基于网络服务命令的变电站数据网故障诊断方法

■ 文/方浩腾 赵福海

随着经济的发展与社会的进步，国家正在大力推进智能电网建设，逐步实现电力系统的自动化、智能化。调度自动化系统负责承担电力系统的自动化、智能化相关功能，调度自动化系统的稳定运行是电力系统安全、稳定、优质、高效、经济供电的基本保证。变电站数据网设备作为变电站中应用最为普遍的二次设备，在智能电网的运行中发挥了重要作用。

在变电站的实际运营中，经常会出现交换机故障、路由器故障、远动机故障、纵向加密装置故障等导致操作中断的情况。对于主站来说，传统的故障诊断需要先从报文信息入手，但是一旦涉及到交换机、路由器、远动机、纵向加密装置相关的故障，就必须进行现场作业，这就加大了作业人员的工作强度以及维护成本。因此有必要对变电站数据网故障展开深入研究，以缩短故障诊断时间，提高故障诊断精度。

1 变电站数据网

1.1 变电站数据网设备组成

（1）I 区、I 区交换机：完成信号由设备入口到出口的转发的设备。

（2）路由器：连接因特网中各局域网、广域网的设备，会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径按前后顺序发送信号。

（3）纵向加密装置：非对称加密算法的硬件机器，放在网络与远程网络节点之间。

（4）远动机：远程终端控制系统，负责对现场信号、工业设备的监测和控制 。

1.2 变电站数据网架构

变电站数据网架构如图1所示。

图1 变电站数据网架构

1.3 变电站数据网设备故障类型

主站故障、交换机故障、路由器故障、纵向加密设备故障、数据不刷新、通信中断、遥控失灵、遥信不准确、电能计量表示数误传。

1.4 变电站数据网设备故障常规诊断方法

故障排查时间是从知道发生故障到确定故障点作为计数时间。

（1）观察法：查看组成调度数据网系统的各设备模块灯光指示是否正确，通道监控是否报警，当地后台机数据是否正常，计算机工作是否正常、网络是否正常。该方法运维排查故障快，但拥有指示计的调度数据网设备相对较少。

（2）测量法：经观察法不能准确判断故障时，可以用专用工具进行检测。常用检测工具为万用表，通过电压情况可判断接收或发送通路在哪部分发生了故障。该方法运维排查故障慢，适合于光端机、光中继机、远动机或综合自动化的接收端测量。

（3）替换法：假定一个故障部位后，可相应进行更换处理，用相同型号正常电路板替换故障模块，故障解决则定位到故障部分，反之则更换其他模块。该方法运维排查故障精确，但增加运维量，耗费时间过多。

2 网络服务命令

2.1 Ping 命令

Ping 命令是Windows 操作系统自带的一种可执行命令，其作用是对网络的联通进行有效的检验。一台主机通过Ping命令发送因特网报文协议（ICMP）对请求消息进行应答来验证与另一台主机的通信连接正常与否。采用因特网报文协议在两台主机之间发送数据包并请求应答，接收到请求的主机会同样采用因特网报文协议将接收到的数据包发回到发送数据包的主机，以此来检测网络的通信连接情况。

因特网报文协议包含有回显请求和回显应答两种控制消息。其中一台主机发送回显请求控制消息，根据另一台主机接收到后能否正常发送回显应答消息就能判断两台主机能否进行正常通信。

2.2 Netstat 命令

Netstat 命令实在内核中对网络及网络相关信息进行访问的程序，它能提供TCP/IP 链接，并且能够实现对TCP 和UDP 的监听，是一个非常有用的网络服务命令，帮助用户了解服务器的网络上的应用状态，实时显示当前的网络连接信息，运用其命令参数，能够显示全部的网络协议的应用信息，还能够显示网络设备的端口号及详细的路由信息。

3 网络服务命令功能应用

3.1 Ping 命令功能应用

有多种原因都能造成变电站数据网通信故障，需要采用Ping 命令来逐步测试各个环节，解决数据网的通信故障。

（1）测试网卡通信功能：如果本地网络设备无法连接到其他网络设备或通信网络，首先要检查本地网络设备的网卡是否运行正常，网卡驱动程序及网络通信协议都可能导致网卡不能正常工作，可以运用Ping 命令测试回环地址127.0.0.1来测试，确认网卡的工作状态。

