某電廠PMU裝置通訊異常原因分析與對策

吳元，湯曉宣

（國電萬安水力發電廠，江西萬安343800）

某電廠PMU裝置通訊異常原因分析與對策

吳元，湯曉宣

（國電萬安水力發電廠，江西萬安343800）

簡述了PMU裝置的基本功能和原理，詳細描述了某電廠PMU裝置通訊異常的表現，結合設備現場實際運維經驗，重點闡述異常分析與處理過程，包括故障定位方法和對策，總結PMU裝置出現通訊故障的原因及相關維護經驗，為以后現場運維工作提供參考。

PM U通訊；數據處理單元；G PS對時

1 PMU裝置簡介

同步相量測量裝置PMU主要用于電網各關鍵節點的電壓、電流相量同步采集，并進行動態數據記錄，為廣域測量系統及事后分析提供數據基礎。某水電廠總裝機為533MW(4×105MW+1×113MW)，裝設有220kV出線5條和110 kV出線3條，是江西電網南北電力、電量交換樞紐和調峰、調頻主力電廠。該水電廠采用某公司生產的SMU-2型PMU裝置，其主要由測量單元、數據處理單元、時鐘同步單元、人機輔助分析單元及通信模件組成。3個測量裝置采集的電流、電壓、頻率、相角等相量經由100 M光纖通信模件傳送到數據集中器匯總，再經交換機上送調度主站；時鐘同步單元實現各單元同步對時，人機界面輔助單元提供可視窗口服務，輔助完成對廠站相關相量的測量、記錄、動態演示、分析、保存、告警及輸出功能。PMU裝置典型結構如圖1所示。

圖1 PMU裝置典型結構示意圖

2 PMU裝置通訊異常的分析

2.1 異常現象

2016年7月18日，接到省調自動化科電話告知，該廠5條220 kV線路、3條110 kV線路和5臺發變組的PMU信號全部無法接收到，估計PMU裝置到調度主站的網絡通訊有故障，要求盡快查清網絡通訊故障原因，并盡早恢復PMU裝置數據傳送。

2.2 現場核查

查閱副控室的PMU裝置人機界面，發現“系統工況”中PMU1、PMU2、PMU3中的GPS信息狀態為“失步”，主站3通訊實時數據管道顯示為“通訊未連接”，數據流量發送“0幀/s”，但主站3通訊的命令管道中的數據流量總包數顯示有增加；調閱“測點數據”，核對各測點一、二次有效值和相角與遠動RTU數據相差無誤，各采集信號正常。

2.3 通訊異常分析

PMU裝置與調度的通訊故障主要有廠站內間隔層測量單元與數據處理單元通訊中斷和廠站PMU子站與調度PMU主站數據通訊中斷兩大類。分析本次出現的通訊故障亦可以從這兩方面考慮，采用傳輸網絡分斷逐級排除的方法排除故障。

2.3.1 PMU子站與調度PMU主站數據通訊排查

出現PMU子站與調度PMU主站數據通信中斷故障時，首先應考慮通訊網絡通道有無中斷，此時往往需要調度主站配合處理。在調度PMU主站無故障情況下，檢查從廠站側至調度主站網絡通道是否正常，可以先檢查PMU子站數據集中器與調度通訊的以太網口指示燈閃爍是否正常。

對PMU裝置中的數據集中器背側LAN2網口檢查發現，指示燈一側常亮，另一側不亮。拔下與省調二平面通訊的LAN2口網線插入維護筆記本，并將筆記本電腦IP設置數據集中器背側LAN2網口同一地址（該IP地址為調度提供配置）ping調度側IP，發現數據包發送接收正常，說明數據集中器以太網口側至調度通訊網絡的物理鏈路正常，可進一步縮小故障范圍。

2.3.2 PMU裝置上送數據通訊異常處理

PMU裝置上送數據通訊主要由各個測量單元采集節點信號送入100 M光纖以太網，經數據集中器單元內專門配置的調度IP上送至調度。此時數據集中器、測量采集裝置和人機界面輔助單元應該在同一個網段，且數據集中器內配有調度給定IP的節點名。PMU裝置數據上送出現異常主要有數據鏈路中斷、采集處理單元硬件異常和GPS對時異常等幾種情況。

（1）采集處理單元硬件異常排查

對PMU裝置進一步檢查，調取2016年7月18日16:47分的告警光志及信息簡報有如下信息：

2016-07-18 16:47:31.841 PMU裝置SMU-2CS裝置異常動作；

2016-07-18 16:47:35.799 PMU裝置SMU-2CS裝置異常復歸；

2016-07-18 16:49:35.647 PMU裝置SMU-2CS裝置異常動作；

2016-07-18 16:49:35.647 PMU裝置2CS-GPS失步動作；

2016-07-18 16:49:54.305 PMU裝置SMU-2CS裝置異常復歸；

2016-07-18 16:51:39.453 PMU裝置SMU-2CS裝置異常動作；

……

另外，從PMU裝置SMU-2CS數據集中器面板上看到，“同步”指示燈和“PMU1”～“PMU3”工作燈均不亮，“運行”指示燈顯示為常亮，而不是閃爍，“主站1”～“主站4”均不亮，說明無一主站點有數據通訊。

