淺析變電站監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)異常的處理方法

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(kuò)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)異常或事故，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ǎc103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(jī)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(jī)柜）上的監(jiān)控通信A網(wǎng)、監(jiān)控B網(wǎng)通信交換機(jī)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(jī)

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(jī)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(jī)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(jī)進(jìn)行匯總，交換機(jī)再經(jīng)光纖接入全站的監(jiān)控通信A網(wǎng)、B網(wǎng)交換機(jī)。

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(jī)。

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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)&端口標(biāo)示小牌

圖5 監(jiān)控交換機(jī)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(jī)（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(jī)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(jī)CSM－320E由于長時間運行死機(jī)所致。可嘗試在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(jī)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