電力系統綜合自動系統通信故障的處理方法

摘 要：變電站綜合自動化系統是保證電力系統安全、穩定運行的重要組成部分，通信故障是綜自系統中常見故障，文章通過總結工作中出現的各類通信故障，提出故障查找和處理方法，并提出快速解決綜自系統通信故障和提高綜自系統通信穩定性的建議。

關鍵詞：綜合；自動化系統；通信故障；故障處理

中圖分類號：U665.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0062-02

隨著電網自動化程度的提高，綜合自動化接入的信號由原來簡單的遙信、遙測、搖控、遙調等四遙信號發展到微機保護、直流系統、絕緣系統、消防系統、防誤五防等各類自動裝置。自動化系統和其他相關設備的通信手段也越來越多樣化了。從原來的RS-232、RS-485，RS-422到CAN網、FF等各種現場總線，以及采用局域網技術的CSMA/CD以太網協議。采用的通信介質有普通通信電纜、五類線、屏蔽電纜、現場總線專用的電纜，普通電纜、同軸電纜、光纜等。由于通信方式的多樣化和復雜性的不斷增長，通信出現故障的概率也越來越高。因為通信故障而造成的自動化故障也經常出現，而自動化系統的可靠性關系到變電站的實時正確運行。

通信問題可分為硬件問題和軟件問題。硬件常見的問題有電源工作電壓問題、電磁干擾問題、接口接觸不良問題、匹配電阻問題。軟件問題有規約不匹配、網絡驅動問題、網絡配置問題、地址設置問題等。

電源問題在通信故障中較常見，卻又比較難以發現和定位。經過多年的運行，開關電源的電容由于長期運行發生老化，帶載能力下降。工作中檢查電源板電壓其下載幅度并不大，往往保護還能正常運行，并沒有什么告警信號。而其通信模塊驅動由于對工作電壓比較敏感，常報保護通信故障。在實踐中，如果系統已經運行過了五年以上，而檢查又沒有別的配置的問題，查電源如果輸出比較小，則可能就是電源故障問題，建議更換新電源。

自動化所連接的設備大多位于高壓變電站，有些還處于開關場，現場的電磁條件惡劣，平時就受到了高壓電場的影響。如果事故時還會受到開關跳閘開斷故障電流產生的電磁涌流。如果是裝置本身設計問題，或者通信的屏蔽接地不好的話。很可能造成短時通信故障，而這時丟失的數據又往往是重要的數據，所以從設計到施工安裝維護都要注意抗電磁干擾問題。

網絡出現中斷，很多時候問題是接觸不良，如RJ-45頭沒做好，網卡沒插好，同軸電纜頭未焊接好，通信線未擰緊。工作中曾經有一個綜自監控站，通過調度數據網與調度主站連接，但是經常發生誤碼多和通信中斷現象。檢查網絡普通的PING命令返回又正常，但是PING長包時又出現丟包問題，并出現時斷時續問題。經分段檢查，發現路由器到通信光端機的同軸電纜頭有虛焊現象，將其重新焊接后，再重新測試網絡，PING長包應答正常。這類故障處理起來比較麻煩，故障定位要耗費大量人力，并且還要多班組協調解決。所以平時工作中，應當注意這類細節，在施工的時候要加強工藝，從源頭上控制此類問題的出現。

終端匹配電阻是RS-422總線、RS-485總線還有很多現場總線所必備的，它能起吸收反射波的作用，減少通信干擾的作用。雖然在總線較短的情況下，沒有終端匹配電阻，通信還能正常，但是一旦由于變電站改擴建，該總線上所掛設備數量增長，總線長度的延長，就會造成某些節點的由于反射干擾嚴重，出現嚴重的丟包，甚至通信完全中斷。實踐中，曾有一個綜自站，有一條總線上有幾個節點顯示通信正常，而遙測數據又經常跳變。現場的測控模塊也顯示通信正常，裝置上數據正常。查該總線最后一個模塊的終端匹配電阻未使用，將其跳線跳上后，數據恢復正常。所以在變電站自動化中，任何總線接法一定要合理，要采用串聯方式，不能夠有任何并聯分支，并且在總線的首尾兩個節點加上終端匹配電阻，所采用的匹配電阻要符合總線要求，避免產生反射干擾。

