变电站网络通信中断的原因及处理措施

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(1.六枝供电局，贵州 六盘水 553000；2.六盘水供电局，贵州 六盘水 553000)

1 引言

现代电力系统变电站“站内”的通信，绝大多数都是通过以太网方式进行的，以太网通信最明显的优点在于其单位时间内传输信息速率快，信息量大，与早些年之前的串口通信，LON网通信、CAN网通信相比较，以太网通信传输速率与信息量成几何倍数提高，很好的满足了电力调度系统快速性、准确性、可靠性要求，所以现在很多变电站的站内通信均采用以太网方式。由于一些不可避免的客观原因，比如设备原因、长时间、满负荷的运行等，利用以太网通信的变电站在运行过程中还是经常性的会造成网络通信中断，这类缺陷比较多，而且频发，有的是单设备局部性中断，有的是全网整体性中断。本文就通信中断问题，依据作者在电力行业厂站端调度自动化工作积累的经验，提出一些见解。

2 变电站通信网络

最为常见的变电站通信网络拓扑结构有总线型结构、星型结构。星型网络拓扑结构使用率最高，一般用在2010年后新建的变电站(2010年指的作者所在单位普遍情况，地区差异不同，时间也不相同)。总线型网络拓扑通常采用LON网和CAN网技术组网，这在那些建设时间早，投运较早的老变电站里比较常见。本文提到的变电站通信中断，主要针对的是采用以太网组网的星型网络结构，因为现在变电站90%采用的是以太网技术，那些投运时间久的，采用LON网与CAN网通信的老变电站，目前也已逐步改造为以太网通信。星型网络是指以变电站的站控层交换机为中心，将变电站内保护装置、测控装置、计量装置、公用测控装置、交直流装置等其它装置所采集的信息(信号)汇集，然后再由站控层交换机将这些信息上送至变电站后台监控机。此外，站控层交换机汇聚的信息，经过远动装置再将该变电站所有信息上送至调度中心，这块业务涉及的是厂站端与调度中心之间的通讯，属于变电站“对外”通信，不属于变电站站内通信范畴，故而在此不作论述。变电站星型通信结构示意图如图1所示。

图1中，保护装置、测控装置、计量装置、交直流装置均属于二次设备。保护装置负责实现对一次设备如断路器、变压器的保护；测控装置负责监视一次设备的电流、电压、有功、无功等；计量装置负责电量采集；交直流装置负责采集站内直流屏电流、电压信息。交换机将保护、测控等信息汇集在一起。后台监控机通过对保护装置，测控装置等二次设备的监视，从而实现对一次设备的监控。示意图仅仅只画了一个框图作为代表，现实的变电站中，装置是很多的，所以需要传输的信息量很大，特别是气候恶劣、雷电交加引起保护动作时，报文数量极大，甚至会引起网络风暴导致全站通信瘫痪，以太网传输信息量大，速度快，可以满足大量信号的传输。以110kV线路为例，1台测控装置实现对一条110kV线路的电流、电压、有功、无功监视。220kV线路的保护双套化配置，也就是如果是一条220kV线路，按照一套保护含主保护与后备(或辅助)保护计算的话，其保护装置最少就是3台，一个中型的220kV变电站，其保护、测控、交直流装置粗略计算就是100台以上，由此可见，其所需传输信息量的巨大程度。其中，带箭头的连接线的通信介质均为网线，要将装置与装置连接起来，就需要用网线进行连接。另外，如果保护装置、测控装置、交直流监测装置与后台监控系统不属于一个厂家的话，中间还要加装——规约转换器，因为每个厂家出于知识产权保护、专利保护、利益驱使等原因，会采取自己的一套规约、模板建立一个变电站的通信，但是当有其他厂家设备需要接入时，由于厂家与厂家之间的规约、模板、配置各不相同，就相当于两者之间语言不通，所以就需要加装规约转换器，从而起到一个“语言翻译”的作用。

图1 变电站通信网络拓扑结构示意图

3 变电站通信中断的常见现象

造成变电站通信中断的原因很多，现象也不尽相同。常见的现象有：

a：后台监控机与全站所有装置通信中断；

b：后台监控机与站内某个间隔，例如某条110kV测控装置，或是某条220kV线路的保护装置之间通信全部中断；

c：变电站某间隔A网、或B网通信中断；

d：从后台监控机可以ping通装置，但是装置信息无法上送，无报文；

e：信号上送上行通道无问题，下行通道有故障。

4 引起变电站通信中断的原因

通信中断的现象很多，原因也五花八门。通过分析原因，才能更好解决通信中断问题。引起通信中断的原因大致如下：

a：站控层交换机运行时间太久，设备超期服役，设备老化，长久运行后死机造成通信中断；

b：设备质量差，运行不稳定，从而造成通信中断；

c：后台监控机网卡故障；

d：后台监控机网口故障；

e：后台监控机网络IP地址设置错误；

f：后台监控机监控系统(注意不是操作系统)设置错误；

g：后台监控机至交换机、至装置网线故障；

h：后台监控机至交换机、至装置网线水晶头松动，故障；

i：示意图中保护、测控装置网口故障；

j：示意图中保护、测控装置配置与设置错误。

5 变电站通信中断的处理措施及方法

通信中断发生后，负责维护检修的工程技术人员必须赶赴现场，针对现场造成通信中断实际情况，找到造成通信中断的实际原因，采取相应的处理措施。所以，处理措施和解决办法完全可以针对第4节的10个原因描述逐条进行。以下 10个处理措施及办法，与以上10个原因一一对应。

针对4-a原因的解决方法：观察站控层交换机有无异响，如有异响，可能是交换机风扇故障，散热不及时，导致交换机运行异常，更换交换机风扇，这样还可以节约生产成本；如果无异响，或许是交换机运行时网络风暴导致通信中断，重启交换机观察一下；如果还不行，那么可能就是交换机运行时间太久，设备超期服役，设备老化，长久运行后死机造成通信中断，此时需要更换新的交换机。

针对4-b原因的解决方法：有的厂家生产的交换机设备质量的确差，只能更换其他品牌的交换机。

针对4-c原因的解决方法：更换后台监控电脑网卡。如是集成网卡，则需更换主板。

针对4-d原因的解决方法：更换后台监控电脑网卡。如是集成网卡，则需更换主板。

针对4-e原因的解决方法：修改后台监控电脑网络IP地址。这里有个特殊情况，有的厂家如果在IP设置项目里面采用高级设置选项，设置过多IP地址，也会导致通信中断，此时需要删除多余IP地址。

针对4-f原因的解决方法：核实监控电脑监控系统设置是否错误，主机与备机IP不同的设置等。

针对4-g原因的解决方法：采用新网线，重新连接后台机与交换机，交换机与装置。

针对4-h原因的解决方法：采用固定装置，将水晶头固定，或重做水晶头。

针对4-i原因的解决方法：将保护测控装置带有网口的插件更换。

针对4-j原因的解决方法：检查保护测控装置的配置，如通讯地址，协议的奇，偶校验、传输波特率等。

6 结束语

不论造成通信中断的原因有多少，笔者认为解决通信中断缺陷一个核心思想在于：“一切从实际出发”，尊重现场，到达现场后，观察要仔细，根据现场实际情况，分析中断原因，再采取相应的处理措施与方法。