PMU通信中斷的分析處理

洪悅　王喆　李霄

【摘 要】以湖北500kV木蘭變電站PMU通訊中斷缺陷處理為例，介紹幾個常用的網絡命令的使用方法，重點闡述電力調度數據網通信故障的分析思路與處理步驟。本文可為電力調度數據網雙平面建設調試及網絡通信中斷處理提供參考。

【關鍵詞】PMU；電力調度數據網；雙平面；網絡命令

The Analysis and Treatment of PMUs Interrupted Communication

HONG Yue WANG Zhe LI Xiao

（Maintenance Branch of Hubei Electric Power Co.， Ltd.， State Grid Corporation of China，Wuhan Hubei 430050，Chian）

【Abstract】Taking the PMU communication interruption defect of Hubei 500kV Mulan substation as an example， this paper introduces the application methods of several commonly used network commands， and elaborates the analysis and treatment of communication interruption of the electric power dispatching data network. This paper can provide reference for dual network plane debugging and communication interruption treatment of the electric power dispatching data network.

【Key words】PMU； Electric power dispatching data network； Dual network plane； Network command

0 引言

電力調度數據網，是用于傳輸電網調度自動化、繼電保護與安全自動裝置控制等信息的專用網絡。隨著電力調度數據網雙平面建設的不斷深入，網絡的可靠性、實時性、安全性得到明顯的改善。電力縱向加密裝置、硬件防火墻設備的引入以及承載的電力業務不斷增多，近年來在數據網上發生的通信中斷事件越來越多。本文以一起變電站PMU裝置通信中斷的處理過程為例，重點闡述電力調度數據網通訊故障的分析思路，并介紹幾個常見的網絡命令的使用方法。

1 電力調度數據網拓撲結構分析

目前，湖北境內500kV變電站已全面建成電力數據網湖北省調接入網、華中接入網雙平面網絡，實時網絡傳輸遠動、PMU、穩控等信息，非實時網絡傳輸電量TMR、故障錄波及保護子站、在線監測等信息，網絡縱向邊界均部署電力專用縱向加密裝置進行加密認證，其網絡拓撲結構如圖1所示。

2 PMU通信中斷分析與處理

2.1 PMU通信原理簡介

PMU是相量測量裝置Phasor Measurement Unit的英文縮寫，在廠站端采集線路、主變三相電壓、三相電流、開關量等實時數據，根據通信規約將采集的同步相量數據傳輸到主站，傳輸通信鏈路一般采用TCP/IP協議[1]。TCP 8000端口是數據通道端口，主站端為服務器端；8001端口為管理通道端口，廠站端為服務器端。通訊時，主站端通過建立管理通道先下發召喚配置命令，接著廠站端根據主站端要求的實時數據發送速率上送數據。實時數據發送速率通常有每秒100、50、25幀三種[2]，其中華中分部要求發送速率為50幀/s，正常通訊時數據流量約為30KB/s。

2.2 故障現象

湖北500kV木蘭變電站PMU采用中國電科院PAC2000系統，屬于典型的分散分布式結構，主機放置下500kV#1保護小室，站內其他保護小室采集單元與主機之間通過光纖連接，實時數據經數據集中器匯總后通過光電轉換器與通信機房電力調度數據網連接，其數據流向圖如圖2所示。

2016年6月23日，華中分部調度報告：PMU主站與500kV木蘭變PMU子站華中接入網通道連接異常。檢修人員到達現場后，經檢查發現：PMU主站通信狀態中命令管道連接成功，數據管道交替顯示“連接成功”、“正在連接”。

2.3 故障分析與處理

ping命令是常用的網絡命令，它通常用來測試與目標主機的連通性[3]。ping命令每秒發送一個數據包并且為每個接收到的響應打印一行輸出，計算信號往返時間并顯示信息包丟失情況，命令執行后顯示一個簡要的統計信息。由于命令管道成功建立，說明網絡鏈路層沒問題，從運行ping命令的結果也證實了這一點。數據管道異常首先懷疑應用層的問題，根據PMU通信原理得知，數據管道主站端是服務器，偵聽TCP8000端口。于是打開一個終端，執行命令：telnet40.10.10.7 8000（40.10.10.7為華中分部PMU主站端IP地址）。命令執行結果如下：

Trying 40.10.10.7...

Connected to 40.10.10.7.

Escape character is ‘^].

Connection closed by foreign host.

結果顯示主站端8000端口已打開，說明應用進程已啟動。考慮到曾發生過縱向加密裝置配置錯誤導致業務不正常的情況，臨時將縱向加密裝置A切換至旁路狀態，使信息不經加密裝置直接從實時交換機上送路由器。觀察主站通信狀態，故障依舊，說明與縱向加密裝置無關，于是恢復加密裝置至正常運行狀態。運行ping命令時，在電力調度數據網實時交換機對應端口上，發現收發指示燈閃爍不均勻。PMU后臺管理機采用QNX（Linux的一種）操作系統，ping包的默認大小為64Byte。觀察交換機端口的收發指示燈，閃爍頻率并不是每秒一次，懷疑數據包有丟包的情況。于是，在終端輸入以下命令：ping -s 40960 40.10.10.7，表示每次發送40KB的測試包。連續發送（下轉第400頁）（上接第411頁）測試包3分鐘，按ctrl+c終止ping命令，得到ping命令的統計信息：

----40.100.67.254 PING Statistics----

180 Packets transmitted， 171 Packets received，5% packets loss.

丟包率達到了5%！為了進一步確定數據包丟包范圍，將上述命令改為ping -s 40960 40.100.67.254（40.100.67.254為站內通信網關IP地址），發現丟包率為4.9%，確認了丟包發生在PMU主機與實時交換機之間的網絡，并非在電力調度數據網上。網線制作不規范或網線頭壓線不緊，都有可能導致數據丟包。從圖2的數據流向圖可知，PMU主機與電力調度數據網實時交換機之間是經光電轉換器通過光纖連接，在排除了兩端的網線以及光電轉換器問題后，還有一個可能性，那就是光路的問題。現場使用光功率計測試光纖的衰耗，發現衰耗率遠大于正常值。工程實施時使用的是4芯的多模光纜，兩端分別有兩芯備用。于是更換一對備用尾纖，再次運行ping命令，連續監視10分鐘，丟包率為0，這時，PMU裝置的數據管道穩定在“連接成功”狀態，PMU裝置通信中斷的問題得到圓滿解決。原來，先前使用的那一對尾纖在線槽內彎曲半徑太小，導致數據包的丟失，而PMU主機收到不完整的數據幀后請求重發，造成數據通道的頻繁中斷。

3 結語

隨著電力調度數據網建設步伐的加快，在數據網上承載的電力業務越來越多，越來越重要。電力專用縱向加密裝置的部署，在增強電力調度數據網邊界安全性的同時，也增加了數據通道維護的復雜性。本文以湖北500kV木蘭變電站PMU裝置通信中斷的處理過程為例，闡述了電力調度數據網通訊故障的分析思路。經過處理后，該站PMU裝置運行將近半年，再未出現過數據中斷現象，進一步說明了本文所述的分析處理方法是有效可行的。

【參考文獻】

[1]陳實，許勇，王正風，等.電網實時動態監測技術及應用[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2]國家電網公司企業標準（Q-GDW131-2006）.電力系統實時動態監測系統技術規范[S].

[3]（美）W.Richard Stevens.TCP/IP詳解[M].北京：機械工業出版社，2000.

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