500 kV變電站失去監(jiān)控的原因分析及解決方案

王祥東

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東惠州516001)

[摘要]越來越多的變電站要求接入電力調(diào)度控制中心，同時(shí)早期投運(yùn)監(jiān)控設(shè)備不能滿足當(dāng)下數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，容易導(dǎo)致變電站端與調(diào)度端盼數(shù)據(jù)出現(xiàn)中斷，最終造成變電站失去監(jiān)控。針對此類問題，依據(jù)某500 kV變電站的實(shí)際情況，分析了導(dǎo)致數(shù)據(jù)中斷的四種可能原因，并提出了相應(yīng)的解決方案，為各變電站解決此類問題提供參考。

關(guān)鍵詞 監(jiān)控系統(tǒng) 通信機(jī)制 總控單元

中圖分類號TM764

1變電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

某500 kV變電站(簡稱H站)1號與2號遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)同時(shí)出現(xiàn)IEC104通道頻繁關(guān)閉、重連。期間省調(diào)監(jiān)控多次進(jìn)行數(shù)據(jù)總召喚，但上送遙信全0、遙測全0，導(dǎo)致調(diào)控中心顯示屏出現(xiàn)“開關(guān)雙位置錯(cuò)”告警、刷屏等問題，影響了調(diào)度端的正常監(jiān)控，并使調(diào)度端失去了對該站的監(jiān)控。以下針對該問題進(jìn)行了原因分析，開展了模擬試驗(yàn)，提出了具體解決方案，并通過變電站現(xiàn)場工作驗(yàn)證了改進(jìn)方案。

早期500 kV變電站多采用國外計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，H站采用南瑞科技NSC300遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)+西門子AK1703總控單元+AM1703測控裝置模式。

在該種模式下，總控單無起著承上啟下的作用，對下與各間隔測控通信，對上與監(jiān)控后臺及遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)通信。總控單元采用主備模式，主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交互，備機(jī)僅接受數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與總控單元通信，上傳遙信遙測，下發(fā)遙控遙調(diào)。由于遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與總控單元取自不同廠家，通信標(biāo)準(zhǔn)并不完全統(tǒng)一。尤其NSC300為后期加裝，并在一次設(shè)備“不停電”情況下調(diào)試，試驗(yàn)往往不夠充分，易使NSC300與AK1703通信配合存在遺留缺陷。

2問題原因分析

在現(xiàn)場進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目可知，外部單個(gè)因素不能導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)總召喚報(bào)文出現(xiàn)全零數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)動(dòng)初始化環(huán)節(jié)具備延遲傳輸?shù)墓δ堋Ｖ挥性跀嚅_遠(yuǎn)動(dòng)的站控層采集通路同時(shí)重啟遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)后，才出現(xiàn)遙信、遙測全零數(shù)據(jù)。查閱2臺遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)自診斷信息，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)主CPU采集插件均出現(xiàn)過重啟。根據(jù)截取的遠(yuǎn)動(dòng)報(bào)文分析，遠(yuǎn)動(dòng)對上雖出現(xiàn)鏈路中斷并重連，但未長期中斷，可認(rèn)為遠(yuǎn)動(dòng)的NET通信插件(負(fù)責(zé)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)對上通信)未重啟。故推斷遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)在缺陷出現(xiàn)前后未發(fā)生整機(jī)斷電硬重啟過程。分析NSC300裝置電路組件結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)主CPU采集插件與NET通信插件由同一塊電源板供電。

2.1屏柜直流供電回路不滿足要求

根據(jù)變電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備管理要求，遠(yuǎn)劫機(jī)采用電源應(yīng)分別使用獨(dú)立空氣開關(guān)(簡稱空開)及回路連接至直流屏，但H站遠(yuǎn)動(dòng)屏內(nèi)2臺遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)使用同一電纜。同時(shí)，管理機(jī)屏供電回路也并聯(lián)在這一回路上，未獨(dú)立。

經(jīng)現(xiàn)場測量，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)均運(yùn)行而管理機(jī)未投運(yùn)時(shí)，該回路等效電氣參數(shù)如圖1所示。

缺陷發(fā)生前后，管理機(jī)設(shè)備出現(xiàn)過手動(dòng)投運(yùn)操作。由于供電回路較靠近，投運(yùn)瞬間將影響遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)供電電壓，仿真圖如圖2，3所示。由圖2，3可知，由于供電回路靠近，當(dāng)管理機(jī)投運(yùn)瞬間，電流突增，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓跌落，降至70 V以下，從而引起遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)主CPU插件重啟。

2.2遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)采集與傳輸環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交互機(jī)制不完善

遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)主CPU插件和NET插件之間通過雙口RAM(中間緩存器)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

