基于2Mb/S通信接口的區域電網穩控裝置時鐘工作模式研究

趙恭祥

(黑龍江省電力有限公司科技信通部，哈爾濱150001)

穩控裝置在電網穩定、控制、安全運行方面起到了重要作用，因此，它在電網上得到了大量應用。早期的穩控裝置與通信設備之間的接口方式采用64 kb/s(以下簡稱64K)同步數字接口，然而隨著通信電路帶寬的提高，為減少穩控裝置之間的通信故障、降低對通信設備的投資，目前新上的穩控裝置與通信設備之間的接口方式均改用2 mb/s(以下簡稱2M)接口。為了確保2M接口通信正常，避免穩控裝置之間經常出現誤碼使裝置出現閉鎖，影響穩控裝置正常運行，本文對黑龍江省穩控裝置運行中出現的故障案例進行了分析，并依據數字通信的時鐘工作原理，提出了穩控裝置時鐘的正確工作模式。

1 穩控裝置與通信設備之間的接口方式

第一代穩控裝置與通信設備之間的接口方式為64K接口(64K接口由PCM通信設備提供)，設備連接關系如圖1所示。

為省去PCM設備，減少通信結點數量，提高電路的可靠性，第二代穩控裝置與通信設備之間的接口方式采用了2M接口，主控室裝置與通信室裝置之間采用的接口仍為64K，設備連接關系如圖2所示。

圖2 改造前的2M接口方式Fig.2 2M interface mode before reconstruction

這種方式在黑龍江省運行一段時間后出現了異常，通過對穩控裝置設備異常故障的分析處理，對其進行了改造，改造后的2M接口方式如圖3所示。

圖3 改造后的2M接口方式Fig.3 2M interface mode after transformation

2 穩控裝置運行中出現故障的案例分析

穩控裝置正常工作時，A、B站穩控裝置之間實時發送、接收8位校驗碼，并以此確定穩控裝置和通信通道是否工作正常，A、B站穩控裝置與相關的通信設備若出現故障或時鐘設置錯誤都有可能導致穩控裝置之間通信出現異常。穩控裝置無法正常運行時，相關發電廠發電出力將被迫核減，影響區域電網動態穩定和發電企業經濟效益。

2.1 異常情況下對相關設備的基本排查

第一代采用64K接口通信方式的穩控裝置，在運行過程中裝置之間通信沒有出現告警或異常現象。在改為第二代2M接口通信方式后，穩控裝置在運行一段時間以后，A、B站主控室裝置面板上均顯示兩站之間數據通信出現誤碼，穩控裝置無法正常運行。

針對出現的異常現象，對通信傳輸電路進行測試。在A、B站通信機房兩側將穩控裝置去掉，對2M通信傳輸電路進行了一段時間的誤碼測試，沒有測到誤碼，證明通信傳輸電路正常;將穩控裝置投入后，通過一段時間觀察，利用A、B站主控室裝置內部誤碼計數器檢測到了誤碼，說明A、B站穩控裝置之間通信存在問題。

2.2 裝置之間出現誤碼的原因分析

通過對故障現象分析認為，A、B站主控室的穩控裝置之間進行的數據通信出現了頻繁交替的同步、失步等異常現象，A、B站4臺裝置的工作時鐘沒有建立有效的互控關系。經與廠家技術人員確認后發現，在改為第二代2M接口通信方式時，1號與4號裝置的64K時鐘雖然設置了“主從同步”工作模式，但2號與3號裝置的2M時鐘是處于“自由振蕩”工作模式。這種“自由振蕩”工作模式經過一段時間運行后，各自裝置的時鐘定時將產生偏差，從而使2號與3號裝置之間的數據通信產生誤碼，最終導致1號與4號裝置之間數據通信也出現誤碼。

3 數字通信的時鐘同步工作原理

在數字通信網中，傳送和交換的信號是對信息進行編碼后的比特流，且具有特定的比特率，這就需要網內的各種數字設備的時鐘具有相同的頻率，以相同的時標來識別和處理比特流。如果時標不能對準信號的最佳判決瞬間，則有可能出現誤碼，所以數字網的同步實際就是數字網中各數字設備內時鐘之間的同步［1］。

數字通信網的同步方式主要有主從同步、互同步、準同步等，一般采用主從同步。主從同步的主節點時鐘是指以本端設備產生的時鐘或以外部高精度定時系統產生的時鐘做為本端設備收信發信的工作時鐘［2］。

主從同步的從節點時鐘系統的基本結構是一個帶有變頻振蕩器的鎖相環。從高一級或主節點來的定時信號輸入到相位比較器，鎖相環的變頻振蕩器根據相位比較器的輸出產生新的時鐘信號，新時鐘信號做為本端設備工作的時鐘信號［3］，如圖4所示。

從節點的時鐘系統有4個作用:

1)產生時鐘信號供給本節點的數字設備。

2)當輸入的時鐘信號失效時能夠繼續輸出穩定的時鐘信號。

3)減少從高一級節點送來的時鐘信號中所含的高頻噪聲分量。

4)避免由于時鐘輸出線路的改變而引起的相位跳躍。

4 穩控裝置正確的時鐘工作模式

通過對上述故障案例的分析和時鐘主從同步工作原理的介紹，可以給出采用圖2和圖3通信方式下的正確時鐘工作模式。

在圖2所示的通信方式中，A、B站通信機房裝置之間進行通信時的2M時鐘應設為“主－從”模式，主控室裝置之間進行通信時的64K時鐘應設為“從－從”模式。2號、3號裝置的2M時鐘通過分頻得到64K時鐘，再經光信號分別傳送到1號、4號裝置作為其參考基準時鐘，這樣4個裝置均工作在同一個2M時鐘上。

在圖3所示的通信方式中，A、B站1號—4號任意一個裝置的時鐘都可設為主時鐘，其余各站時鐘則應設為從時鐘，設為從時鐘的各站時鐘跟隨主時鐘站的時鐘。

［1］周正，周惠林，等．數字數據通信技術［M］．北京:北京郵電大學出版社，2002．ZHOU Zheng，ZHOU Huilin，et al．Digital data communication technology［M］．Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunication Press，2002．

［2］汪建華．基于SDH傳送網的同步網組織的考慮［J］．電信網技術，2002，(4):3 7．WANG Jianhua．Consideration of synchronization network forming based on SDH transport network［J］．Telecommunication Network Technology，2002，(4):3 7．

［3］韋樂平．光同步數字傳輸網［M］．北京:北京郵電大學出版社，1998 WEI Leping．Optical synchronous digital transmission network［M］．Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunication Press，1998．