上面簡單說明了硬件通信故障常見的一些故障及其處理方法，工作中還有出現各種通信端接設備故障如：交換機、集線器、光電轉換器等故障引起的通信中斷，由于其故障容易發現和定位，排除方法比較簡單，這里就不加以論述了。

軟件故障也是造成通信中斷的重要因素。其常見的有規約不匹配、網絡驅動問題、網絡配置問題、地址設置問題，處理方法各異。

網絡配置問題，在進行網絡規劃的時候要注意網絡的負載，特別是總線型的網絡，由于現有的綜自系統多采用分布分散式結構，系統正常運行的時候，通信正常。而當電力系統發生故障的時候，這個時候大量節點有報文要求上傳，容易造成了網絡堵塞。發生丟包現象和整個網絡癱瘓問題。

裝置地址問題，對各個節點的網絡地址和子網掩碼要正確設置。一般情況對于裝置網絡地址，由于其關系到整個系統數據正確性問題，包括遙控，工作中都比較重視，而子網掩碼相對比較容易疏忽，特別有些廠站IP劃分不是采用國際標準的A類、B類、C類地址，這樣默認的子網掩碼就不是實際上的應用的子網掩碼。因為現有的自動化系統采用的通信方式子站是采用廣播報文向后臺主機和遠動主機上送數據，如果節點同后臺主機或者遠動主機所設的子網掩碼不同，而節點上傳的廣播報文被后臺主機或遠動主機當成無用的報文而丟棄，從而造成網絡通信中斷問題。

軟件故障引起的通信故障還有可能是由于軟故障造成的，現有的綜合自動化系統功能越來越強，其軟件的復雜度也越來越高，加上每天都有大量的實時數據要處理和處于高壓變電站這種強電磁場影響，軟件出現走死的現象是很難避免。如果看門狗程序未檢測到，則會發生通信故障。這個時候只需要對相應模塊進行重啟即可。軟故障一般重啟就可以解決問題，但如果某程序經常出現故障的話就要考慮是否程序中的存在BUG還是硬件問題，要對裝置進行相應的檢查。如果故障集中出現在某個裝置，則硬件問題可能性大，如果出現故障的裝置比較隨機，則軟件故障比較大。

上面講述了筆者在工作中對綜合自動化系統通信故障問題的一些總結。在實際工作中，如果是在安裝調試階段或者裝置重裝，出現軟件問題可能性比較大。如果是正常運行后出現故障，則硬件問題的可能性比較大。排查故障，要注重故障現象，對其進行分析，確定故障點，再進行處理。

最后對變電站綜合自動化的通信方式和介質選用談一些自己的看法，因為這些因素往往決定了設備的可靠性，對減少通信故障有很大關系。變電站綜合自動化系統由于其涉及到的設備和方面越來越廣，需要處理的信息量越來越多，又要負責事故時大量的突發報文的傳輸。對通信容量的冗余度要大，建議采用以太網通信規約或現場總線。傳輸介質要盡量采用光纖，以減少電磁干擾。如采用雙絞線，要使用屏蔽線，如六類線，或者屏蔽雙絞線。如現場總線有推薦使用的線材，應采用其推薦的線材。只有從自動化站內通信系統的選型、網絡規劃設計以及施工能各方面加強控制，才能有效的減少通信故障出現的概率，減少維護工作量。使變電站綜合自動化運行的更加可靠。

參考文獻：

[1] 朱松林.變電站計算機監控系統及其應用[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2] 王遠璋，張全元.變電站綜合自動化現場技術與運行維護[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3] 徐輝明.淺析變電站綜合自動化系統存在的問題[J].黑龍江科技信息，2008，（4）：43-45.