常規綜自站遠動通信中斷故障分析與處理

萬立勇 沈立勝 肖 輝 譚 興

（1. 貴州電網公司六盤水供電局，貴州 六盤水 550003；2. 廣西電網公司南寧供電局，南寧 530031; 3. 貴州大學電氣工程學院，貴陽 550025）

隨著大電網的發展以及分布式電源的接入，調度自動化水平的提升尤為關鍵。而實現調度自動化的核心是遠動系統，它的引入電力生產，使調度和集控人員可以及時掌握電網運行狀況和處理各種事故，減小和縮短了停電時間。可是，一旦遠動系統發生通信故障，變電站將失去實時監測和控制。電網生產經濟調度的趨勢是集控模式或者說地縣調控一體化模式，據長期的運行經驗，很多變電站經常出現通信中斷或通信異常問題，使集控或地調失去對被控站的監控，降低了調度自動化水平，嚴重危及到電網安全運行。本文根據日常調度自動化消缺維護工作中碰到的問題，對變電站遠動通信中斷故障診斷方法和快速處理談一些淺顯的看法。

1 遠動系統

遠動（TeleControl），就是利用遠程通信技術，對遠方的運行設備進行監視和控制，以實現遠程測量、遠程信號、遠程控制和遠程調節。遠動系統可分為遠動裝置和遠動通道兩部分，其完成兩大功能：①將表征電力系統運行狀態的各發電廠和變電站有關的實時信息采集到調度控制中心；②把得到控制中心的命令發往發電廠和變電站。

1.1 遠動通信的結構

遠動通信通常由控制站（也稱為調度端），被控站和遠動通道三個部分組成。變電站通信又包括站內通信和站外通信，站內通信是指站內設備數據經過模數轉換后連接到現場總線、經過網關后，再接到站內交換機內進行數據交換，從而與站內后臺機、五防機、RTU等裝置通信，其通信結構圖如圖1所示。站外通信即遠動通信，首先變電站在間隔層通過測控裝置和保護裝置或保測一體化裝置采集電網實時運行數據和狀態量或控制命令一系列信息（其中模擬量經過模數轉換成數字量），然后送至變電站遠動裝置（RTU），經過信道傳輸到調度端，調度端再將收到的內容解調成電網實際運行數據，從而監視和控制電網的運行，通信結構圖如圖2所示。

圖1 站內通信的結構示意圖

圖2 遠動通信的結構示意圖

被控站內設備之間通信是遠動節點和其他節點（比如站內直流系統、消弧裝置、保護裝置等）按站內規約進行通信；而調度端與被控站通信是按遠動規約進行通信。

1.2 遠動信息傳輸原理

遠動通道是連接廠站端與主站端的“高速公路”，因此，遠動信息通過遠動通道進行傳送，根據傳輸的內容不同，遠動通道可分為網絡通道和模擬通道兩種。所謂的網絡通道即數字通道，是指以以太網的傳輸規約，通過調度數據網進行通信。而模擬通道則采用調制解調器（MODENM）進行通信。

圖3 遠動信息傳輸原理圖

遠動通道根據帶寬和傳輸速率不一樣，可采取數字微波通道、衛星通道及光纖通道等方式。由此可見，遠動通道是信息傳輸的關鍵，被控站與調度端雙方交流順暢又依賴于語言介質（傳輸規約）。

1）以太網傳輸規約

IEC104規約是專用于以太網傳輸的電力規約，具有通過網絡連接的握手過程與I、S類幀具有幀系列號，不正確的系列號將迫使網絡連接中斷等的重要特點。IEC104規約采用問答式信息傳輸模式，對信道要求高，須為雙向通道。若調度端要得到廠站端的監視信息，必須向其發送查詢命令報文。廠站端按照收到的不同類型命令報文發送回答報文。在遠動通道調試常常根據通信報文來診斷故障。

圖4 以太網傳輸原理圖

2）串行通信傳輸規約

計算機通信的基礎是同步，發送端時鐘頻率須等于接收端傳輸時鐘頻率、相位一致的運轉。可以理解為兩端速率相同，碼元起止時刻相同。串行通信指信息一位一位傳輸，對應計算機RS232串口。適用于串行通信的規約有IEC101規約、CDT規約等。

