PMU通信中斷故障及策略分析

李浩

（保定和易法電氣科技有限公司，河北 保定 071051）

1 PMU技術

1.1 PMU 技術簡介

PMU技術（同步相量測量單元）是一種進行向量同步的測量、輸出和記錄的裝置，其本質上是通過和電網主站實現實時通信，并通過相關通信協議的遵守，基于標準時鐘的信號同步策略，規避時鐘信號的守時能力。PMU技術可以為電力系統實現先進感知和數據庫支持。該技術的應用提升了系統的穩定性，使得利用后擾動數據評估系統的慣量成為可能。作為電力系統動態監測的有效手段，PMU技術在電網運行中的應用比較廣泛，而以內網單網為例，如圖1所示，將同步時鐘同步到多個向量測量的子單元，再通過數據處理器統一分析，最終通過與通信設備、WAMS主站的聯系，實現整個PMU結構的完整循環。該裝置(PMU)用于同步相量測量輸出和動態數據記錄裝置，可為電網廣域測量系統提供數據依據。廠站控測量單元由采集單元、數據集中處理單元、計時單元、人機界面和通信模塊組成。每個采集單元采集的電流、電壓、頻率、相角等相位通過通信模塊傳輸給數據。

1.2 PMU技術應用于電網調度的數據拓撲與案例分析

PMU技術在電網調度中的應用還是非常廣泛的，一般是通過與主機房連接后，通過分布式光纖轉換器流向中央電力保護室，然后通過分布式光纖網絡將數據連接到其他電力調度室，如圖所示，以A市的某變電站通信系統為例，該系統使用的是雙平面建設調試，中國電科院PAC2000系統。該系統在運行過程中，出現的問題如下：PMU主站和500千伏變電站（某一個單元）接入網絡通道連接異常。維護人員到達現場后，發現主站的通信狀態處于服務狀態，使管道連接成功，后，數據管道交替顯示“連接成功”和“正在連接”。如果出現通信故障問題，會嚴重影響本地居民的正常使用，造成局部停電的問題，給本地居民的正常生活產生一定的麻煩，而在實際的工程檢修中，也要根據常見的通信故障產生點分析故障來源，給出最優的故障解決措施。

圖1 PMU技術整體運作流程

2 PMU系統故障分析與具體操作

2.1 PMU網絡應用層故障

如果系統出現故障，首先需要分析的是PMU應用層是否出現故障，根據PMU通信原理，數據管道的主站是服務器，監聽tcp8000端口。因此，打開一個終端并執行命令，代碼如下:telnet10.10.10.78000(40. 10.10.10.7)。

這是該變電站負責電力分公司PMU主站的IP地址，如果命令執行的結果如下：

嘗試連接分公司的PMU服務站IP，如果能連接到該網絡服務器地址，服務站轉義字符顯示連接被外部主機關閉，那么就代表主站8000端口已經開通，表明申請流程已經開始。如果在該檢查中發現是應用層的故障，就需要重新連接該服務站IP，并再次重復以上代碼，直到執行結果如上所示。

圖2 PMU數據系統流程

2.2 PMU網絡鏈路層故障

在該案例中，主要的故障原因是Ping命令故障，Ping命令是一種常見的網絡終端命令，通常用于與目標主機的連通性的測試。基本的原理為，ping命令每秒發送一個數據包，每個接收到的響應都會打印一行輸出。用這樣的方法計算信號的往返時間，并顯示數據包是否丟失。在命令執行后，系統會顯示一個簡短的統計效益，因為在該案例中，管道連接成功代表命令管道已成功建立，這表明網絡鏈路層正常。如果鏈路層出現故障，那么Ping命令也會發生故障。

常見的問題處理方法為，首先檢查協議是不是正確（采用的是X25協議、PPP協議或者FR協議）；其次是檢查工作方式，再者檢查鏈路層的幀格式；最后檢查整個鏈路層的地址映射。以PPP協議為例，檢查雙方的線路口令是不是設置正確，并進行調試測試：

當出現LCP協商成功以后轉為Down狀態，則解除故障。如果是X.25協議，無法連通ping的主要原因是沒有配置本地地址和對應端口的地址映射。

2.3 信息加密裝置故障

如果懷疑是因為信息加密對PMU造成故障，那么可以暫時將縱向加密設備切換到旁路模式，如果信息能直接從交換機發送到路由器，不無需加密設備就能傳輸，則說明是加密裝置的故障。如果在切換模式以后，主站通信狀態、故障依然沒有解除，則需要再次尋找故障源頭。在檢修的時候需要注意的是，如果證明故障與縱向環路加密設備無關，需要先將加密設備恢復到正常操作狀態，以避免后期操作錯誤造成信息的泄漏。

2.4 收發指令故障

運行ping發出命令時，可以觀察在電力調度數據網實時交換機的相應端口上，是不是出現發送和接收指示燈閃爍異常的問題，其表現就是閃爍不均勻，主要原因為，該系統中，PMU后臺管理機采用Linux操作系統，Ping包默認大小為64BYTE，但是容易出現丟包的問題，觀察收發指示燈，在終端輸入以下命令:

連續發送測試包3分鐘，按Ctrl+C終止ping命令，得到ping命令

統計：

以上操作的意思是，3分鐘內連續發送40kb的測試包，傳輸180個數據包，接收171個數據包，5%的數據包丟失。為了進一步確定分組丟失范圍，可以進行下一步操作，將丟包測試置于主機和交換機之間、電力調度數據網上，再次確認故障的發生位置。以以上案例來看，PMU主機（測試網關為：40.100.67.254）和交換機中間的丟包率接近5%，這就是說明是因為收發指令造成了運行故障。造成收發指令的通信故障的原因，有以下2種，

（1）光功率測試光線的消耗量過大，整體的衰耗值大于正常值很多，這樣就需要更換備用的光線，并再次運行該指令，若顯示為：

則證明檢修成功。

（2）網線制作不規范或者網線接頭壓線問題，則需要檢查系統中相關部位的連接是否緊密，并圓滿解決相關問題。在相關的問題解決之后，需要對系統進行再次檢測，只有在丟包率為0%且工作正常以后才視為檢修完畢。

3 結語

總之，隨著我國經濟的發展，電力系統的結構越來越復雜，不同地區之間的電網連接也越來越緊密。隨著電網的發展，受系統自身和外部因素的影響，電網和電力設備發生故障的概率以及故障造成的損失也越來越大。對于電網的故障診斷，傳統的方法大多使用開關信息，即保護和斷路器的動作信息。隨著智能電網建設的逐步完善，綜合調度數據平臺在電網各方面的應用將更加成熟。在此基礎上，不僅可以獲得保護、斷路器等開關信息，還可以做好國家配電網的優化。未來PMU提供的高精度、高密度同步數據的規模將越來越大，加強對PMU技術的研究和分析，這是未來工作人員需要研究的重要課題。