變電站通信系統故障及處理技術分析

董學柳

（茂名市粵能電力股份有限公司，廣東 茂名 525011）

1 變電站通信系統分析

在智能化變電站中，通信系統是信息傳輸的重要渠道，也是數據調度的重要依據。從邏輯角度分析，數字化變電站自動化系統功能主要分為站控層、間隔層和過程層[1]。第一層是站控層，主要對間隔層的數據進行接收，并監控變電站的情況，同時實現遠端調度中心的通信。第二層為間隔層，主要負責控制管理下層就地裝置和電子數字化設備間的通信。第三層是過程層，主要包括智能終端和一次設備，確保電站電能數據的收集、分配、狀態監控等工作順利完成，也是控制、保護操作的重要出口。這三層之間依據站內通信系統進行聯系，如圖1所示。

變電站通信系統能夠實現站控層與間隔層之間、間隔層與過程層之間的數據交換，并在RS-422/485總線、局站中速網絡、高速標準以太網技術等支持下順利完成[2]。當前變電站通信系統的主流呈現出分層分布式結構特點。

2 變電站通信系統故障

2.1 通信網絡故障

通信網絡的故障主要涉及通信出錯、通信網絡出錯。通信出錯通常是系統中CAN總線某一節點出現故障造成的，如測量控制裝置的電源出現損壞、通信接線端子松動、通信芯片故障等。通信網絡出錯是CAN總線系統故障或通信管理機出現問題造成的，使得總線系統短路或者是與后臺監控系統連接的計算機通信串口發生故障。如果是通信管理機出現問題，一般是通信的芯片或者管理機內部電路板出現問題，也可能是監控系統的波特率、校驗位等端口設置的不同[3]。如果通信刮泥機通信口沒有報文，有可能是信號地線接線、收發信號線等出現故障，如果是接線沒有問題，可能是CPU有問題。

圖1 數字化變電站結構

2.2 光纜通道故障

電力通信光纜線路故障包括光纜自身的老化和外力損壞兩種，具體如表1所示。

表1 電力通信光纜線路的故障

2.3 光纖通信誤碼故障

光纖通信設備故障中，誤碼故障較為常見。傳輸信號時，由于衰變信號電壓會發生變化，使得信號在傳輸時遭到破壞、出現誤碼。出現通信誤碼的情況主要涉及內、外部兩種原因。內部原因：干擾源、定位抖動、節電設備等，這種誤碼一般是系統背景誤碼。外部原因：設備故障、電源瞬態干擾、靜電放電、接觸不佳以及電磁干擾等[4]，這種誤碼一般是突發誤碼。一般在變電站光纖通信系統運行過程中常出現突發誤碼。

3 變電站通信系統故障處理技術和維護策略

3.1 處理技術

3.1.1 網絡故障處理

對于通信網絡故障，在處理時可以結合通信系統的報警信息，定位故障測控裝置的位置，并檢查測控裝置中通信線路的情況，如果線路發生脫落，需要將其重新壓好歸位。如果通信線路能夠正常運行，就有可能是電路板出現了問題。因此，需要及時更換電路板。還要檢查通信系統網絡故障的修復情況。若故障報警信息從通信管理機中發出，需要檢查CAN網，查看是否發生短路，及時更換有問題的電源線。

3.1.2 通道故障的處理

在處理光纜通道故障時需要做到先搶通、后修復。處理時要先處理主干線、全程線路以及主要的設備，然后處理后支線、局部線路以及后備使用設備。在處理通道故障時，需要掌握全面的數據信息，并對這些故障信息進行整理分析，將其錄入光纜的資料庫中。日常運行時還需要做好巡視、現場管理等，保證標志準確，準確及時的掌握故障信息。

3.1.3 誤碼故障處理

針對誤碼故障需要全面分析設備運行、報警信息等，如果情況了解不全面不能輕易處理，防止故障進一步擴大。要對設備外部的指示燈進行觀察，獲得報警信息，判斷故障是長期形成的還是偶然發生的，并依據設備的運行情況全面分析設備參數改動、更換以及運行環境等因素。

對故障位置進行分析，分析誤碼可能出現的原因，如光纖性能惡化、光纖頭不干凈、設備散熱不足以及單板問題等[5]，找到故障的切入點，并將誤碼故障的性質反映出來，了解誤碼是突發的還是背景誤碼。

在處理誤碼故障時，需要熟練掌握測量的工具和方法，一般使用2M誤碼儀、萬用表、運動數據分析儀等進行測量。處理方法主要涉及測試法、觀察分析法、儀表測試法等。以測試法為例進行簡要的分析。如果通信網絡系統的復雜性程度較高或者網管沒有獲得告警信息時，需要利用系統維護功能開展測試工作，并對故障的原因進行分析，即測試法。測試法中較為常見的是環回法，包括硬環回、軟環回兩種。軟環回利用設備軟件支持，通過網絡管理軟件使本端設備接端口獲得的信號轉到發送端，并從發送端發出，從而實現遠端設備環回。硬環回相對簡單，是利用硬件使線路上某一節點的Tx和Rx短接，實現被短接端環回。通常分段環回測試是通過硬件環回的方法進行，軟件環回則是用在一端設備向另一端設備、兩端設備間線路的環回測試。環回法如圖2所示。

圖2 環回示例

3.2 維護策略

3.2.1 統一管理維護技術

在統一管理中需要完善技術規范書，使變電站通信系統的技術資料更加完整，統一系統設備，使其維護運行更加安全。同時制定科學的檢測規程，對自動化產、通信設備、間隔設備等進行檢驗，并明確其檢驗方法，保證檢驗規程得到科學地監管，維護系統運行安全。

3.2.2 檢查主站系統

檢查主站系統，保證變電站通信系統運行參數是正常的，同時檢查變電站的通道，需要立即處理通道錯碼的情況。此外，還需要檢測測控裝置，處理通信中斷的情況，使變電站中的VQC程序有序推進。并保證繞組溫度適宜，使變電站信號準確。

3.2.3 維護自動化站端

維護站端綜合自動化系統時，要對系統維護工作進行優化，有效監控后臺。檢查設備信息時要明確電源、報警指示燈運行正常，判斷其他系統元件有無異常，保證接線溫度適當。同時還需要做好日常維護工作，利用萬用表、電壓檔等檢測測控裝置的回路，使變電站的通信系統運行更加安全。

4 結 論

通信系統是變電站的重要內容，其運行效果直接影響變電站和電力系統。若通信系統發生故障，通信將無法正常傳輸，造成極為嚴重的后果。因此，必須綜合分析通信系統故障，提出科學化的處理技術與維護策略，保障通信系統的安全可靠運行，從而更好地為電力系統提供支撐。