500 kV变电站失去监控的原因分析及解决方案

500 kV变电站失去监控的原因分析及解决方案

王祥东

(广东电网有限责任公司惠州供电局，广东惠州516001)

[摘要]越来越多的变电站要求接入电力调度控制中心，同时早期投运监控设备不能满足当下数据业务的需求，容易导致变电站端与调度端盼数据出现中断，最终造成变电站失去监控。针对此类问题，依据某500 kV变电站的实际情况，分析了导致数据中断的四种可能原因，并提出了相应的解决方案，为各变电站解决此类问题提供参考。

关键词 监控系统 通信机制 总控单元

中图分类号TM764

1变电站监控系统架构

某500 kV变电站(简称H站)1号与2号远动机同时出现IEC104通道频繁关闭、重连。期间省调监控多次进行数据总召唤，但上送遥信全0、遥测全0，导致调控中心显示屏出现“开关双位置错”告警、刷屏等问题，影响了调度端的正常监控，并使调度端失去了对该站的监控。以下针对该问题进行了原因分析，开展了模拟试验，提出了具体解决方案，并通过变电站现场工作验证了改进方案。

早期500 kV变电站多采用国外计算机监控系统设备，H站采用南瑞科技NSC300远动机+西门子AK1703总控单元+AM1703测控装置模式。

在该种模式下，总控单无起着承上启下的作用，对下与各间隔测控通信，对上与监控后台及远动机通信。总控单元采用主备模式，主机负责数据交互，备机仅接受数据。远动机与总控单元通信，上传遥信遥测，下发遥控遥调。由于远动机与总控单元取自不同厂家，通信标准并不完全统一。尤其NSC300为后期加装，并在一次设备“不停电”情况下调试，试验往往不够充分，易使NSC300与AK1703通信配合存在遗留缺陷。

2问题原因分析

在现场进行相关试验项目可知，外部单个因素不能导致远动总召唤报文出现全零数据，远动初始化环节具备延迟传输的功能。只有在断开远动的站控层采集通路同时重启远动机后，才出现遥信、遥测全零数据。查阅2台远动机自诊断信息，发现远动机主CPU采集插件均出现过重启。根据截取的远动报文分析，远动对上虽出现链路中断并重连，但未长期中断，可认为远动的NET通信插件(负责远动机对上通信)未重启。故推断远动机在缺陷出现前后未发生整机断电硬重启过程。分析NSC300装置电路组件结构，远动机主CPU采集插件与NET通信插件由同一块电源板供电。

2.1屏柜直流供电回路不满足要求

根据变电站监控系统设备管理要求，远劫机采用电源应分别使用独立空气开关(简称空开)及回路连接至直流屏，但H站远动屏内2台远动机使用同一电缆。同时，管理机屏供电回路也并联在这一回路上，未独立。

经现场测量，远动机均运行而管理机未投运时，该回路等效电气参数如图1所示。

缺陷发生前后，管理机设备出现过手动投运操作。由于供电回路较靠近，投运瞬间将影响远动机供电电压，仿真图如图2，3所示。由图2，3可知，由于供电回路靠近，当管理机投运瞬间，电流突增，导致节点电压跌落，降至70 V以下，从而引起远动机主CPU插件重启。

2.2远动机采集与传输环节的数据交互机制不完善

远动机主CPU插件和NET插件之间通过双口RAM(中间缓存器)进行数据交互。

正常情况下，远动机重启后，主CPU插件随之重启，内部数据初始化全为0。为保障NSC300对下通信恢复正常后NET插件才开始工作，主CPU插件设置“系统准备时间参数为3 min。该时间过后，主CPU插件即对下采集站内数据，同时开始往双口RAM传送数据，并允许NET插件开始工作。NET插件自身准备完成后，就开始对上传送双日RAM数据。H站远动与测控通信机制如下：NSC300对下采用逐个间隔测控轮召，每个间隔需5～15 s，共八十多个间隔。现场测试，完成1次总召时间约10 min。因此，异常情况下，主CPU重启后对下采集数据，但至少在7 min(10-3=7)内不能采集正常数据。而此时，NET插件由于未重启，对上通信仍正常，具备上送能力。故在此7 min内，调度端进行远动总召，收到全0数据。

2.3 NSC300与AK1703的通信机制不匹配

NSC300与AK1703通信中断后双方重新建立的机制如下：(1)由AK1703主动发起心跳报文，NSC300接收到该报文后，开贻对AK1703总召。(2)延时等到NSC300设置的总召时间(30 min)后进行总召。参数配置如下，AK1703设置有1个虚拟遥信点(心跳报文)，AK1703重启恢复后，该点变位，NSC300检测该变位即开始总召。该机制可以避免AK1703对所属测控的数据尚未召全即上送远动从而导致数据失真的情况。现场检查发现，AK1703配置的虚拟遥信点与NSC300的默认设置不一致，导致NSC300未能收到该遥信变位，故未及时发起总召。从而造成NSC300复位后调度端在较长时间内总召数据全为0的现象。

2.4调度端出现多次总召原因分析

D5000主站前置机在H站远动异常期间，出现多次关闭、重启远动104通信现象。这是由于远动装置长时间(约10 s)无变化数据传输后，主站前置机在进行3次链路测试后会主动断开TCP/IP链路，并重新连接、启动总召。由于NET插件在此期间具备上传功能，故调度端多次总召均召唤全0数据。

3问题解决方案

首先，根据相关要求，布置新规格电缆，紧固螺丝，做好接头焊接，确保电缆接触良好，将回路电阻控制在1欧姆以内。并完善屏柜直流供电回路，将管理机电源独立引自直流屏，从而避免操作过程中相互影响。 ’

其次，修改程序，完善主CPU插件与NET插件之间的数据交互机制。当主CPU插件复位启动后，在双口RAM进程开始往双口RAM传送全数据值前，增加“主CPU发令重启NET插件。NET插件重启时间在60 s以内，NET插件重启后等待主CPU插件的允许命令，该命令的时间延迟取决予“系统准备时间”参数。从而避免NET插件由于链路未中断或先于主CPU复归而上送异常数据。

最后，修改NS 03心跳报文接受/发送的参数配置，保证其一致性。在链路中断并重新恢复后，NSC300可及时总召各间隔数据，避免长期空等。同时，调整NSC300系统准备时间参数为11 min，确保NSC300对下总召完成，可避免上传失真数据。另外，修改远动机为“双主模式”，2台远动机独立工作，这样1台远动机重启时，另1台仍能保证数据传输。

经过分析，省调监控对H站失去监控的主要原因是屏柜直流供电回路不满足要求、远动机采集与传输环节的数据交互机制不完善以及NSC300与AK1703的通信机制不匹配。通过改造直流供电回路、优化主CPU插件与NET插件互动机制、完善NSC300与AK1703的通信参数设置等措施，解决了以上问题。

4结论

目前，我国的500 kV骨干电网中对于监控系统架构的变电站越来越多，可能都存在着上述隐患，为了能够避免类似缺陷再次发生，希望能够统一开展反措工作，从而确保监控系统安全保障电网稳定。

参考文献

[1]王中.500 kV变电站无人值守的设计与实现[D].北京：华北电力大学，2016.

[2]张薇.湛江地区典型110 kV变电站电力二次系统安全防护的设计及实施[Dl.广州：华南理工大学，2016.