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(wǎng)絡(luò)命令的使用方法，重點闡述電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信故障的分析思路與處理步驟。本文可為電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面建設(shè)調(diào)試及網(wǎng)絡(luò)通信中斷處理提供參考。

【關(guān)鍵詞】PMU；電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)；雙平面；網(wǎng)絡(luò)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(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，是用于傳輸電網(wǎng)調(diào)度自動化、繼電保護(hù)與安全自動裝置控制等信息的專用網(wǎng)絡(luò)。隨著電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面建設(shè)的不斷深入，網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的引入以及承載的電力業(yè)務(wù)不斷增多，近年來在數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)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(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通訊故障的分析思路，并介紹幾個常見的網(wǎng)絡(luò)命令的使用方法。

1 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

目前，湖北境內(nèi)500kV變電站已全面建成電力數(shù)據(jù)網(wǎng)湖北省調(diào)接入網(wǎng)、華中接入網(wǎng)雙平面網(wǎng)絡(luò)，實時網(wǎng)絡(luò)傳輸遠(yuǎn)動、PMU、穩(wěn)控等信息，非實時網(wǎng)絡(luò)傳輸電量TMR、故障錄波及保護(hù)子站、在線監(jiān)測等信息，網(wǎng)絡(luò)縱向邊界均部署電力專用縱向加密裝置進(jìn)行加密認(rèn)證，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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?nèi)嚯妷骸⑷嚯娏鳌㈤_關(guān)量等實時數(shù)據(jù)，根據(jù)通信規(guī)約將采集的同步相量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡荆瑐鬏斖ㄐ沛溌芬话悴捎肨CP/IP協(xié)議[1]。TCP 8000端口是數(shù)據(jù)通道端口，主站端為服務(wù)器端；8001端口為管理通道端口，廠站端為服務(wù)器端。通訊時，主站端通過建立管理通道先下發(fā)召喚配置命令，接著廠站端根據(jù)主站端要求的實時數(shù)據(jù)發(fā)送速率上送數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)發(fā)送速率通常有每秒100、50、25幀三種[2]，其中華中分部要求發(fā)送速率為50幀/s，正常通訊時數(shù)據(jù)流量約為30KB/s。

2.2 故障現(xiàn)象

湖北500kV木蘭變電站PMU采用中國電科院PAC2000系統(tǒng)，屬于典型的分散分布式結(jié)構(gòu)，主機放置下500kV#1保護(hù)小室，站內(nèi)其他保護(hù)小室采集單元與主機之間通過光纖連接，實時數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)集中器匯總后通過光電轉(zhuǎn)換器與通信機房電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，其數(shù)據(jù)流向圖如圖2所示。

2016年6月23日，華中分部調(diào)度報告：PMU主站與500kV木蘭變PMU子站華中接入網(wǎng)通道連接異常。檢修人員到達(dá)現(xiàn)場后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：PMU主站通信狀態(tài)中命令管道連接成功，數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)命令，它通常用來測試與目標(biāo)主機的連通性[3]。ping命令每秒發(fā)送一個數(shù)據(jù)包并且為每個接收到的響應(yīng)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(zhí)行后顯示一個簡要的統(tǒng)計信息。由于命令管道成功建立，說明網(wǎng)絡(luò)鏈路層沒問題，從運行ping命令的結(jié)果也證實了這一點。數(shù)據(jù)管道異常首先懷疑應(yīng)用層的問題，根據(jù)PMU通信原理得知，數(shù)據(jù)管道主站端是服務(wù)器，偵聽TCP8000端口。于是打開一個終端，執(zhí)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(zhí)行結(jié)果如下：

Trying 40.10.10.7...

Connected to 40.10.10.7.

Escape character is ‘^].

Connection closed by foreign host.

結(jié)果顯示主站端8000端口已打開，說明應(yīng)用進(jìn)程已啟動。考慮到曾發(fā)生過縱向加密裝置配置錯誤導(dǎo)致業(yè)務(wù)不正常的情況，臨時將縱向加密裝置A切換至旁路狀態(tài)，使信息不經(jīng)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(tài)，故障依舊，說明與縱向加密裝置無關(guān)，于是恢復(fù)加密裝置至正常運行狀態(tài)。運行ping命令時，在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實時交換機對應(yīng)端口上，發(fā)現(xiàn)收發(fā)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(tǒng)，ping包的默認(rèn)大小為64Byte。觀察交換機端口的收發(fā)指示燈，閃爍頻率并不是每秒一次，懷疑數(shù)據(jù)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(fā)送40KB的測試包。連續(xù)發(fā)送（下轉(zhuǎn)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(tǒng)計信息：

----40.100.67.254 PING Statistics----

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

丟包率達(dá)到了5%！為了進(jìn)一步確定數(shù)據(jù)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(nèi)通信網(wǎng)關(guān)IP地址），發(fā)現(xiàn)丟包率為4.9%，確認(rèn)了丟包發(fā)生在PMU主機與實時交換機之間的網(wǎng)絡(luò)，并非在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上。網(wǎng)線制作不規(guī)范或網(wǎng)線頭壓線不緊，都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟包。從圖2的數(shù)據(jù)流向圖可知，PMU主機與電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實時交換機之間是經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器通過光纖連接，在排除了兩端的網(wǎng)線以及光電轉(zhuǎn)換器問題后，還有一個可能性，那就是光路的問題。現(xiàn)場使用光功率計測試光纖的衰耗，發(fā)現(xiàn)衰耗率遠(yuǎn)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(xù)監(jiān)視10分鐘，丟包率為0，這時，PMU裝置的數(shù)據(jù)管道穩(wěn)定在“連接成功”狀態(tài)，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(nèi)彎曲半徑太小，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的丟失，而PMU主機收到不完整的數(shù)據(jù)幀后請求重發(fā)，造成數(shù)據(jù)通道的頻繁中斷。

3 結(jié)語

隨著電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，在數(shù)據(jù)網(wǎng)上承載的電力業(yè)務(wù)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(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)邊界安全性的同時，也增加了數(shù)據(jù)通道維護(hù)的復(fù)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(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通訊故障的分析思路。經(jīng)過處理后，該站PMU裝置運行將近半年，再未出現(xiàn)過數(shù)據(jù)中斷現(xiàn)象，進(jìn)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(xiàn)】

[1]陳實，許勇，王正風(fēng)，等.電網(wǎng)實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2]國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Q-GDW131-2006）.電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].

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

[責(zé)任編輯：朱麗娜]