圖5 串行通信傳輸原理圖

其中IEC101規約屬于問答式規約，和IEC104規約傳輸規則一致，不再重復。而CDT規約屬于循環式規約，被控站不停地向調度端發送遙信、遙測、變位等數據，要求發送端與接收端始終保持嚴格同步，信息按照預先約定好的順序依次循環發送。正常運行時，上行通道端子變化頻率在2730～3030Hz之間，電壓幅值在 0.2～0.7V左右。當電壓及頻率超過以上范圍，甚至沒有頻率或電壓，是由于沒有發送遠動數據的原因，說明遠動裝置或MODEM有問題；若電壓和頻率都正常，應通知通信班或主站端人員配合檢查。

2 故障診斷與處理

掌握常規綜自站遠動通信結構圖、遠動信息原理傳輸原理以及通信傳輸所采用規約相關知識后，不難對常規站發生通信中斷故障部位和原因進行歸納和總結。據筆者長期消缺經驗，可以把此類通信故障劃分為設備故障、通道故障和軟件故障或參數不匹配。

2.1 設備故障

由圖1可知，通信每一個環節中設備故障都會造成通信中斷，比如站內設備：MODEM被雷擊、遠動機壞以及遠動信息傳輸設備：DDF（數字配線架）壞或2M頭焊接不牢固、PCM設備壞、2M協議轉換器摔壞等，硬件設備損壞自然會使通道中斷或嚴重誤碼，因此保證硬件設備的良好運行狀態，是維護工作的重中之重。

2.2 通道故障

如前所述，遠動通道是連接廠站端與主站端的“高速公路”，因此遠動信息傳輸的可靠性已經成為調度自動化系統穩定，準確可靠運行的重要保證。隨著電力通信系統的發展以及 SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字體系）系統的廣泛應用，越來越多的用戶選擇用數據通道來傳輸信號，常見的有RS-232，RS-485，以及快速發展起來的以太網等數據通道。之所以數據通道用來傳輸信號，除了光纖具有很強的抗干擾能力外，其他幾種傳輸方式都會受到各種電磁干擾的影響，特別是經過多次轉接，傳輸過程中的誤碼率很高。

當被控站發生遠動通道中斷時，調度端無法監視站端設備運行情況，直接屏蔽了監控人員對在運設備的監控功能，是對電網安全穩定危害性最大的問題之一，根據實際情況，提出以下處理方法：

如果被控站采取的單通道，根據遠動信息傳輸原理快速查找出故障點，可用排除法，首先用兩根短接線去短接MODEM收發接線端子，如果遠動機能收發報文或者MODEN收發燈均正常閃爍，說明從遠動機到MODEM這一截通信正常，繼續短接通信屏配線架網線收發端子，若遠動機有收發報文，說明從遠動機到DDF這一截沒問題，如果沒有收發報文可進一步檢查是這段網線不正常還是 DDF設備出現問題或打線不牢固等，然后被控站終端用環回法請主站端或調度端人員配合看能否看到報文，直至查出問題所在。

如果多個廠站同時發生遠動通道故障，調度端畫面數據不刷新，可以先測試故障變電站的局內電話，來判斷是否某個主要節點上的通信設備故障，檢查有關變電站通信網絡的運行情況，發現異常報修處理，否則檢查調度自動化系統前置服務器，對服務器進行主備切換試驗，排查服務器的自身問題。

2.3 軟件故障或參數不匹配

除了雙方采用通信傳輸規約必須一致外，被控站和調度端雙方的MODEM跳線必須一致，否則即使通道正常，也將無法通信。因此MODEM的波特率、頻偏，中心頻率必須一致。而采取網絡通道傳輸的被控站如果加設二次安防設備，一定要檢查安全防護設備包括防火墻、加密認證裝置、交換機等設備的正常運行與否。

