變電站通信系統(tǒng)故障及處理技術(shù)分析

董學(xué)柳

（茂名市粵能電力股份有限公司，廣東 茂名 525011）

1 變電站通信系統(tǒng)分析

在智能化變電站中，通信系統(tǒng)是信息傳輸?shù)闹匾溃彩菙?shù)據(jù)調(diào)度的重要依據(jù)。從邏輯角度分析，數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)功能主要分為站控層、間隔層和過程層[1]。第一層是站控層，主要對間隔層的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并監(jiān)控變電站的情況，同時實現(xiàn)遠(yuǎn)端調(diào)度中心的通信。第二層為間隔層，主要負(fù)責(zé)控制管理下層就地裝置和電子數(shù)字化設(shè)備間的通信。第三層是過程層，主要包括智能終端和一次設(shè)備，確保電站電能數(shù)據(jù)的收集、分配、狀態(tài)監(jiān)控等工作順利完成，也是控制、保護(hù)操作的重要出口。這三層之間依據(jù)站內(nèi)通信系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，如圖1所示。

變電站通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)站控層與間隔層之間、間隔層與過程層之間的數(shù)據(jù)交換，并在RS-422/485總線、局站中速網(wǎng)絡(luò)、高速標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)等支持下順利完成[2]。當(dāng)前變電站通信系統(tǒng)的主流呈現(xiàn)出分層分布式結(jié)構(gòu)特點。

2 變電站通信系統(tǒng)故障

2.1 通信網(wǎng)絡(luò)故障

通信網(wǎng)絡(luò)的故障主要涉及通信出錯、通信網(wǎng)絡(luò)出錯。通信出錯通常是系統(tǒng)中CAN總線某一節(jié)點出現(xiàn)故障造成的，如測量控制裝置的電源出現(xiàn)損壞、通信接線端子松動、通信芯片故障等。通信網(wǎng)絡(luò)出錯是CAN總線系統(tǒng)故障或通信管理機(jī)出現(xiàn)問題造成的，使得總線系統(tǒng)短路或者是與后臺監(jiān)控系統(tǒng)連接的計算機(jī)通信串口發(fā)生故障。如果是通信管理機(jī)出現(xiàn)問題，一般是通信的芯片或者管理機(jī)內(nèi)部電路板出現(xiàn)問題，也可能是監(jiān)控系統(tǒng)的波特率、校驗位等端口設(shè)置的不同[3]。如果通信刮泥機(jī)通信口沒有報文，有可能是信號地線接線、收發(fā)信號線等出現(xiàn)故障，如果是接線沒有問題，可能是CPU有問題。

圖1 數(shù)字化變電站結(jié)構(gòu)

2.2 光纜通道故障

電力通信光纜線路故障包括光纜自身的老化和外力損壞兩種，具體如表1所示。

表1 電力通信光纜線路的故障

2.3 光纖通信誤碼故障

光纖通信設(shè)備故障中，誤碼故障較為常見。傳輸信號時，由于衰變信號電壓會發(fā)生變化，使得信號在傳輸時遭到破壞、出現(xiàn)誤碼。出現(xiàn)通信誤碼的情況主要涉及內(nèi)、外部兩種原因。內(nèi)部原因：干擾源、定位抖動、節(jié)電設(shè)備等，這種誤碼一般是系統(tǒng)背景誤碼。外部原因：設(shè)備故障、電源瞬態(tài)干擾、靜電放電、接觸不佳以及電磁干擾等[4]，這種誤碼一般是突發(fā)誤碼。一般在變電站光纖通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中常出現(xiàn)突發(fā)誤碼。

3 變電站通信系統(tǒng)故障處理技術(shù)和維護(hù)策略

3.1 處理技術(shù)

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)故障處理

對于通信網(wǎng)絡(luò)故障，在處理時可以結(jié)合通信系統(tǒng)的報警信息，定位故障測控裝置的位置，并檢查測控裝置中通信線路的情況，如果線路發(fā)生脫落，需要將其重新壓好歸位。如果通信線路能夠正常運(yùn)行，就有可能是電路板出現(xiàn)了問題。因此，需要及時更換電路板。還要檢查通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障的修復(fù)情況。若故障報警信息從通信管理機(jī)中發(fā)出，需要檢查CAN網(wǎng)，查看是否發(fā)生短路，及時更換有問題的電源線。

