PMU通信中断故障及策略分析

李浩

（保定和易法电气科技有限公司，河北 保定 071051）

1 PMU技术

1.1 PMU 技术简介

PMU技术（同步相量测量单元）是一种进行向量同步的测量、输出和记录的装置，其本质上是通过和电网主站实现实时通信，并通过相关通信协议的遵守，基于标准时钟的信号同步策略，规避时钟信号的守时能力。PMU技术可以为电力系统实现先进感知和数据库支持。该技术的应用提升了系统的稳定性，使得利用后扰动数据评估系统的惯量成为可能。作为电力系统动态监测的有效手段，PMU技术在电网运行中的应用比较广泛，而以内网单网为例，如图1所示，将同步时钟同步到多个向量测量的子单元，再通过数据处理器统一分析，最终通过与通信设备、WAMS主站的联系，实现整个PMU结构的完整循环。该装置(PMU)用于同步相量测量输出和动态数据记录装置，可为电网广域测量系统提供数据依据。厂站控测量单元由采集单元、数据集中处理单元、计时单元、人机界面和通信模块组成。每个采集单元采集的电流、电压、频率、相角等相位通过通信模块传输给数据。

1.2 PMU技术应用于电网调度的数据拓扑与案例分析

PMU技术在电网调度中的应用还是非常广泛的，一般是通过与主机房连接后，通过分布式光纤转换器流向中央电力保护室，然后通过分布式光纤网络将数据连接到其他电力调度室，如图所示，以A市的某变电站通信系统为例，该系统使用的是双平面建设调试，中国电科院PAC2000系统。该系统在运行过程中，出现的问题如下：PMU主站和500千伏变电站（某一个单元）接入网络通道连接异常。维护人员到达现场后，发现主站的通信状态处于服务状态，使管道连接成功，后，数据管道交替显示“连接成功”和“正在连接”。如果出现通信故障问题，会严重影响本地居民的正常使用，造成局部停电的问题，给本地居民的正常生活产生一定的麻烦，而在实际的工程检修中，也要根据常见的通信故障产生点分析故障来源，给出最优的故障解决措施。

图1 PMU技术整体运作流程

2 PMU系统故障分析与具体操作

2.1 PMU网络应用层故障

如果系统出现故障，首先需要分析的是PMU应用层是否出现故障，根据PMU通信原理，数据管道的主站是服务器，监听tcp8000端口。因此，打开一个终端并执行命令，代码如下:telnet10.10.10.78000(40. 10.10.10.7)。

这是该变电站负责电力分公司PMU主站的IP地址，如果命令执行的结果如下：

尝试连接分公司的PMU服务站IP，如果能连接到该网络服务器地址，服务站转义字符显示连接被外部主机关闭，那么就代表主站8000端口已经开通，表明申请流程已经开始。如果在该检查中发现是应用层的故障，就需要重新连接该服务站IP，并再次重复以上代码，直到执行结果如上所示。

图2 PMU数据系统流程

2.2 PMU网络链路层故障

在该案例中，主要的故障原因是Ping命令故障，Ping命令是一种常见的网络终端命令，通常用于与目标主机的连通性的测试。基本的原理为，ping命令每秒发送一个数据包，每个接收到的响应都会打印一行输出。用这样的方法计算信号的往返时间，并显示数据包是否丢失。在命令执行后，系统会显示一个简短的统计效益，因为在该案例中，管道连接成功代表命令管道已成功建立，这表明网络链路层正常。如果链路层出现故障，那么Ping命令也会发生故障。

常见的问题处理方法为，首先检查协议是不是正确（采用的是X25协议、PPP协议或者FR协议）；其次是检查工作方式，再者检查链路层的帧格式；最后检查整个链路层的地址映射。以PPP协议为例，检查双方的线路口令是不是设置正确，并进行调试测试：

当出现LCP协商成功以后转为Down状态，则解除故障。如果是X.25协议，无法连通ping的主要原因是没有配置本地地址和对应端口的地址映射。

2.3 信息加密装置故障

如果怀疑是因为信息加密对PMU造成故障，那么可以暂时将纵向加密设备切换到旁路模式，如果信息能直接从交换机发送到路由器，不无需加密设备就能传输，则说明是加密装置的故障。如果在切换模式以后，主站通信状态、故障依然没有解除，则需要再次寻找故障源头。在检修的时候需要注意的是，如果证明故障与纵向环路加密设备无关，需要先将加密设备恢复到正常操作状态，以避免后期操作错误造成信息的泄漏。

2.4 收发指令故障

运行ping发出命令时，可以观察在电力调度数据网实时交换机的相应端口上，是不是出现发送和接收指示灯闪烁异常的问题，其表现就是闪烁不均匀，主要原因为，该系统中，PMU后台管理机采用Linux操作系统，Ping包默认大小为64BYTE，但是容易出现丢包的问题，观察收发指示灯，在终端输入以下命令:

连续发送测试包3分钟，按Ctrl+C终止ping命令，得到ping命令

统计：

以上操作的意思是，3分钟内连续发送40kb的测试包，传输180个数据包，接收171个数据包，5%的数据包丢失。为了进一步确定分组丢失范围，可以进行下一步操作，将丢包测试置于主机和交换机之间、电力调度数据网上，再次确认故障的发生位置。以以上案例来看，PMU主机（测试网关为：40.100.67.254）和交换机中间的丢包率接近5%，这就是说明是因为收发指令造成了运行故障。造成收发指令的通信故障的原因，有以下2种，

（1）光功率测试光线的消耗量过大，整体的衰耗值大于正常值很多，这样就需要更换备用的光线，并再次运行该指令，若显示为：

则证明检修成功。

（2）网线制作不规范或者网线接头压线问题，则需要检查系统中相关部位的连接是否紧密，并圆满解决相关问题。在相关的问题解决之后，需要对系统进行再次检测，只有在丢包率为0%且工作正常以后才视为检修完毕。

3 结语

总之，随着我国经济的发展，电力系统的结构越来越复杂，不同地区之间的电网连接也越来越紧密。随着电网的发展，受系统自身和外部因素的影响，电网和电力设备发生故障的概率以及故障造成的损失也越来越大。对于电网的故障诊断，传统的方法大多使用开关信息，即保护和断路器的动作信息。随着智能电网建设的逐步完善，综合调度数据平台在电网各方面的应用将更加成熟。在此基础上，不仅可以获得保护、断路器等开关信息，还可以做好国家配电网的优化。未来PMU提供的高精度、高密度同步数据的规模将越来越大，加强对PMU技术的研究和分析，这是未来工作人员需要研究的重要课题。