變電站自動化系統遠動設備常見缺陷分析及處理方法

胡 恬 盛發明

（國網寧波供電公司，浙江 寧波315020）

0 引言

最近十多年是變電站自動化系統的大發展時間，國內變電站自動化系統已基本普及，110kV變電站已實現了多年的無人值班運行，220kV變電站已部分實現了無人值班運行或少人值班運行，并逐步向完全無人值班運行方向邁進，變電站設備的運行管理水平得到了很大提高，節省了大量人力。而這一目標的實現，依賴于變電站自動化系統的安全可靠運行，特別是遠動設備，直接關系著變電站運行信息和控制命令的處理、傳輸，確保遠動設備的可靠運行尤為重要。

1 遠動設備配置

綜合自動化變電站遠動設備包括遠動裝置、調制解調器、數字透傳裝置、數據網接入裝置等設備。遠動設備的主要功能是負責接收間隔層數據，并向主站端進行轉發，同時接收主站端的遙控命令。

遠動機要求雙機配置，并且采用嵌入式裝置。裝置要求具有兩個站內以太網接口，分別與站控層計算機網絡的雙交換機連接，實現站內數據的收發；具有兩個站外以太網接口，分別與電力數據網絡的雙交換機連接，實現與各級主站的網絡數據通信；具有足夠的RS－232串行通信接口，實現與各級主站的串行數據通信。變電站與主站之間應具備兩路獨立路由通信通道。

配置雙套具備MPLS－VPN功能的路由交換設備作為數據網絡接入設備。按電力調度數據網雙平面接入要求，110kV及以上變電站每一數據網平面配置一臺路由器、兩臺交換機及相應二次安全防護設備，采用兩路2M接口，通過光傳輸設備接入電力調度數據網。

根據需要，配置調制解調器和數字透傳復用設備，作為電力調度數據網未完善前的過渡性遠動通信通道，分別采用模擬信號方式和數字信號方式，通過PCM和2M通信設備接入相應調控主站。

2 遠動設備缺陷分類

遠動設備缺陷基本可以分為三類：遠動機故障、通道故障、參數配置錯誤。遠動機故障指遠動機自身由于某種缺陷不能與站內設備或主站系統正常通信、完成數據傳輸功能，包括硬件和軟件兩個方面的缺陷。通道故障指遠動設備與主站之間的通信通道以及相關通道設備的故障。參數配置錯誤類缺陷主要指由規約配置、通信參數不正確引起的通信、數據傳輸異常。

3 遠動設備缺陷處理方法

3.1 遠動機故障處理方法

遠動機硬件故障指遠動裝置本身以及相應的接口設備，由于長時間運行，出現不同程度的老化現象，硬盤、主板、接口設備、風扇等設備故障較多。一般通過查看相應的指示燈是否正常，借助遠動機啟動時的自檢信息，必要時用萬用表測量相關部位電壓，然后用替換法驗證相關設備是否故障；有些硬件設備雖無明顯故障，但由于長時間運行老化嚴重，導致性能下降，會影響系統運行穩定性，可通過升級改造解決。軟件故障常有操作系統、應用軟件程序走死等，這類缺陷通常重啟遠動設備就可消失；還有類軟件故障是由于程序設計不完善引起的，這類缺陷一般比較隱蔽，往往需要運行一段時間后或在某種特殊情況下才有可能發生，故障難以重現，需要長時間觀察分析才能找到，一般由廠方協助，通過軟件升級得以解決。

3.2 通道故障處理方法

遠動通信通道中斷故障，首先要確定是通信通道問題還是遠動接入設備問題。對于模擬通道及數字通道可通過觀察Modem裝置、數字透傳裝置的指示燈；主站端或廠站端打環，比對上、下行報文一致性；用儀表儀器測量來判定故障范圍。對于網絡通道，通常用ping命令來檢查通道是否正常。屬于通信通道故障應及時通知通信部門消缺。

3.2.1 常用的模擬通道及數字通道故障判別方法

（1）觀測法：適用于模擬通道及數字通道故障判別。

Modem裝置的CD燈亮表示載波信號異常，CD燈閃爍表示收發兩端中心頻率或頻偏設置不匹配，RXD燈閃爍表示接收數據，TXD燈閃爍表示發送數據。當CD燈亮時，一般可判斷通信通道問題。CD燈閃爍時應檢查兩側中性頻率或頻偏設置是否一致。

