力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)組成[1-2]。動力監(jiān)控指電源相關(guān)數(shù)據(jù)，主要包括交流輸入電壓、直流輸出電壓、蓄電池組電壓、整流模塊狀態(tài)等，數(shù)據(jù)均來自電源監(jiān)控模塊，環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)主要包括機(jī)房溫濕度、煙感、門磁、空調(diào)狀態(tài)等，每個(gè)參數(shù)由不同的傳感器提供數(shù)據(jù)[3]。目前湖南省各地市公司均有好幾套不同廠商提供的專業(yè)動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，且系統(tǒng)均無北向接口，無法接入通信管理系統(tǒng) (TMS)實(shí)時(shí)采集動環(huán)告警信息，經(jīng)通信調(diào)度集約化建設(shè)后，變電站通信機(jī)房動環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過各專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)已統(tǒng)一接入省集中機(jī)房智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)(PEMS)，使湖南省內(nèi)各電壓等級變電站通信機(jī)房動環(huán)初步具備集中監(jiān)控和實(shí)時(shí)采集告警的條件[4]，利用PEMS可減少現(xiàn)場值班人力投入，提高生產(chǎn)效率，也有助于對動環(huán)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合分析比較，為調(diào)控人員開展運(yùn)行決策提供現(xiàn)場重要數(shù)據(jù)支撐，提高信通專業(yè)垂直化、扁平化管理水平[5-7]。

PEMS雖然將湖南省內(nèi)各個(gè)動環(huán)系統(tǒng)集中管理，但仍面臨諸多問題。一是動環(huán)數(shù)據(jù)指標(biāo)不全，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)房動力環(huán)境狀態(tài)的全面感知；二是采集告警數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，關(guān)鍵時(shí)刻仍依賴現(xiàn)場巡檢取數(shù)，無法高效利用系統(tǒng)信息，對通信系統(tǒng)運(yùn)行的支撐力度不夠。因此，進(jìn)行動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)治理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中形成狀態(tài)全面感知、信息高效處理的智慧服務(wù)系統(tǒng)的必然要求。

1 省集中動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng) (PEMS)簡介

PEMS投運(yùn)后，湖南省各地市公司保持現(xiàn)有專業(yè)動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)管結(jié)構(gòu)不變，省集中動環(huán)監(jiān)控平臺對20種品牌的動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)接口類型和數(shù)據(jù)類型進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范[8]，同時(shí)開發(fā)至通信管理系統(tǒng)TMS(Telecommunication Management System)的北向接口，實(shí)現(xiàn)PEMS接入TMS系統(tǒng)，從而完成對信息通信機(jī)房動力環(huán)境的統(tǒng)一調(diào)度指揮和設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)視，PEMS架構(gòu)如圖1所示。

圖1 PEMS系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)分?jǐn)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)展示和北向接口三部分。數(shù)據(jù)采集服務(wù)主要完成對地市公司各專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)的資源數(shù)據(jù) (設(shè)備臺賬、監(jiān)控點(diǎn)位等)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) (動環(huán)實(shí)施監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù))的接入及轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)展示服務(wù)完成數(shù)據(jù)載入數(shù)據(jù)庫，以及對遙信、遙測量數(shù)據(jù)和告警信號的集中展示；北向接口實(shí)現(xiàn)將各系統(tǒng)動環(huán)數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)送至TMS中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 專業(yè)動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理

變電站內(nèi)的動環(huán)數(shù)據(jù)由終端服務(wù)器收集數(shù)據(jù)，終端服務(wù)器有多個(gè)串口，其中2個(gè)串口分別與2套通信電源相連，采集動力數(shù)據(jù)，另外1個(gè)串口用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)。終端服務(wù)器與各采集端口均是通過RS232以太網(wǎng)通道通信，而站內(nèi)數(shù)據(jù)至區(qū)域中心站通過光傳輸系統(tǒng)2M通道傳輸，故需進(jìn)行E1/FE轉(zhuǎn)換。區(qū)域中心站的專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)后，既可在本地進(jìn)行展示，也可進(jìn)一步通過光傳輸系統(tǒng)傳輸至PEMS系統(tǒng)，PEMS再與TMS通信，動環(huán)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理如圖2所示。

圖2 動環(huán)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集原理

從圖中可看出，一般地市公司中心站、專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)核心軟硬件均部署在區(qū)域監(jiān)控主站，監(jiān)控子站是獨(dú)立的變電站通信機(jī)房。各監(jiān)控指標(biāo)傳感器部署在機(jī)房相應(yīng)的位置，通過有線方式與數(shù)據(jù)采集器相連，數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理后發(fā)送至終端服務(wù)器。

