基于2Mb/S通信接口的区域电网稳控装置时钟工作模式研究

赵恭祥

(黑龙江省电力有限公司科技信通部，哈尔滨150001)

稳控装置在电网稳定、控制、安全运行方面起到了重要作用，因此，它在电网上得到了大量应用。早期的稳控装置与通信设备之间的接口方式采用64 kb/s(以下简称64K)同步数字接口，然而随着通信电路带宽的提高，为减少稳控装置之间的通信故障、降低对通信设备的投资，目前新上的稳控装置与通信设备之间的接口方式均改用2 mb/s(以下简称2M)接口。为了确保2M接口通信正常，避免稳控装置之间经常出现误码使装置出现闭锁，影响稳控装置正常运行，本文对黑龙江省稳控装置运行中出现的故障案例进行了分析，并依据数字通信的时钟工作原理，提出了稳控装置时钟的正确工作模式。

1 稳控装置与通信设备之间的接口方式

第一代稳控装置与通信设备之间的接口方式为64K接口(64K接口由PCM通信设备提供)，设备连接关系如图1所示。

为省去PCM设备，减少通信结点数量，提高电路的可靠性，第二代稳控装置与通信设备之间的接口方式采用了2M接口，主控室装置与通信室装置之间采用的接口仍为64K，设备连接关系如图2所示。

图2 改造前的2M接口方式Fig.2 2M interface mode before reconstruction

这种方式在黑龙江省运行一段时间后出现了异常，通过对稳控装置设备异常故障的分析处理，对其进行了改造，改造后的2M接口方式如图3所示。

图3 改造后的2M接口方式Fig.3 2M interface mode after transformation

2 稳控装置运行中出现故障的案例分析

稳控装置正常工作时，A、B站稳控装置之间实时发送、接收8位校验码，并以此确定稳控装置和通信通道是否工作正常，A、B站稳控装置与相关的通信设备若出现故障或时钟设置错误都有可能导致稳控装置之间通信出现异常。稳控装置无法正常运行时，相关发电厂发电出力将被迫核减，影响区域电网动态稳定和发电企业经济效益。

2.1 异常情况下对相关设备的基本排查

第一代采用64K接口通信方式的稳控装置，在运行过程中装置之间通信没有出现告警或异常现象。在改为第二代2M接口通信方式后，稳控装置在运行一段时间以后，A、B站主控室装置面板上均显示两站之间数据通信出现误码，稳控装置无法正常运行。

针对出现的异常现象，对通信传输电路进行测试。在A、B站通信机房两侧将稳控装置去掉，对2M通信传输电路进行了一段时间的误码测试，没有测到误码，证明通信传输电路正常;将稳控装置投入后，通过一段时间观察，利用A、B站主控室装置内部误码计数器检测到了误码，说明A、B站稳控装置之间通信存在问题。

2.2 装置之间出现误码的原因分析

通过对故障现象分析认为，A、B站主控室的稳控装置之间进行的数据通信出现了频繁交替的同步、失步等异常现象，A、B站4台装置的工作时钟没有建立有效的互控关系。经与厂家技术人员确认后发现，在改为第二代2M接口通信方式时，1号与4号装置的64K时钟虽然设置了“主从同步”工作模式，但2号与3号装置的2M时钟是处于“自由振荡”工作模式。这种“自由振荡”工作模式经过一段时间运行后，各自装置的时钟定时将产生偏差，从而使2号与3号装置之间的数据通信产生误码，最终导致1号与4号装置之间数据通信也出现误码。

3 数字通信的时钟同步工作原理

在数字通信网中，传送和交换的信号是对信息进行编码后的比特流，且具有特定的比特率，这就需要网内的各种数字设备的时钟具有相同的频率，以相同的时标来识别和处理比特流。如果时标不能对准信号的最佳判决瞬间，则有可能出现误码，所以数字网的同步实际就是数字网中各数字设备内时钟之间的同步［1］。

数字通信网的同步方式主要有主从同步、互同步、准同步等，一般采用主从同步。主从同步的主节点时钟是指以本端设备产生的时钟或以外部高精度定时系统产生的时钟做为本端设备收信发信的工作时钟［2］。

主从同步的从节点时钟系统的基本结构是一个带有变频振荡器的锁相环。从高一级或主节点来的定时信号输入到相位比较器，锁相环的变频振荡器根据相位比较器的输出产生新的时钟信号，新时钟信号做为本端设备工作的时钟信号［3］，如图4所示。

从节点的时钟系统有4个作用:

1)产生时钟信号供给本节点的数字设备。

2)当输入的时钟信号失效时能够继续输出稳定的时钟信号。

3)减少从高一级节点送来的时钟信号中所含的高频噪声分量。

4)避免由于时钟输出线路的改变而引起的相位跳跃。

4 稳控装置正确的时钟工作模式

通过对上述故障案例的分析和时钟主从同步工作原理的介绍，可以给出采用图2和图3通信方式下的正确时钟工作模式。

在图2所示的通信方式中，A、B站通信机房装置之间进行通信时的2M时钟应设为“主－从”模式，主控室装置之间进行通信时的64K时钟应设为“从－从”模式。2号、3号装置的2M时钟通过分频得到64K时钟，再经光信号分别传送到1号、4号装置作为其参考基准时钟，这样4个装置均工作在同一个2M时钟上。

在图3所示的通信方式中，A、B站1号—4号任意一个装置的时钟都可设为主时钟，其余各站时钟则应设为从时钟，设为从时钟的各站时钟跟随主时钟站的时钟。

［1］周正，周惠林，等．数字数据通信技术［M］．北京:北京邮电大学出版社，2002．ZHOU Zheng，ZHOU Huilin，et al．Digital data communication technology［M］．Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunication Press，2002．

［2］汪建华．基于SDH传送网的同步网组织的考虑［J］．电信网技术，2002，(4):3 7．WANG Jianhua．Consideration of synchronization network forming based on SDH transport network［J］．Telecommunication Network Technology，2002，(4):3 7．

［3］韦乐平．光同步数字传输网［M］．北京:北京邮电大学出版社，1998 WEI Leping．Optical synchronous digital transmission network［M］．Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunication Press，1998．