（2）测试局域网通信功能：运用Ping 命令去ping 其他网络设备的IP 地址可以测试整个局域网的通信状态。

（3）测试与远程网络设备的通信功能：运用Ping 命令可以测试本地网络设备与远程网络设备是否可以进行正常通信，通过该命令ping 远程网络设备的IP 地址或域名就能实现网络故障的诊断。

3.2 Netstat 命令功能应用

Netstat命令通常用于检验本地网络设备端口的连接情况，Netstat 命令又可以分为多种，实现不同的网络功能，具体如表1所示。

表1 Netstat命令功能

如果变电站数据网中的数据出现报错或丢失现象，TCP/IP通信协议的容错机制允许这种情况的发生，并且会自动进行数据的再次发送。但是如果数据出错或丢失的数量占到一定的比例或数量呈现持续增加的趋势，就需要采用Netstat 命令进行深入而详细的检查了。

4 故障诊断

4.1 网络故障分层检查

在进行变电站数据网故障诊断的过程中，要对网络分层的特点进行充分利用，快速实现故障的诊断定位，提高故障诊断效率。由于开放式系统互联通信参考模型，在各个层的功能上具有独立性，因此，逐层分析进行数据网故障的诊断，要根据网络的实际情况选择合适的方法进行故障诊断。网络故障在开放式系统互联通信参考模型的每一层，都有相应的故障诊断方法，如表2所示。

表2 网络分层故障诊断策略

4.2 Ping 命令故障诊断

在运用Ping 命令诊断网络故障时，会遇到以下几种故障情况：

（1）请求超时：在规定时间内由于某些原因未返回Ping 的应答，通信网络处于断开状态，通信数据丢失，具体分析可能由于以下几种原因造成，其他网络设备不在线，或者这个网络设备就不存在；其他网络设备与本地网络设备处于不同的网段，无法通过路由器进行通信；其他网络设备确实与本地网络设备处于同一个网段，但是设置了因特网报文协议过滤功能，不进行对于Ping 命令的应答；其他网络设备设置了禁止Ping 功能或设备死机。

（2）目标主机不可达：该信息表明本地网络设备没有将请求信息发送给其他网络设备，即没有目的地的路由，具体分析可能由于以下几种原因造成：网关未进行设置；网关设置不正确；本地网络设备与其他网络设备不在同一网段内，本地网络设备未设置默认路由；本地网络设备与其他网络设备之间的通信线缆异常。

（3）不知名主机：该信息表明其他网络设备的名称无法被域名服务器正确转换为IP 地址，具体分析可能由于以下几种原因造成：域名服务器故障、域名服务器名称不正确、本地网络设备与其他网络设备之间的通信线缆异常。

（4）无应答：该信息表明其他网络设备未进行应答，本地网络设备有到达其他网络设备的一条路由，但是无法接收本地网络设备发送给其他网络设备的分组报文信息。具体分析可能由于以下几种原因造成：其他网络设备处于停机状态，本地网络设备与其他网络设备之间的通信线缆异常，本地网络设备或其他网络设备网络配置不正确，路由器没有进行正常工作。

5 实例分析

将本文所研究的诊断方法应用于某地区的电力系统，对比采用该诊断方法前后的故障诊断数据，具体如表3所示。

由表3数据发现，采用了本文所提出的故障诊断技术后，故障诊断时间大大缩短，仅有原先的1/5 左右，准确率也大幅度提升，达到了100%。

表3 故障诊断数据

6 结语

变电站数据网作为电力系统的重要组成部分，在电力系统的自动化、智能化运营中发挥了重要作用。在变电站数据网的常规运行中发生故障不可避免，网络故障诊断技术是网络管理的重要环节，本文对网络服务命令中的Ping 命令和Netstat 命令进行了深入研究与分析，运用这两个命令可以对变电站数据网的通信故障进行快速的诊断。经过实际运用验证，该方法能够实现变电站数据网故障的快速高精度诊断定位，具备大规模推广应用的技术基础，对于保障电力系统的正常运营具有重要意义。