變電站遠動系統頻繁中斷故障分析及處理
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摘 要：變電站遠動系統為調度控制中心提供實時數據，對站內運行設備進行監視和控制。近年來，隨著無人值班變電站的建設和發展，變電站遠動系統的重要性日益凸顯，其運行的可靠性直接關系到電網、設備的安全運行。筆者結合日常工作經驗，介紹了變電站的遠動系統及其工作原理，重點分析了幾起變電站遠動系統通訊頻繁中斷的原因，對類似故障具有一定指導意義。
關鍵詞：變電站;遠動系統;通訊中斷
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0051-03
Analysis and Treatment of Frequent Interruption of Substation Telecontrol System
Abstract： The substation telecontrol system provides real-time data for the dispatch control center to monitor and control the running equipment in the station. In recent years， with the construction and development of unattended substations， the importance of substation telecontrol systems has become increasingly prominent， and the reliability of its operation is directly related to the safe operation of power grids and equipment. Combining with the daily work experience， the author introduced the telecontrol system of substation and its working principle， and emphatically analysed the reasons for frequent interruption of communication in several substation telecontrol systems， which had certain guiding significance for similar faults.
Keywords： substation;telecontrol system;communication interruption
隨著變電站自動化系統的發展，國網公司對所轄變電站進行調度集中監控，變電站改為無人值守。變電站通過遠動系統上傳遙測、遙信等實時數據信息至調度，同時接收調度下發的遙控、遙調控制命令。遠動系統是變電站與調度連接的紐帶和生命線，其能否正常運行會直接影響調度對變電站設備的監控和事故的處理速度，一旦遠動系統出現故障，將會給電力系統及整個電網的安全運行帶來嚴重后果。因此，如何有效進行遠動系統的故障處理，成為亟待解決的問題。
1 遠動信息傳輸原理
變電站遠動系統主要包括遠動通道和遠動裝置。
1.1 遠動通道
遠動通道是連接廠站端與主站端的“高速公路”，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，是指采用以太網的傳輸規約，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[1]。
以太網傳輸規約。IECl04規約是專用于以太網傳輸的電力規約，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的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[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和相位一致的運轉的總和。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IECl01規約、CDT規約等[2]。
1.2 遠動裝置
在電力系統中，遠動系統應用最為廣泛，技術發展也最為成熟。作為電力行業的專用自動化系統，遠動系統具有信息完整、效率高、準確展現系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，已經成為電力調度不可缺少的工具，對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平等有著不可替代的作用[2]。
遠動技術傳輸原理和編碼理論以及信號轉換技術等都是最基本的技術原理，并且遠動技術還是綜合性的技術，遙信信息、遙測信息、遙調信息和遙控信息都是遠動信息。遠動信息的傳輸有兩種模式：循環數字傳輸模式（CDT）和問答傳輸模式（Polling）[2]。
循環式遠動信息傳輸方式要求發送端與接收端始終保持同步，信息按事先約定的先后次序排列并依次循環發送。數據傳送以廠站端為主，固定傳輸速率，循環不斷往主站發送數據，主站被動接收。早期的遠動裝置是一對一的，即每一廠站配備一套，半套放在發送端，半套放在接收信息端（調度所），信息的發送和接收都是一一對應的，廠站端按時間順序分組發送信息。發送完全部遙信信息后再依次發送遙測信息，發完一遍遙測信息就完成了一幀信息的發送，接著再進行新的一幀信息的發送，如此循環。接收端（調度所）則按事先約定的信息順序，循環不斷地接收[3]。
問答式遠動的特點是由調度端主動地按順序依次“調取”各廠站的信息。數據傳送以主站端為主，向廠站端發查詢命令，廠站端通過回答查詢傳輸信息，僅在收到調度端“召喚”時，才送出信息。問答式傳輸比較靈活，對各種類型的信息可以區別對待。由于問答式是調度端發令，廠站端執行，所以可以靈活地改變功能組合，而廠站端不必作什么改變，另外還能適用于任何形式的通信網絡，可在一條傳輸通道上連接多個廠站端，節省通道投資[3]。 2 遠動系統故障處理方法
