變電站網絡通信中斷的原因及處理措施

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(1.六枝供電局，貴州 六盤水 553000；2.六盤水供電局，貴州 六盤水 553000)

1 引言

現代電力系統變電站“站內”的通信，絕大多數都是通過以太網方式進行的，以太網通信最明顯的優點在于其單位時間內傳輸信息速率快，信息量大，與早些年之前的串口通信，LON網通信、CAN網通信相比較，以太網通信傳輸速率與信息量成幾何倍數提高，很好的滿足了電力調度系統快速性、準確性、可靠性要求，所以現在很多變電站的站內通信均采用以太網方式。由于一些不可避免的客觀原因，比如設備原因、長時間、滿負荷的運行等，利用以太網通信的變電站在運行過程中還是經常性的會造成網絡通信中斷，這類缺陷比較多，而且頻發，有的是單設備局部性中斷，有的是全網整體性中斷。本文就通信中斷問題，依據作者在電力行業廠站端調度自動化工作積累的經驗，提出一些見解。

2 變電站通信網絡

最為常見的變電站通信網絡拓撲結構有總線型結構、星型結構。星型網絡拓撲結構使用率最高，一般用在2010年后新建的變電站(2010年指的作者所在單位普遍情況，地區差異不同，時間也不相同)。總線型網絡拓撲通常采用LON網和CAN網技術組網，這在那些建設時間早，投運較早的老變電站里比較常見。本文提到的變電站通信中斷，主要針對的是采用以太網組網的星型網絡結構，因為現在變電站90%采用的是以太網技術，那些投運時間久的，采用LON網與CAN網通信的老變電站，目前也已逐步改造為以太網通信。星型網絡是指以變電站的站控層交換機為中心，將變電站內保護裝置、測控裝置、計量裝置、公用測控裝置、交直流裝置等其它裝置所采集的信息(信號)匯集，然后再由站控層交換機將這些信息上送至變電站后臺監控機。此外，站控層交換機匯聚的信息，經過遠動裝置再將該變電站所有信息上送至調度中心，這塊業務涉及的是廠站端與調度中心之間的通訊，屬于變電站“對外”通信，不屬于變電站站內通信范疇，故而在此不作論述。變電站星型通信結構示意圖如圖1所示。

圖1中，保護裝置、測控裝置、計量裝置、交直流裝置均屬于二次設備。保護裝置負責實現對一次設備如斷路器、變壓器的保護；測控裝置負責監視一次設備的電流、電壓、有功、無功等；計量裝置負責電量采集；交直流裝置負責采集站內直流屏電流、電壓信息。交換機將保護、測控等信息匯集在一起。后臺監控機通過對保護裝置，測控裝置等二次設備的監視，從而實現對一次設備的監控。示意圖僅僅只畫了一個框圖作為代表，現實的變電站中，裝置是很多的，所以需要傳輸的信息量很大，特別是氣候惡劣、雷電交加引起保護動作時，報文數量極大，甚至會引起網絡風暴導致全站通信癱瘓，以太網傳輸信息量大，速度快，可以滿足大量信號的傳輸。以110kV線路為例，1臺測控裝置實現對一條110kV線路的電流、電壓、有功、無功監視。220kV線路的保護雙套化配置，也就是如果是一條220kV線路，按照一套保護含主保護與后備(或輔助)保護計算的話，其保護裝置最少就是3臺，一個中型的220kV變電站，其保護、測控、交直流裝置粗略計算就是100臺以上，由此可見，其所需傳輸信息量的巨大程度。其中，帶箭頭的連接線的通信介質均為網線，要將裝置與裝置連接起來，就需要用網線進行連接。另外，如果保護裝置、測控裝置、交直流監測裝置與后臺監控系統不屬于一個廠家的話，中間還要加裝——規約轉換器，因為每個廠家出于知識產權保護、專利保護、利益驅使等原因，會采取自己的一套規約、模板建立一個變電站的通信，但是當有其他廠家設備需要接入時，由于廠家與廠家之間的規約、模板、配置各不相同，就相當于兩者之間語言不通，所以就需要加裝規約轉換器，從而起到一個“語言翻譯”的作用。

