浅析变电站监控通信网络异常的处理方法

2014-03-06吴伟力

机电信息 2014年36期

吴伟力

（广东电网公司珠海供电局，广东珠海519000）

0 引言

随着经济和社会的发展，电网规模不断扩大，供电企业需要建设大量安全、可靠的现代化综合自动化变电站。通信网络作为变电站自动化系统的重要组成部分，它通过收集站内的保护、测控以及各种智能设备的信息，来构建电力系统综合自动化系统，实现了变电站真正的无人值守。

目前珠海地区的变电站运行维护模式采用的是巡维中心模式，运行人员24h在中心站值班，子站若出现异常或事故，集控中心再通知中心站运行人员到站处理。据统计，珠海变电站监控通信网络异常的比例占总异常的30%左右，运行人员由于缺乏自动化通信知识，对此类异常常束手无策。变电站监控通信网络异常，按照规定此时变电站值班方式应转为有人值班，等待自动化班来消缺处理后，运行人员才能离开变电站，这严重影响运行人员的日常工作安排。

本文首先简要阐述目前流行的2种变电站监控通信网络标准：IEC60870－5－103规约（以下简称103规约）和IEC61850，再从变电运行维护的角度，分析监控通信网络组成以及通信异常的原因及处理方法，方便运行人员掌握简单的通信网络维护知识和方法，减少运行人员遇到此类问题驻站值班时间，同时减少自动化人员到站消缺处理次数，为供电企业节约大量的人力和物力成本。

1 103规约和IEC61850标准

变电站内的继电保护、测控以及各种智能设备可能来自不同的生产厂家，这些厂家的通信协议和通信规约不一致，使不同厂家的设备不能互联，严重影响变电站综合自动化通信的实时性，阻碍了综合自动化的发展。为此，IECTC－57技术委员会先后制定出了103规约和IEC61850标准，使得不同继电保护、测控以及各种智能设备能够实现通信网络的实时互联。

103规约属于问答式（POLLING），是IECTC－57技术委员会在IEC60870－5系列标准的基础上，根据不同应用情况下的不同要求制定的配套标准。规约采用非平衡传输，控制系统组成主站，继电保护设备（或间隔单元）为从站（子站）。该协议的特点是详细地描述了遥测、遥信、遥脉、遥控、保护事件信息、保护定值、录波等数据传输格式和传输规则，可以满足变电站传输保护和监控的信息［1］。

IEC61850标准是国际电工委员会结合新技术的发展参考多个国家的建议发布的关于变电站通信网络和系统的国际标准，为变电站自动化系统提供了系统和通信网络面向对象的建模方法，与103规约相比具有突出的技术特征：（1）提出SAS功能逻辑划分概念；（2）使用面向对象建模技术；（3）使用抽象通信服务接口（ACSI）、特殊通信服务映射（SCSM）技术；（4）基于 XML规定了变电站IDE配置描述（SCL）［2］。

变电站通信网络103规约兼容性好，目前仍然被广泛应用，然而采用面向对象建模技术和分层分布技术，具有互操作性的IEC61850标准以其不可取代的优势，势必成为今后变电站自动化系统的统一标准，并被广泛使用［1］。由于目前众多厂商的产品都采用了103规约，要马上替换成IEC61850标准成本太高，而且也很不现实。所以，在今后的一段时间内会出现两种标准共同使用的情况，但笔者认为103规约最终会被IEC61850标准所取代。

2 变电站自动化监控通信网络

变电站综合自动化系统一般采用分层分布式系统结构，可靠性高，站内通信网络连接各设备层，使独立的各自分散的设备形成协同工作的有机总体，并与外部系统紧密相连。变电站一般采用以太网作为监控系统的通信网络，以太网数据传输速度快，完全满足变电站对大量设备实时可靠监控的要求。变电站间隔装置直接接入以太网，网络采用双网热冗余配置，监控A网、监控B网双网运行以提高通信网络的可靠性。图1为变电站监控通信网络示意图。

图1 变电站监控通信网络示意图

变电站内继电保护、测控装置、其他智能设备，一般也设置A网、B网两个通信端口，通过RJ－45网线分别接入主控室网络柜（或交换机柜）上的监控通信A网、监控B网通信交换机上，如图2所示。

2.1 监控通信网络兼容性

为了保证变电站各二次设备通信的兼容性，一般测控设备与后台监控软件选择同一厂家，设备的二次保护也尽量选择与监控设备相同的厂家。因此，运行人员在处理变电站监控通信网络异常时首先应判断测控装置是哪个厂家，目前珠海供电局的测控装置主要有3种型号：四方CSI－200E测控装置、国电南瑞NSD500测控装置、国电自动化PSR661测控装置。为了方便后面的论述和解释说明，本文选取四方厂家作为监控通信网络搭建平台，其余厂家类似处理。