數字透傳裝置的LOS燈亮一般可判斷通信通道問題。若LOS燈不亮，一般可排除數字通道故障的可能，應檢查兩側數字透傳裝置是否正常。

（2）打環法：適用于模擬通道及數字通道故障判別。

模擬通道的打環可在廠站端將上行與下行數據傳輸線短接，在另一側比對上、下行報文是否一致，若一致，說明通信設備正常，缺陷在遠動設備上；若接收不到下發的信息或有誤碼出現，則說明通信通道有問題。

數字通道打環比較方便，在數字透傳設備上每路通道都有相應的自環開關，可以很方便地將數字通道和相應的主站自環，以判斷數字通道以及通道設備是否正常。

（3）測量法：適用于模擬通道故障判別。

用示波器檢測：對于不同的規約和不同的傳輸速率，示波器顯示的波形各不相同。當通道上有數據傳輸時，一般會分別顯示兩個頻率的正弦波形。

用萬用表檢測：有時因條件限制，可用萬用表交流擋，簡便地測試Modem是否有遠動信號輸出，并可根據通信設備對輸入信號的電平要求，監視調整遠動輸出信號的幅值。

用電話聽筒檢測：對于傳輸連續信號的通道，可聽出來有兩個頻率的聲音，當通道只傳輸Modem中心頻率時，只能聽到一個單音；對于傳輸斷續信號的通道，可聽出來有斷斷續續的兩個頻率的聲音。

確定Modem裝置故障時，就要更換裝置或相應板件，更換時要保證相關參數（中心頻率、頻偏、發送電平、接收電平、波特率等）設置正確。

數字透傳裝置的故障一般通過替換法排除。更換的新數字透傳設備不需要設置參數，但需要保證每個接口的插線與更換前一致。

3.2.2 網絡通道故障判別方法

網絡通道就是基于電力調度數據網進行數據傳輸，通常用ping命令來檢查通道是否正常（網絡診斷工具，在 Windows、UNIX和Linux均適用），可以在遠動設備處ping網關IP地址、主站IP地址，也可在主站側ping網關IP地址、遠動設備IP地址，通過是否有響應、響應的時延等返回信息判斷網絡通道正常與否。新安裝設備還要檢查遠動機的IP地址、網關地址、端口號是否正確，路由器配置是否正確。

排除網絡通道故障后，需要檢查遠動機、實時交換機、縱向加密裝置、路由器是否正常運行，設備之間的網絡通信線是否符合制作標準，網絡線是否完好，連接是否可靠。

3.3 參數配置錯誤處理方法

遠動設備的參數配置包括三部分：轉發庫配置、通信配置、規約配置。

轉發庫配置包括：站內數據引用是否正確、邏輯合成點是否合理、遙信信號極性、防抖動時間、是否上送SOE、遙測系數、變化死區等。

通信配置包括：串口通信參數有傳輸速率、中心頻率、頻偏、校驗方式等是否與主站一致，網絡通信參數有遠動機IP地址、網關地址等是否正確。

規約配置包括：主站和廠站兩側的規約要一致，規約選定后，還需要注意參數的一致性，比如站址、信息體起始地址等。以IEC101規約為例，主要包括：站址（ASDU地址和IEC101鏈路地址）的統一性；地址的字節數；傳送原因的字節數；信息體地址的字節數和起始地址。

只有參數配置正確了，廠站與主站之間才能正常通信。不同通信方式和規約，配置的參數不盡相同；不同廠家和型號的設備，配置的內容也不盡相同。處理這類缺陷，需要了解有關參數的配置，對相關知識比較熟悉，常需要捕捉通信報文，分析通信過程才能找到故障點。

早期110kV變電站沒有獨立的遠動裝置，一般由總控單元或前置機兼管行使遠動功能，其故障類型及排查方法與獨立遠動機類似，不再單獨討論。

4 結語

在變電站無人值班模式下，變電站自動化系統遠動設備的可靠運行直接關系著變電站設備的運行管理，本文主要介紹了國內變電站自動化系統遠動設備的配置，結合檢修工作經驗，分析了遠動設備的常見缺陷，并針對不同缺陷提出了相應的處理方法。

［1］張延，吳云，史志鴻.變電站自動化系統設計和運行問題的分析［J］.繼電器，2003，31（8）.

［2］陳正蓉.淺析綜合自動化變電站遠動接口的相關問題［J］.華中電力，2010，23（1）.