圖1 變電站通信網絡拓撲結構示意圖

3 變電站通信中斷的常見現象

造成變電站通信中斷的原因很多，現象也不盡相同。常見的現象有：

a：后臺監控機與全站所有裝置通信中斷；

b：后臺監控機與站內某個間隔，例如某條110kV測控裝置，或是某條220kV線路的保護裝置之間通信全部中斷；

c：變電站某間隔A網、或B網通信中斷；

d：從后臺監控機可以ping通裝置，但是裝置信息無法上送，無報文；

e：信號上送上行通道無問題，下行通道有故障。

4 引起變電站通信中斷的原因

通信中斷的現象很多，原因也五花八門。通過分析原因，才能更好解決通信中斷問題。引起通信中斷的原因大致如下：

a：站控層交換機運行時間太久，設備超期服役，設備老化，長久運行后死機造成通信中斷；

b：設備質量差，運行不穩定，從而造成通信中斷；

c：后臺監控機網卡故障；

d：后臺監控機網口故障；

e：后臺監控機網絡IP地址設置錯誤；

f：后臺監控機監控系統(注意不是操作系統)設置錯誤；

g：后臺監控機至交換機、至裝置網線故障；

h：后臺監控機至交換機、至裝置網線水晶頭松動，故障；

i：示意圖中保護、測控裝置網口故障；

j：示意圖中保護、測控裝置配置與設置錯誤。

5 變電站通信中斷的處理措施及方法

通信中斷發生后，負責維護檢修的工程技術人員必須趕赴現場，針對現場造成通信中斷實際情況，找到造成通信中斷的實際原因，采取相應的處理措施。所以，處理措施和解決辦法完全可以針對第4節的10個原因描述逐條進行。以下 10個處理措施及辦法，與以上10個原因一一對應。

針對4-a原因的解決方法：觀察站控層交換機有無異響，如有異響，可能是交換機風扇故障，散熱不及時，導致交換機運行異常，更換交換機風扇，這樣還可以節約生產成本；如果無異響，或許是交換機運行時網絡風暴導致通信中斷，重啟交換機觀察一下；如果還不行，那么可能就是交換機運行時間太久，設備超期服役，設備老化，長久運行后死機造成通信中斷，此時需要更換新的交換機。

針對4-b原因的解決方法：有的廠家生產的交換機設備質量的確差，只能更換其他品牌的交換機。

針對4-c原因的解決方法：更換后臺監控電腦網卡。如是集成網卡，則需更換主板。

針對4-d原因的解決方法：更換后臺監控電腦網卡。如是集成網卡，則需更換主板。

針對4-e原因的解決方法：修改后臺監控電腦網絡IP地址。這里有個特殊情況，有的廠家如果在IP設置項目里面采用高級設置選項，設置過多IP地址，也會導致通信中斷，此時需要刪除多余IP地址。

針對4-f原因的解決方法：核實監控電腦監控系統設置是否錯誤，主機與備機IP不同的設置等。

針對4-g原因的解決方法：采用新網線，重新連接后臺機與交換機，交換機與裝置。

針對4-h原因的解決方法：采用固定裝置，將水晶頭固定，或重做水晶頭。

針對4-i原因的解決方法：將保護測控裝置帶有網口的插件更換。

針對4-j原因的解決方法：檢查保護測控裝置的配置，如通訊地址，協議的奇，偶校驗、傳輸波特率等。

6 結束語

不論造成通信中斷的原因有多少，筆者認為解決通信中斷缺陷一個核心思想在于：“一切從實際出發”，尊重現場，到達現場后，觀察要仔細，根據現場實際情況，分析中斷原因，再采取相應的處理措施與方法。