3 500 kV變電站通信機(jī)房動環(huán)集中實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)典型故障分析

接入PEMS的專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)達(dá)20套，且涉及到各電壓等級變電站通信機(jī)房數(shù)量達(dá)500個(gè)，考慮承載業(yè)務(wù)的重要程度，分析500 kV變電站通信機(jī)房動環(huán)集中實(shí)時(shí)監(jiān)控出現(xiàn)的各種問題，梳理出典型故障類型。

3.1 動環(huán)2M傳輸通道故障

站點(diǎn)所有動環(huán)數(shù)據(jù)無法上傳至主站，無法更新主站采集到的數(shù)據(jù)。通道故障時(shí)可在光傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管中查詢到相關(guān)告警，在PEMS中牌樓變動環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)一直維持不變，經(jīng)核實(shí)發(fā)現(xiàn)原因?yàn)槠鋭迎h(huán)2M通道在站內(nèi)出現(xiàn)信號丟失告警。通道若存在其他類型的告警，用2M誤碼儀可測出誤碼，且在動環(huán)系統(tǒng)中也存在數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。目前所有站點(diǎn)動環(huán)2M通道均承載于省網(wǎng)NEC光傳輸系統(tǒng)上，該系統(tǒng)運(yùn)行年限超15年，設(shè)備故障率明顯上升，存在帶寬瓶頸。

解決方案:利用新投入的省網(wǎng)華為A平面系統(tǒng)，逐一制定檢修計(jì)劃和檢修方案，將動環(huán)2M通道從NEC系統(tǒng)切割至華為系統(tǒng)中，并配置通道保護(hù)，提高2M通道的運(yùn)行可靠性。

3.2 告警閾值設(shè)置錯(cuò)誤

以通信電源交流輸入電壓為例，根據(jù)電源型號的不同，輸入分線電壓和相電壓兩種形式[9-11]，線電壓正常值為380 V，相電壓正常值為220 V，電壓數(shù)值是一個(gè)模擬量，在正常值范圍內(nèi)以一定幅度上下波動。

通過依次核實(shí)各站電源交流輸入電壓的閾值發(fā)現(xiàn)，部分電源存在線電壓和相電壓閾值設(shè)置不合理的情況，如圖3所示，澧州變相電壓越上限值為230 V，設(shè)置值過于嚴(yán)苛，因電壓的波動而超出上限，從而產(chǎn)生誤告警，實(shí)際上電壓一直在正常范圍內(nèi)。

圖3 澧州變交流輸入電壓歷史曲線

對于機(jī)房溫度也有類似的問題，500 kV變電站通信機(jī)房 (A類)溫度一般應(yīng)保持在10～26℃[12]，按有關(guān)規(guī)范要求超過28℃出現(xiàn)嚴(yán)重告警，超過30℃出現(xiàn)緊急告警，如果閾值設(shè)置不合理將出現(xiàn)誤告。

解決方案:依據(jù)文獻(xiàn) [13]將電源越上限標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為交流輸入電壓正常值的1.1倍 (220×1.1＝242 V，380×1.1＝418 V，下同)，上上限為1.15倍；下限為0.9倍，下下限為0.85倍，形成的電壓告警閾值見表1。

表1 輸入電壓告警閾值 V

3.3 專業(yè)動環(huán)與PEMS數(shù)據(jù)點(diǎn)位不對應(yīng)

點(diǎn)位是不同系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的標(biāo)識[14]，PEMS從各專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)中獲取各站點(diǎn)的點(diǎn)位標(biāo)識后可以索引到點(diǎn)位描述和數(shù)值/狀態(tài)，進(jìn)而在本系統(tǒng)中進(jìn)行展示，PEMS系統(tǒng)中韶山換流站電源某點(diǎn)位見表2。

表2 PEMS中韶山換流站電壓點(diǎn)位

每個(gè)站點(diǎn)電源數(shù)據(jù)的點(diǎn)位有幾十個(gè)，專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)中韶山換部分點(diǎn)位信息見表3。