正常情況下，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)重啟后，主CPU插件隨之重啟，內(nèi)部數(shù)據(jù)初始化全為0。為保障NSC300對下通信恢復(fù)正常后NET插件才開始工作，主CPU插件設(shè)置“系統(tǒng)準(zhǔn)備時(shí)間參數(shù)為3 min。該時(shí)間過后，主CPU插件即對下采集站內(nèi)數(shù)據(jù)，同時(shí)開始往雙口RAM傳送數(shù)據(jù)，并允許NET插件開始工作。NET插件自身準(zhǔn)備完成后，就開始對上傳送雙日RAM數(shù)據(jù)。H站遠(yuǎn)動(dòng)與測控通信機(jī)制如下：NSC300對下采用逐個(gè)間隔測控輪召，每個(gè)間隔需5～15 s，共八十多個(gè)間隔。現(xiàn)場測試，完成1次總召時(shí)間約10 min。因此，異常情況下，主CPU重啟后對下采集數(shù)據(jù)，但至少在7 min(10-3=7)內(nèi)不能采集正常數(shù)據(jù)。而此時(shí)，NET插件由于未重啟，對上通信仍正常，具備上送能力。故在此7 min內(nèi)，調(diào)度端進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)總召，收到全0數(shù)據(jù)。

2.3 NSC300與AK1703的通信機(jī)制不匹配

NSC300與AK1703通信中斷后雙方重新建立的機(jī)制如下：(1)由AK1703主動(dòng)發(fā)起心跳報(bào)文，NSC300接收到該報(bào)文后，開貽對AK1703總召。(2)延時(shí)等到NSC300設(shè)置的總召時(shí)間(30 min)后進(jìn)行總召。參數(shù)配置如下，AK1703設(shè)置有1個(gè)虛擬遙信點(diǎn)(心跳報(bào)文)，AK1703重啟恢復(fù)后，該點(diǎn)變位，NSC300檢測該變位即開始總召。該機(jī)制可以避免AK1703對所屬測控的數(shù)據(jù)尚未召全即上送遠(yuǎn)動(dòng)從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真的情況。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，AK1703配置的虛擬遙信點(diǎn)與NSC300的默認(rèn)設(shè)置不一致，導(dǎo)致NSC300未能收到該遙信變位，故未及時(shí)發(fā)起總召。從而造成NSC300復(fù)位后調(diào)度端在較長時(shí)間內(nèi)總召數(shù)據(jù)全為0的現(xiàn)象。

2.4調(diào)度端出現(xiàn)多次總召原因分析

D5000主站前置機(jī)在H站遠(yuǎn)動(dòng)異常期間，出現(xiàn)多次關(guān)閉、重啟遠(yuǎn)動(dòng)104通信現(xiàn)象。這是由于遠(yuǎn)動(dòng)裝置長時(shí)間(約10 s)無變化數(shù)據(jù)傳輸后，主站前置機(jī)在進(jìn)行3次鏈路測試后會(huì)主動(dòng)斷開TCP/IP鏈路，并重新連接、啟動(dòng)總召。由于NET插件在此期間具備上傳功能，故調(diào)度端多次總召均召喚全0數(shù)據(jù)。

3問題解決方案

首先，根據(jù)相關(guān)要求，布置新規(guī)格電纜，緊固螺絲，做好接頭焊接，確保電纜接觸良好，將回路電阻控制在1歐姆以內(nèi)。并完善屏柜直流供電回路，將管理機(jī)電源獨(dú)立引自直流屏，從而避免操作過程中相互影響。 ’

其次，修改程序，完善主CPU插件與NET插件之間的數(shù)據(jù)交互機(jī)制。當(dāng)主CPU插件復(fù)位啟動(dòng)后，在雙口RAM進(jìn)程開始往雙口RAM傳送全數(shù)據(jù)值前，增加“主CPU發(fā)令重啟NET插件。NET插件重啟時(shí)間在60 s以內(nèi)，NET插件重啟后等待主CPU插件的允許命令，該命令的時(shí)間延遲取決予“系統(tǒng)準(zhǔn)備時(shí)間”參數(shù)。從而避免NET插件由于鏈路未中斷或先于主CPU復(fù)歸而上送異常數(shù)據(jù)。

最后，修改NS 03心跳報(bào)文接受/發(fā)送的參數(shù)配置，保證其一致性。在鏈路中斷并重新恢復(fù)后，NSC300可及時(shí)總召各間隔數(shù)據(jù)，避免長期空等。同時(shí)，調(diào)整NSC300系統(tǒng)準(zhǔn)備時(shí)間參數(shù)為11 min，確保NSC300對下總召完成，可避免上傳失真數(shù)據(jù)。另外，修改遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)為“雙主模式”，2臺遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)獨(dú)立工作，這樣1臺遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)重啟時(shí)，另1臺仍能保證數(shù)據(jù)傳輸。

經(jīng)過分析，省調(diào)監(jiān)控對H站失去監(jiān)控的主要原因是屏柜直流供電回路不滿足要求、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)采集與傳輸環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交互機(jī)制不完善以及NSC300與AK1703的通信機(jī)制不匹配。通過改造直流供電回路、優(yōu)化主CPU插件與NET插件互動(dòng)機(jī)制、完善NSC300與AK1703的通信參數(shù)設(shè)置等措施，解決了以上問題。

4結(jié)論

目前，我國的500 kV骨干電網(wǎng)中對于監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)的變電站越來越多，可能都存在著上述隱患，為了能夠避免類似缺陷再次發(fā)生，希望能夠統(tǒng)一開展反措工作，從而確保監(jiān)控系統(tǒng)安全保障電網(wǎng)穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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