遠動系統中的常見故障是與調度端通訊中斷或實時數據信息傳輸不正確，也就是遠動通道無法正常運行。遠動通道按傳輸介質分為模擬通道和網絡通道。
?、倌M通道通過調制解調器將數字信號轉化成模擬信號進行通信。模擬通道使用調制解調器進行通信，變電站涉及范圍包括總控配置、總控到調制解調器的串口、調試解調器本身、調制解調器到通信接口屏、通信設備等環節。此類故障較多出現在通道設備上。常用的排除故障的方法有測量上下行電平、測量收發電平頻率以及上下行自環等[4]。
?、诰W絡通道中，變電站涉及的環節有遠動裝置、遠動裝置網卡配置、網卡至交換機、二次安全防護系統、路由器、通信設備的核心交換機、核心路由器等。一般網絡通道故障可以從網線是否完好，交換機、路由器及二次安防設備等是否正常運行，相關設備的參數配置是否正確上查起。常用的故障排除方法是：檢查網絡通道的好壞，并正確配置路由器，遠動裝置IP地址、子網掩碼以及網關是否正確配置，二次安防設備是否正確配置，也可用筆記本電腦模擬主站的IP配置，然后測試站端與主站之間是否PING通，再進一步進行故障排查[5]。
3 典型遠動系統通訊中斷故障處理
3.1 FZ變電站調度D5000頻繁中斷
110kV FZ變電站使用許繼電氣生產的CBZ8000監控系統，遠動機型號為WYD-803[6]。某年12月，FZ變電站信息接入調度D5000后，出現頻繁中斷現象，平均15～20min發生一次。
現場查看104報文，發現調度端每15min向站內遠動機發一次總召報文，遠動機收到總召報文后向調度端發送大量遙信信息，之后不久便出現104通訊中斷，調度重新下發連接報文，初步懷疑通道是由于占用率過高造成堵塞。登錄到路由器再觀察數據流量，發現每次總召過程中，遠動機雖然發送數據包高達600個，但通道未中斷。在通道上截取104報文，發現總召過程中，因上送數據量過大，造成通道延緩，導致調度下發確認幀遠動機無法及時接受，因104規約采用雙確認機制，遠動機在上送超過8幀數據后仍未收到調度的確認幀后主動切除通道，造成數據中斷。
許繼電氣WYD-803型遠動機配置遙信信息時，硬接點信號需在“開關量”表中完成，保護信號需在“SOE”表中完成。遠動點表制作時一般以一個完整間隔信號為單元進行配置，這樣可能導致一個間隔的信號在“開關量”“SOE”表中交替出現。104規約總召過程中遙信量依照點號順序，兼顧同一張表中的連續信號組成一幀進行上送，因此，如果硬接點、軟報文信號過于離散，就會導致數據量過大，通道擁堵（其他廠家一般10幀之內就可完成全遙信上送）。
針對許繼803系列遠動裝置避免中斷頻發的處理方法：新站參數表制作過程中盡量對一個間隔中同類型的信號進行歸類排序;已投運的變電站可采用臨時修改104規約的方法，暫取消雙確認機制。
3.2 CZ變電站中調、地調通道頻繁中斷
某年5月份，220kV CZ變電站多次出現中調、地調網絡通道中斷缺陷，現場重啟后只能暫時解決故障，不久缺陷又會出現。
到現場后，從后臺機查看遠動機1、2的報文，發現其中只有遠動機1到備調的網絡報文，因遠動配置備調通訊采用主備機，故正常時只有一臺遠動機與備調通訊，屬于正?，F象。遠動機1、2收不到中調及地調下發的網絡報文，因備調、地調、中調在子站使用同網口、同網線傳輸，初步判斷遠動主機無故障，詢問中調、地調后發現在主站可以PING通子站網關，但PING不通遠動主機。變電站路由回路圖見圖1。
在現場用筆記本插到交換機上PING遠動機可以通，PING子站網關不通，因子站網關在路由器上設置，參照圖1整個路由回路走向可以分析除縱向加密裝置出現故障，關掉縱向加密后恢復正常。
該通道頻繁中斷主要是因為變電站路由回路上其他自動化設備故障，因此，處理缺陷時不能只考慮本班組負責的遠動系統，當管轄范圍內的設備排查完畢時，應全面考慮回路中的其他設備。
3.3 BW變電站調度通訊數據異常
自BW變電站調試D5000修改遠動配置后，BW變至調度803系統的通訊數據經常為0，遠動維護人員對現場遠動下主機進行了多次重啟，雖重啟后與調度通訊恢復正常，缺陷暫時得到解決，但好景不長，一段時間后故障現象又會出現。
保持故障現場，到站內后先不重啟遠動設備，從后臺機上查看遠動通道報文，發現上主機報文正確，下主機上送數據都為0。初步懷疑遠動下主機出現問題。到遠動屏上觀察遠動機，發現遠動上、下兩主機都配置有到地調的數據線，這兩數據線經雙機雙通道切換裝置后發往地調，雙機雙通道切換裝置處于自動診斷自動切換模式，在切換裝置上強制切換到上主機時，調度端數據就可以恢復正常，強制到下主機調度端數據故障。查看遠動下主機配置并與廠家溝通，發現下主機配置有問題，修改后觀察一個半多月無故障現象。
缺陷分析：雙機雙通道切換裝置可以根據通道的運行情況進行自動切換，但因調度DISA通道無下行屬于不健全通道，會影響切換裝置的正常判斷，切換裝置可能不定時來回切換。調度無數據發生時通道正運行在下主機（故障主機）上，重啟下主機會讓切換裝置自動切換到上主機上，此時調度數據恢復正常，當切換裝置不定時再切換到下主機時調度數據就會有發生故障。
總之，變電站遠動系統通訊中斷故障研究工作是一項技術性高、過程復雜的任務。本文介紹了遠動系統工作的原理，并針對幾起典型的變電站遠動系統頻繁通訊中斷的現象，詳細介紹了故障的處理過程，分析故障原因，有效減少了遠動系統的故障次數，并對相似故障的處理有一定的指導作用，在提高變電站運行水平的同時，節省了經濟開支，全面實現了電網安全、優質、經濟運行。
參考文獻：
[1]王首頂，韓福坤，徐正山.IEC60870-5系列協議應用指南[M].北京：中國電力出版社，2008.
[2]田秀娟.變電站遠動系統常見故障分析[J].電力設備，2017（5）：58-59.
[3]王秋影.變電站遠動技術問題及解決方式分析[J].華東科技，2014（9）：289-290.
[4]馬骙軍.變電站遠動系統常見故障分析[J].中國科技信息，2017（3）：36.
[5]高震.變電站通信故障自動診斷與快速恢復研究與應用[J].低碳世界，2017（36）：62-64.
[6]李振甲，劉建英.電力通信規約[M].北京：北京理工大學出版社，2014.
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