當被控站采用串行通信傳輸規約，要清楚使用的是101規約還是CDT規約。101規約屬于問答式規約，調度端先向站端發送數據請求，遠動裝置再向調度端傳送相應數據。MODEM裝置上RXD（收）燈和TXD（發）燈會交替閃爍，先是RXD燈閃爍，后是TXD燈閃爍。若RXD燈閃爍，TXD燈不閃爍，說明MODEM設置不正確或不匹配或者是遠動裝置有故障；若RXD燈不閃爍，說明遠動裝置收不到調度端的詢問，應檢查通道是否正常。

而CDT規約，屬于循環式規約，廠站端不停地向主站發送數據，適用于點到點的遠動通道結構。正常運行時，上行通道端子變化頻率在 2730～3030Hz之間，電壓幅值在0.2～0.7V左右。當電壓及頻率超過以上范圍，甚至沒有頻率或電壓，是由于沒有發送遠動數據的原因，說明遠動裝置或MODEM有問題，若電壓和頻率都正常，應通知通信班或主站端人員配合檢查。在使用CDT規約時，正常情況下，TXD燈會不停地閃爍，RXD燈會偶爾閃爍，排除MODEM故障后，使用通道故障環回法和排除法檢查。

當被控站采用以太網傳輸規約，遠動規約配置要正確，否則即使通道正常也無法與調度端保持正常通信。以太網傳輸規約配置服務器端口號固定為2404，主站通道IP地址設置為地調分發給被控站IP地址。網口號為協轉裝置實際連接遠動機端口，必須填寫正確，否則無法正常通信。另外采用網絡通道通信的常規站與調度端所采用的 2M轉換器須型號一致，且規約配置相當，才能正常通信，可根據轉換器的指示燈狀態來判斷故障點，具體現象要具體分析，這里不再詳述。

3 案例分析

由于篇幅有限，本文僅舉一個實際工作中遇到的案例。2013年8月，貴州省六盤水市110kV大營變電站（以下簡稱“大營變”）發生通信中斷，地區調度主站運行人員通過 DF8003調度自動化系統發現全站數據不刷新，失去對大營變監控。作為調度自動化工作人員，我們在接到部門上報的緊急缺陷通知后，第一時間趕赴到現場。進站以后看到事故的表象為遠動屏里兩個MODEM裝置TXD燈不停閃爍，RXD燈常滅，與此同時CD燈一直亮紅色（處于告警狀態）。大營變遠動通信情況是這樣：遠動裝置是采用長圓深瑞的ISA301C裝置，據廠家介紹此款裝置有內置MODEM，采用模擬通道，與主站通信是 CDT規約。根據表象快速判斷故障可能出在MODEM上或遠動通道上，但是通過縷清回路，我們發現大營變既可以用內置MODEM又可以采取外置MODEM通信，當然找回路過程中頗為周折（主要是線路標牌不清楚有錯誤）。根據經驗我們用環回法，逐一排除了站內 RTU裝置到MODEM通信正常，MODEM 到避雷裝置出線通信正常，避雷裝置出線到DDF配線架通信正常，最后請通信班人員協助排查了從大營變到地調通道正常。至此通道正常，硬件也正常。我們快速判斷只有一種可能過，就是兩邊所用 MODEM 設備單方面被改動，造成MODEM設置不一致，以致無法正常通信。最后我們嘗試把大營變跳線設置更改為中心頻率2880Hz、波特率600、頻偏+150，結果大營變通信恢復正常，但廠站數據不刷新，這時我們憑經驗重啟了下遠動機，目的是讓RTU重讀程序一遍，最終數據刷新。在與調度端核實了一遍數據后，但是調度端人員遙控預置開關，不能執行遙控命令，通過調度端通過上送的報文分析，為大營變廠站地址（即RTU號設置不正確）。

4 結論

為使數據有效可靠的傳輸，正確并快速處理好通信中斷故障非常關鍵。本文給出了常規綜自站遠動通信結構及其遠動信息傳輸原理，舉了大營變通信中斷實例，探討了快速消除變電站通信中斷或通信異常問題的方法。而如今，數字化變電站技術雖然不是十分成熟，但是正有逐漸取代綜自站的的趨勢，本文尚未對采用IEC61850規約的數字化站發生通信問題進行探討和分析，在今后工作中有待于進一步學習。

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