关于改进变电站总控单元双机切换功能的研究

2013-07-31李云陟孟祥博韩锦刚杨海峰

中国高新技术企业·综合版 2013年6期

李云陟　孟祥博　韩锦刚　杨海峰

摘要：变电站监控系统应对站内通讯设备的状态进行监控，并在通讯设备异常时发出异常信号及声光报警，总控单元出现故障后还应在30秒内实现双机切换，发出报警并使用备机继续与主站进行通讯，以维持该变电站在主站端的正常监控功能。只有改进变电站总控单元双机切换功能才能更加准确、可靠地达到相关规定要求。

关键词：总控单元；变电站；监控系统；双机切换

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）17-0107-02

1 改进变电站总控单元双击切换功能的原因

在变电站内的网络中，总控单元的作用是负责将变电站内的重要的信息通过通讯设备传输给集控中心，为了保证其可靠性，变电站内一般具有主备两个总控单元。总控单元是变电站监控系统的核心部分，也是变电站实现无人值守的必要条件。如果总控单元出现异常而无法正常工作，那么集控中心将无法对该变电站进行监控。因此需要通过变电站内的公用测控装置对总控单元进行监视控制，完善其双机切换功能，以降低变电站丧失监控的可能，更好地满足无人值守变电站的要求。

目前变电站内的双总控单元许多都采用“心跳网络”作为判据进行双机切换。为了保证无人值守变电站的正常运行，在同一时刻，只能有一台主总控单元与主站进行通讯，在它正常工作的同时，还将自己的心跳报文持续地发送给备用总控，检测到心跳报文的备用总控将始终处于待机状态。如果主总控单元出现故障或异常，那么它的心跳报文也会停止，这时检测不到心跳报文的备用总控将会提升为主总控继续与集控中心进行通信，从而保证主站对该变电站的可持续监控。这时双机切换的正常工作过程。但是，在某些情况下，心跳网络会出现中断或者异常等情况，这时，心跳报文也会终止，那么备用总控会自动将自己提升为主总控，在同一时刻，将会有两台总控同时与主站进行通讯，这样会造成通讯异常，导致变电站丧失监控。由此可见，仅靠心跳网络作为判据进行双机切换可靠性较低，因此，需要将其改进。

目前变电站内监控系统的网络一般由A、B双网构成，每个网络各由几台交换机组成，站内各间隔的采集装置及总控单元都同时连接到这两个网络上。在变电站无人值班正常运行时，两个总控单元通过自身第三个网络口的连接检测对方的“心跳报文”从而确定对方是否在线，如果对方异常或者失电则“心跳”停止，令一台总控将自动从备用状态提升为运行状态，负责与主站通讯，保证变电站能够被主站监控。由于变电站现场情况较复杂，干扰因素较多，可能出现负责“心跳”连接的网络异常，致使在主机正常运行的状态下备机也提升为主机，此时双主机同时与主站进行通讯，主站无法识别该与哪台总控进行连接，从而造成通讯异常，使该变电站直接丧失监控。除此之外，经统计，2010年由锦州供电公司负责维护的变电站中，由“心跳”网络异常造成引起的通讯异常情况占总异常数的59.38%。

2011年，据统计，我们发现，在32起监控系统的异常处理情况中，有19起是由于总控单元双机切换失败或异常造成的。那么导致双机切换失败或者异常的原因是什么呢？我们对几座发生问题的变电站进行分析，2011年，多次发生此类异常的变电站为66kV北郊、园区、科技、白梨、大虎山、八道壕变电站，故障情况为丧失监控，经过现场的调查分析，我们得出结论，原因主要是心跳网络中的设备网卡损坏，网线虚接或受到外界的干扰较大。

通过分析，我们得出造成通讯异常的两个主要因素是：双机切换判据简单；存在双总控同时使用通道情况。

2 改进办法及效果

2.1 实施办法

我们使用变电站网络中的公用测控装置监视总控单元，作为辅助判据。将总控单元的状态节点连接到公用测控的遥信开入上，再将公用测控的遥控开出连接到总控单元的电源上。这样达到了两个目的：

2.1.1 双机切换的判据就增加为两个，只有在心跳网络中断及总控单元的状态节点断开同时满足时，才会进行双机切换，并且双机切换后会直接关闭故障总控单元的电源，有效地避免了双总控同时使用通道的情况。

2.1.2 当心跳网络故障后，由于仅满足一条判据，因此备总控不会提升为主总控，也不会出现双总控同时占用通道的情况。

改进后的双机切换方是这样的，当心跳网络中断及状态节点打开同时满足后，故障总控单元的电源被切断，并且向集控中心发出主备切换信号通知运行人员及时派人处理。

通过这种方式，造成通讯异常的两个主要因素都得到了解决。

在实际的应用中，我们将总控单元的第三个网络口作为心跳网络的接口。并且，根据图纸，我们找到了总控单元的状态节点，状态节点负责反映总控单元的运行状况，它是一个闭节点，当总控单元正常运行时，节点闭合，给公用测控装置发出一个高电平，当总控单元故障时闭节点打开，给公用测控检测发出的高电平就会变为低电平，以此作为辅助依据，判断总控单元的运行状况。

公用测控装置方面，遥信回路由公共端及信号端组成。正常运行时，公共端将+110V电压发送到总控单元的状态节点，当状态节点打开时，信号端没有+110V电压，并将其视为低电平，当状态节点闭合后，信号端将收到来自公共端的+110V电压，并将其视为高电平，以此作为依据，判断总控单元的运行状态。

公共端的+110V电压是否能够到达信号端，完全取决于总控单元状态节点，当总控单元正常运行时，其状态节点打开，信号端无法收到来自于公共端的+110V电压；当总控单元故障或者异常时，其状态节点重新闭合，+110V电压到达信号端，信号端接收到+110V电压后将触发公用测控装置的遥信报警。

而公用测控装置的遥控回路主要是通过对辅助继电器的控制来实现对总控单元电源的操作。

2.2 改进后的理论效果

当心跳网络中断及状态节点打开同时满足后，故障总控单元的电源被切断，并且向集控中心发出主备切换信号通知运行人员及时派人处理。

通过这种方式，造成通讯异常的两个主要因素都得到了解决。

2.3 改进后的实际效果

我们已经将该项改进成功应用在66kV白梨、园区、科技、北郊等变电站，并且实现了长时间稳定运行。2011年下半年，如表所示，这几座变电站内的总控单元双机切换的平均时间为10秒，切换时有报警信号产生，并且在近期出现异常的次数接近为0。

3 结语

我们已经将该项改进成功应用在66kV白梨、园区、科技、北郊等变电站，并且实现了长时间稳定运行。2011年下半年，这几座变电站内的总控单元双机切换的平均时间为10秒，切换时有报警信号产生，并且出现异常的次数为0。

2011年，我们对35所变电站内的通讯异常次数进行了统计，改进前出现异常的次数为32次，改进后异常的次数在一年的时间内接近0次，达到了预期目标。

稳定性高的监控系统是实现无人值守变电站的重要条件，是雨雪或大风等恶劣天气下保证大范围不间断供电的有力保障，提升变电站监控系统的可靠性及稳定性，保证电网安全可靠运行，具有显著的社会效益。