3.1.2 通道故障的處理

在處理光纜通道故障時需要做到先搶通、后修復(fù)。處理時要先處理主干線、全程線路以及主要的設(shè)備，然后處理后支線、局部線路以及后備使用設(shè)備。在處理通道故障時，需要掌握全面的數(shù)據(jù)信息，并對這些故障信息進(jìn)行整理分析，將其錄入光纜的資料庫中。日常運(yùn)行時還需要做好巡視、現(xiàn)場管理等，保證標(biāo)志準(zhǔn)確，準(zhǔn)確及時的掌握故障信息。

3.1.3 誤碼故障處理

針對誤碼故障需要全面分析設(shè)備運(yùn)行、報警信息等，如果情況了解不全面不能輕易處理，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。要對設(shè)備外部的指示燈進(jìn)行觀察，獲得報警信息，判斷故障是長期形成的還是偶然發(fā)生的，并依據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況全面分析設(shè)備參數(shù)改動、更換以及運(yùn)行環(huán)境等因素。

對故障位置進(jìn)行分析，分析誤碼可能出現(xiàn)的原因，如光纖性能惡化、光纖頭不干凈、設(shè)備散熱不足以及單板問題等[5]，找到故障的切入點，并將誤碼故障的性質(zhì)反映出來，了解誤碼是突發(fā)的還是背景誤碼。

在處理誤碼故障時，需要熟練掌握測量的工具和方法，一般使用2M誤碼儀、萬用表、運(yùn)動數(shù)據(jù)分析儀等進(jìn)行測量。處理方法主要涉及測試法、觀察分析法、儀表測試法等。以測試法為例進(jìn)行簡要的分析。如果通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性程度較高或者網(wǎng)管沒有獲得告警信息時，需要利用系統(tǒng)維護(hù)功能開展測試工作，并對故障的原因進(jìn)行分析，即測試法。測試法中較為常見的是環(huán)回法，包括硬環(huán)回、軟環(huán)回兩種。軟環(huán)回利用設(shè)備軟件支持，通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件使本端設(shè)備接端口獲得的信號轉(zhuǎn)到發(fā)送端，并從發(fā)送端發(fā)出，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)端設(shè)備環(huán)回。硬環(huán)回相對簡單，是利用硬件使線路上某一節(jié)點的Tx和Rx短接，實現(xiàn)被短接端環(huán)回。通常分段環(huán)回測試是通過硬件環(huán)回的方法進(jìn)行，軟件環(huán)回則是用在一端設(shè)備向另一端設(shè)備、兩端設(shè)備間線路的環(huán)回測試。環(huán)回法如圖2所示。

圖2 環(huán)回示例

3.2 維護(hù)策略

3.2.1 統(tǒng)一管理維護(hù)技術(shù)

在統(tǒng)一管理中需要完善技術(shù)規(guī)范書，使變電站通信系統(tǒng)的技術(shù)資料更加完整，統(tǒng)一系統(tǒng)設(shè)備，使其維護(hù)運(yùn)行更加安全。同時制定科學(xué)的檢測規(guī)程，對自動化產(chǎn)、通信設(shè)備、間隔設(shè)備等進(jìn)行檢驗，并明確其檢驗方法，保證檢驗規(guī)程得到科學(xué)地監(jiān)管，維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行安全。

3.2.2 檢查主站系統(tǒng)

檢查主站系統(tǒng)，保證變電站通信系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)是正常的，同時檢查變電站的通道，需要立即處理通道錯碼的情況。此外，還需要檢測測控裝置，處理通信中斷的情況，使變電站中的VQC程序有序推進(jìn)。并保證繞組溫度適宜，使變電站信號準(zhǔn)確。

3.2.3 維護(hù)自動化站端

維護(hù)站端綜合自動化系統(tǒng)時，要對系統(tǒng)維護(hù)工作進(jìn)行優(yōu)化，有效監(jiān)控后臺。檢查設(shè)備信息時要明確電源、報警指示燈運(yùn)行正常，判斷其他系統(tǒng)元件有無異常，保證接線溫度適當(dāng)。同時還需要做好日常維護(hù)工作，利用萬用表、電壓檔等檢測測控裝置的回路，使變電站的通信系統(tǒng)運(yùn)行更加安全。

4 結(jié) 論

通信系統(tǒng)是變電站的重要內(nèi)容，其運(yùn)行效果直接影響變電站和電力系統(tǒng)。若通信系統(tǒng)發(fā)生故障，通信將無法正常傳輸，造成極為嚴(yán)重的后果。因此，必須綜合分析通信系統(tǒng)故障，提出科學(xué)化的處理技術(shù)與維護(hù)策略，保障通信系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，從而更好地為電力系統(tǒng)提供支撐。