500 kV變電站失去監控的原因分析及解決方案

王祥東

(廣東電網有限責任公司惠州供電局，廣東惠州516001)

[摘要]越來越多的變電站要求接入電力調度控制中心，同時早期投運監控設備不能滿足當下數據業務的需求，容易導致變電站端與調度端盼數據出現中斷，最終造成變電站失去監控。針對此類問題，依據某500 kV變電站的實際情況，分析了導致數據中斷的四種可能原因，并提出了相應的解決方案，為各變電站解決此類問題提供參考。

關鍵詞 監控系統 通信機制 總控單元

中圖分類號TM764

1變電站監控系統架構

某500 kV變電站(簡稱H站)1號與2號遠動機同時出現IEC104通道頻繁關閉、重連。期間省調監控多次進行數據總召喚，但上送遙信全0、遙測全0，導致調控中心顯示屏出現“開關雙位置錯”告警、刷屏等問題，影響了調度端的正常監控，并使調度端失去了對該站的監控。以下針對該問題進行了原因分析，開展了模擬試驗，提出了具體解決方案，并通過變電站現場工作驗證了改進方案。

早期500 kV變電站多采用國外計算機監控系統設備，H站采用南瑞科技NSC300遠動機+西門子AK1703總控單元+AM1703測控裝置模式。

在該種模式下，總控單無起著承上啟下的作用，對下與各間隔測控通信，對上與監控后臺及遠動機通信。總控單元采用主備模式，主機負責數據交互，備機僅接受數據。遠動機與總控單元通信，上傳遙信遙測，下發遙控遙調。由于遠動機與總控單元取自不同廠家，通信標準并不完全統一。尤其NSC300為后期加裝，并在一次設備“不停電”情況下調試，試驗往往不夠充分，易使NSC300與AK1703通信配合存在遺留缺陷。

2問題原因分析

在現場進行相關試驗項目可知，外部單個因素不能導致遠動總召喚報文出現全零數據，遠動初始化環節具備延遲傳輸的功能。只有在斷開遠動的站控層采集通路同時重啟遠動機后，才出現遙信、遙測全零數據。查閱2臺遠動機自診斷信息，發現遠動機主CPU采集插件均出現過重啟。根據截取的遠動報文分析，遠動對上雖出現鏈路中斷并重連，但未長期中斷，可認為遠動的NET通信插件(負責遠動機對上通信)未重啟。故推斷遠動機在缺陷出現前后未發生整機斷電硬重啟過程。分析NSC300裝置電路組件結構，遠動機主CPU采集插件與NET通信插件由同一塊電源板供電。

2.1屏柜直流供電回路不滿足要求

根據變電站監控系統設備管理要求，遠劫機采用電源應分別使用獨立空氣開關(簡稱空開)及回路連接至直流屏，但H站遠動屏內2臺遠動機使用同一電纜。同時，管理機屏供電回路也并聯在這一回路上，未獨立。

經現場測量，遠動機均運行而管理機未投運時，該回路等效電氣參數如圖1所示。

缺陷發生前后，管理機設備出現過手動投運操作。由于供電回路較靠近，投運瞬間將影響遠動機供電電壓，仿真圖如圖2，3所示。由圖2，3可知，由于供電回路靠近，當管理機投運瞬間，電流突增，導致節點電壓跌落，降至70 V以下，從而引起遠動機主CPU插件重啟。

2.2遠動機采集與傳輸環節的數據交互機制不完善

遠動機主CPU插件和NET插件之間通過雙口RAM(中間緩存器)進行數據交互。

正常情況下，遠動機重啟后，主CPU插件隨之重啟，內部數據初始化全為0。為保障NSC300對下通信恢復正常后NET插件才開始工作，主CPU插件設置“系統準備時間參數為3 min。該時間過后，主CPU插件即對下采集站內數據，同時開始往雙口RAM傳送數據，并允許NET插件開始工作。NET插件自身準備完成后，就開始對上傳送雙日RAM數據。H站遠動與測控通信機制如下：NSC300對下采用逐個間隔測控輪召，每個間隔需5～15 s，共八十多個間隔。現場測試，完成1次總召時間約10 min。因此，異常情況下，主CPU重啟后對下采集數據，但至少在7 min(10-3=7)內不能采集正常數據。而此時，NET插件由于未重啟，對上通信仍正常，具備上送能力。故在此7 min內，調度端進行遠動總召，收到全0數據。

2.3 NSC300與AK1703的通信機制不匹配

NSC300與AK1703通信中斷后雙方重新建立的機制如下：(1)由AK1703主動發起心跳報文，NSC300接收到該報文后，開貽對AK1703總召。(2)延時等到NSC300設置的總召時間(30 min)后進行總召。參數配置如下，AK1703設置有1個虛擬遙信點(心跳報文)，AK1703重啟恢復后，該點變位，NSC300檢測該變位即開始總召。該機制可以避免AK1703對所屬測控的數據尚未召全即上送遠動從而導致數據失真的情況。現場檢查發現，AK1703配置的虛擬遙信點與NSC300的默認設置不一致，導致NSC300未能收到該遙信變位，故未及時發起總召。從而造成NSC300復位后調度端在較長時間內總召數據全為0的現象。

2.4調度端出現多次總召原因分析

D5000主站前置機在H站遠動異常期間，出現多次關閉、重啟遠動104通信現象。這是由于遠動裝置長時間(約10 s)無變化數據傳輸后，主站前置機在進行3次鏈路測試后會主動斷開TCP/IP鏈路，并重新連接、啟動總召。由于NET插件在此期間具備上傳功能，故調度端多次總召均召喚全0數據。

3問題解決方案

首先，根據相關要求，布置新規格電纜，緊固螺絲，做好接頭焊接，確保電纜接觸良好，將回路電阻控制在1歐姆以內。并完善屏柜直流供電回路，將管理機電源獨立引自直流屏，從而避免操作過程中相互影響。 ’

其次，修改程序，完善主CPU插件與NET插件之間的數據交互機制。當主CPU插件復位啟動后，在雙口RAM進程開始往雙口RAM傳送全數據值前，增加“主CPU發令重啟NET插件。NET插件重啟時間在60 s以內，NET插件重啟后等待主CPU插件的允許命令，該命令的時間延遲取決予“系統準備時間”參數。從而避免NET插件由于鏈路未中斷或先于主CPU復歸而上送異常數據。

最后，修改NS 03心跳報文接受/發送的參數配置，保證其一致性。在鏈路中斷并重新恢復后，NSC300可及時總召各間隔數據，避免長期空等。同時，調整NSC300系統準備時間參數為11 min，確保NSC300對下總召完成，可避免上傳失真數據。另外，修改遠動機為“雙主模式”，2臺遠動機獨立工作，這樣1臺遠動機重啟時，另1臺仍能保證數據傳輸。

經過分析，省調監控對H站失去監控的主要原因是屏柜直流供電回路不滿足要求、遠動機采集與傳輸環節的數據交互機制不完善以及NSC300與AK1703的通信機制不匹配。通過改造直流供電回路、優化主CPU插件與NET插件互動機制、完善NSC300與AK1703的通信參數設置等措施，解決了以上問題。

4結論

目前，我國的500 kV骨干電網中對于監控系統架構的變電站越來越多，可能都存在著上述隱患，為了能夠避免類似缺陷再次發生，希望能夠統一開展反措工作，從而確保監控系統安全保障電網穩定。

參考文獻

[1]王中.500 kV變電站無人值守的設計與實現[D].北京：華北電力大學，2016.

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