表3 專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)中韶山換流站電壓部分點(diǎn)位信息表

從表3中可以看出，PEMS系統(tǒng)中韶山換電源1交流輸入1電壓A相點(diǎn)位號為78，但在PEMS系統(tǒng)中對應(yīng)的A相點(diǎn)位為75，其它兩相電壓點(diǎn)位也不對應(yīng)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。若專業(yè)動環(huán)中電源點(diǎn)位信息進(jìn)行了調(diào)整，而 PEMS未同步調(diào)整，或者PEMS系統(tǒng)采集的點(diǎn)位信息來自于其他電源設(shè)備，則PEMS系統(tǒng)索引到的數(shù)值就不能真實(shí)反映現(xiàn)場電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

解決方案:依據(jù)各站點(diǎn)通信電源提供的交流輸入電壓點(diǎn)位表，在PEMS系統(tǒng)中逐一比對核實(shí)，確保專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)與PEMS系統(tǒng)通信電源交流輸入電壓數(shù)據(jù)點(diǎn)位一一對應(yīng)。此外，制定數(shù)據(jù)同步修改機(jī)制，要求運(yùn)維人員開展專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)電源數(shù)據(jù)修改前向省信通調(diào)度申請，確保PEMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步得到修改。

3.4 終端服務(wù)器故障

當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)2M傳輸通道正常時(shí)，同樣有可能出現(xiàn)交流輸入電壓不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)考慮終端服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)。若終端服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)不能PING通，說明服務(wù)器宕機(jī)，無法傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)服務(wù)器可以PING通時(shí)，仍需要檢查各個(gè)串口的運(yùn)行狀態(tài)，如果與某套通信電源相連的串口故障，也將導(dǎo)致電壓數(shù)據(jù)無法傳輸，以紫霞變?yōu)槔?，其?019年5月13—20日交流輸入電壓A相的歷史曲線如圖4所示。

圖4 紫霞變第1套電源交流輸入電壓歷史曲線

從圖4中可看出，第一路交流輸入電壓的值始終維持在一個(gè)固定的值不變，但正常情況下輸入相電壓會在220 V這個(gè)值上下一定范圍內(nèi)波動。

解決方案:針對終端服務(wù)器宕機(jī)情形，由現(xiàn)場運(yùn)維人員重啟服務(wù)器，針對單一串口故障情形，更換串口再次驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸是否正常。

4 實(shí)現(xiàn)效果

湖南省22個(gè)500 kV及以上站點(diǎn)通信機(jī)房均由同一套專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。每個(gè)站點(diǎn)均有2路通信電源，對應(yīng)2項(xiàng)數(shù)據(jù)，加上機(jī)房溫濕度、煙感、門磁、空調(diào)狀態(tài)4項(xiàng)數(shù)據(jù)，每個(gè)站點(diǎn)有6項(xiàng)動環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，共計(jì)132項(xiàng)。其中長陽鋪、鼎功、艷山紅、鵝城4個(gè)站點(diǎn)8項(xiàng)電源數(shù)據(jù)未接入專業(yè)動環(huán)系統(tǒng)，已納入技改項(xiàng)目，暫無法進(jìn)行集中實(shí)時(shí)監(jiān)控，最終研究的數(shù)據(jù)為124項(xiàng)。

根據(jù)各站點(diǎn)的動環(huán)數(shù)據(jù)異常情況，統(tǒng)計(jì)出通信電源異常30項(xiàng)，溫濕度異常4項(xiàng)，煙感異常3項(xiàng)，空調(diào)和門磁各異常2項(xiàng)，數(shù)據(jù)異常共計(jì)41項(xiàng)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為66.94%。

經(jīng)對典型故障進(jìn)行消缺后，通信電源異常4項(xiàng)，溫濕度異常3項(xiàng)，煙感異常2項(xiàng)，空調(diào)和門磁各異常1項(xiàng)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為91.13%，準(zhǔn)確性大幅提升，減少動環(huán)設(shè)備日常運(yùn)維工作量，為500 kV變電站最終實(shí)現(xiàn)無人值守提供必要條件，進(jìn)一步提高了信息通信的精準(zhǔn)調(diào)控水平，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)在動力環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域的有效實(shí)踐。

5 結(jié)語

通信機(jī)房動環(huán)設(shè)備是通信網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和通信業(yè)務(wù)保障的關(guān)鍵支撐，只有加強(qiáng)對動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，確保告警及時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺陷及時(shí)處置，才能提高信息通信系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。繼續(xù)推廣動環(huán)監(jiān)控故障處置經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)地市公司完善其運(yùn)維范圍內(nèi)的動環(huán)數(shù)據(jù)治理[15]，確保湖南省各電壓等級的站點(diǎn)動環(huán)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確。