從以上信息可以看出，PMU裝置中至少兩個故障信息一直存在，即：SMU-2GPS時鐘同步單元不同步和數據集中器SMU-2CS裝置異常。從“系統工況”上檢查發現，PMU3裝置GPS信息顯示為“失步”，而PMU1和PMU2裝置GPS信息均顯示為“同步”，結合簡報信息判斷SMU-2GPS同步時鐘單元第3塊IOHF同步板有故障。

對存有故障的IOHF時鐘同步板進行備件更換后發現PMU3裝置GPS失步故障消失，PMU1～PMU3裝置GPS信息均顯示為“同步”狀態。但主站1～主站4通訊的實時數據管道依然顯示為“通訊未連接”，數據流量總包數為0，0幀/s。

分析PMU裝置顯示信息，發現采集處理單元硬件異常和GPS對時異常兩種故障均已消除，但通訊實時數據通道依然顯示“通訊未連接”，廠站PMU裝置與省調主站數據通道依然不通，對側電網主站電話告知依然無法接收到PMU數據，考慮PMU裝置數據上送出現異常是由于數據鏈路中斷。

（2）PMU裝置數據鏈路檢查分析

數據鏈路檢查從數據集中器以太網口節點IP配置檢查開始，從PMU裝置人機界面打開運行窗口，用telnet命令登陸到數據集中器，查看appl/SPM200/bin中的SetRoute文件各節點的IP配置，用cat打開SetRoute文件后顯示如下信息：

再用#./SetIp hmi命令進入SMUIP編輯窗，顯示如下信息：

分析以上IP信息可以看出，數據集中器與省調通訊的以太網口LAN2對應節點是eth2，與地調通訊的以太網口LAN3對應節點是eth0，但兩個節點所配IP地址、子網掩碼和網關地址都已經改變，且與原先配置的IP信息有較大差異。結合采集處理單元報出的故障信息分析，應該是數據集中單元掉電后導致配置IP丟失，恢復到默認IP所致，這也是造成PMU裝置數據上送出現數據鏈路中斷的主要原因。

2.4 通訊異常故障處理對策

首先從修改數據集中器以太網口節點IP配置開始入手，在人機界面窗口上用FlashFXP軟件對SetRoute文件中的eth0和eth2進行重新編輯：

編輯完成后覆蓋原文件，再進入CMD運行窗口的SMUIP編輯環境下，用set set命令對eth2和eth0的IP地址、子網掩碼和網關按照調度數據網給定的值進行重新配置，即：

配置完成后，將光標移至最下行，兩個Y后修改保存成功，退出CMD運行窗口。重新調出人機界面上的“系統工況”，發現主站3通訊恢復，實時數據管道和命令管道均顯示“通訊正常”，數據流量總包數在有規律地增加，增加頻率25幀/s。

運維人員與調度自動化科聯系，從調度PMU主站側ping廠站兩條PMU通道，均可以ping通，說明PMU上送數據鏈路已經恢復正常。由于主站1和主站3兩條通道互為備用，在主站3啟用情況下，主站1自動為備用狀態，而此時調度只啟用了主站3通道，所以主站1顯示為“通訊未連接”屬正常狀態。

3 通訊故障處理原則

根據現場維護經驗，很多時候設備通訊故障是由于設備硬件故障或連接通訊電纜松動等造成。為了快速定位現場故障，建議采用傳輸網絡分斷逐級排除的方法排除故障。首先保證裝置連接調度通訊的完整和正常，然后確認軟件配置和設置的正確，即確保通訊數據鏈路的正確和完整性。本次造成數據集中器與調度主站連接的網絡端口IP配置斷電重啟丟失，分析原因基本判定是因為數據中集中器CPU板上的電池故障引起，在更換電池重新配置IP后故障消除。處理此次故障的關鍵在于檢查并恢復eth0和eth2的IP配置，其中eth0、eth2分別對應數據集中器背面的LAN3、LAN2以太網口，eth1和eth3沒有用到，可以不修改，修改完成后通過set set命令檢查是否修改成功。

在PMU裝置通訊出現異常后的排查過程中可以采用多種方式：通過系統開出的報警信息定位；通過裝置狀態指示燈定位；通過簡單的測試命令來確定原因；通過同類硬件（或板件）的互換使用確定設備好壞等方法，多種方式結合應用，直到故障排除。

4 結束語

PMU裝置屬于重要的涉網設備，它在電力系統同步相量測量、暫態及動態過程的記錄和上送方面發揮著重要作用。本文詳述了某廠SMU-2型PMU裝置通訊出現異常的檢查、分析及處理過程，并結合現場實際維護工作總結出通訊故障的處理方法，對于各廠PMU裝置的運維具有一定的借鑒作用。

[1]國電南瑞科技股份有限公司.SMU-2型同步相量測量裝置使用技術[Z]，2014.

[2]龔靜.配電網綜合自動化技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

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[5]Q/GDW416-2010電力系統同步相量測量裝置（PMU）測試技術規范[S].北京：電力出版社，2010.

TM73

B

1672-5387（2017）04-0057-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.04.017

2016-11-15

吳元（1986-），男，工程師，從事水電廠電氣設備技術管理工作。