图2 变电站监控通信;网、>网交换机

2.2 兼容二次设备的接入

测控装置和后台采用四方厂家，则该变电站监控通信网络兼容四方厂家的二次设备。四方的所有继电保护装置和测控装置后面都有通信A网、B网接口，经RJ－45网线直接接入主控室网络设备柜的交换机上（即全站监控通信A网、B网）。

2.3 其他非兼容性二次设备的接入

变电站除四方以外厂家的二次装置（如南瑞保护装置、奥特迅直流系统等），由于通信规约与四方不太兼容，不能直接接入主控室网络设备柜监控通信A网、B网，需通过RS485、RS232或RJ－45网线等方式接入四方的CSM－320E网络管理机进行规约转换，再接入全站监控通信A网、B网。

2.4 10kV高压室二次设备的接入

变电站10kV高压室为了通信的兼容性和稳定性，原则上选择的继电保护装置一般和本变电站测控装置、后台厂家是同一厂家。高压室全部二次设备的通信A网、B网接口分别经RJ－45网线直接接入10kV高压室网络设备柜上的高压室A网、B网交换机进行汇总，交换机再经光纤接入全站的监控通信A网、B网交换机。

2.5 监控后台电脑的接入

变电站每台监控后台电脑一般配置双网卡用于监控A网、B网的通信及操作，分别经RJ－45网线直接接入全站的监控通信A网、B网交换机。

3 二次设备通信电缆走向查找

运行人员处理二次设备监控通信网络异常时，经常要查找通信电缆走向，确定连接监控通信网交换机的是哪个端口。具体步骤如下：（1）在二次保护装置后面查找通信接口上的电缆所挂的标示小牌，标示小牌上显示这根电缆的起点和终点，通过标示小牌上终点位置，运行人员可确定通信电缆连到哪个保护屏，如图3所示：110kV珠兰甲线A网的网线连至网络屏A 10P上。（2）到相应的10P网络屏A查找相应的110kV珠兰甲线A网及相应连接到交换机的哪个端口上，如图4所示：第5端口上。（3）在保护屏10P屏正面，通过检查监控网络交换机端口5的运行灯是否正常闪烁，来判断对应二次设备的通信是否正常，如图5所示。

图3 珠兰甲线通信电缆走向标示牌

图4 交换机&端口标示小牌

图5 监控交换机指示灯图

4 处理实例

4.1 110kV新涌站通信异常处理实例

110kV新涌站测控装置采用四方厂家产品。当集控通知110kV新涌站直流系统通讯中断时，运行人员可先到站内确认直流设备（14P、19P、21P、22P屏）正常，无异常信号。可初步确认主控室1P公用测控屏中网络管理机（型号CSM－320E）或直流监控器通信出了问题。向调度申请掉电复归CSM－320E或直流监控器，等待一阵后可恢复正常，若还不行或重复出现，应通知自动化到站处理。

4.2 220kV南屏站通信异常处理实例

220kV南屏站建成于1996年，是全国第一套220kV综合自动化变电站，经过近20年断断续续的升级改造，站内保护配置复杂、多样。目前站内测控装置是四方厂家产品，主变保护、母差保护、某几条220kV、110kV线路采用的是南瑞（深南瑞）继保的产品。这些非四方的继电保护产品需要经过四方的网络管理机CSM－320E进行规约转换后，再接入南屏站全站的监控通信A网、B网。

当集控通知220kV南屏站后台报多个南瑞（深南瑞）继保装置A网、B网同时通讯中断时，后台报文信息如图6所示。运行人员检查现场对应保护装置正常，则可考虑四方的网络管理机CSM－320E由于长时间运行死机所致。可尝试在88P公用柜一将“CSM 320E网络信息管理与控制装置”掉电复归，若还不行或重复出现，应通知自动化到站处理。

图6 监控通信中断后台报文信息

4.3 110kV红山站通信异常处理实例

110kV红山站主变、10kV线路保护、测控装置均使用四方产品，这些四方二次设置经RJ－45网线直接接入全站监控通信A网、B网。

当集控通知!1主变高后备保护A网、B网通信中断时。运行人员首先检查后台是否也出现同样信号，再检查!1主变高后备保护后面的A网、B网接口灯是否闪烁，不闪烁表示与监控A网、B网通信已经不畅。处理步骤：（1）检查!1主变高后备保护后面插拔网线接口是否松动，重新插拔下网线。（2）在主控室网络柜上检查交换机上的网线插口对应的灯是否正常闪烁，重新插拔网线或更换相应的接口。若还不行或重复出现，应通知自动化到站处理。

4.4 其他需注意事项

运行人员在处理变电站监控通信网络异常时，还应注意如下事项：（1）网络信息管理装置也叫通信规约转换装置，该装置掉电复归不影响相关保护的正常运行，但是掉电前应向调度申请。（2）继电保护装置掉电复归前应向调度申请，并退出相关出口压板，复电后应投回相关出口压板。（3）若几次掉电都无法复归信号，应立即通知自动化到站处理，以免延误处理时间。