一起遠(yuǎn)動(dòng)裝置誤發(fā)遙信信號(hào)的分析及改進(jìn)

漆展

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司，湖南 長沙 410015）

遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)將站內(nèi)間隔測(cè)控（保）裝置采集的遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)上傳并執(zhí)行上級(jí)調(diào)度下發(fā)的遙控、遙調(diào)命令，是實(shí)現(xiàn)變電站與各級(jí)調(diào)度之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的核心設(shè)備。作為調(diào)度監(jiān)控中心的耳目和手足，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)能否穩(wěn)定的運(yùn)行，直接影響到設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。遙信是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的基本功能之一，遙信誤報(bào)直接干擾調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，事故情況下還可能影響電網(wǎng)事故的正確判斷處理。目前，220kV 及以上變電站遙信異常變位情況已成為國調(diào)中心對(duì)網(wǎng)/ 省公司自動(dòng)化系統(tǒng)同業(yè)對(duì)標(biāo)管理的重要指標(biāo)。本文針對(duì)某變電站發(fā)生的一起遠(yuǎn)動(dòng)裝置檢修過程中誤發(fā)大量遙信變位信號(hào)的情況，綜合分析異?，F(xiàn)象發(fā)生的原因，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際進(jìn)行故障處理，并提出相關(guān)改進(jìn)措施。

1 故障經(jīng)過及現(xiàn)象

某變電站遠(yuǎn)動(dòng)裝置雙機(jī)配置，投運(yùn)于2013 年10 月，為國電南瑞科技股份有限公司產(chǎn)品，設(shè)備型號(hào)為NSC300，程序版本為Ver6.30.sp5-4096，192節(jié)點(diǎn)，4 轉(zhuǎn)發(fā)表，支持NscAssist3.1B 新年版及以上版本助手軟件。站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)裝置為主、備配置，站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的兩個(gè)遠(yuǎn)傳網(wǎng)口分別接入華中調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、省網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，同時(shí)和華中網(wǎng)調(diào)D5000 系統(tǒng)、OPEN3000 系統(tǒng)通信，通信規(guī)約均采用IEC60870-5-104 規(guī)約。某日，在進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)裝置檢修工作中，發(fā)生一起遠(yuǎn)動(dòng)裝置異常導(dǎo)致網(wǎng)調(diào)主站自動(dòng)化系統(tǒng)部分間隔遙信數(shù)據(jù)短時(shí)誤動(dòng)的現(xiàn)象，具體經(jīng)過如下。檢修工作前，遠(yuǎn)動(dòng)A 機(jī)為主機(jī)，遠(yuǎn)動(dòng)B 機(jī)為備機(jī)。在檢修過程中重啟A 機(jī)時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)B 機(jī)轉(zhuǎn)為主機(jī)。此時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)裝置與網(wǎng)/省調(diào)主站系統(tǒng)通道切換至遠(yuǎn)動(dòng)B 機(jī)，網(wǎng)/ 省調(diào)調(diào)度監(jiān)控畫面出現(xiàn)該變電站部分?jǐn)嗦菲鳌⒌堕l異?！胺珠l”。約2s 后，相關(guān)一次設(shè)備位置遙信又恢復(fù)正常。

2 故障分析

2.1 報(bào)文分析

華中網(wǎng)調(diào)調(diào)度主站系統(tǒng)經(jīng)華中調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)104 通道，分別在16：37：12.550、16：37：13.160 和16：37：13.762三個(gè)時(shí)刻，接收到的報(bào)文如圖1 左側(cè)所示。

圖1 遙信位置異常報(bào)文記錄

根據(jù)IEC60870-5-104 規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上述時(shí)刻報(bào)文進(jìn)行分析，幀②、幀③報(bào)文解析發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)裝置上傳了大量與現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備位置不一致的遙信信號(hào)，這部分遙信值為“0”，表示上送的遙信狀態(tài)為“分”，即圖1左側(cè)中劃線部分。華中網(wǎng)調(diào)調(diào)度主站系統(tǒng)經(jīng)省網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù) 網(wǎng)104 通 道，分 別 在16：38：11.441、16：38：11.965 和16：38：12.597 三個(gè)時(shí)刻，接收到的報(bào)文如圖1 右側(cè)所示。對(duì)上述三個(gè)時(shí)刻報(bào)文進(jìn)行分析，其中，對(duì)幀⑤、幀⑥報(bào)文解析，發(fā)現(xiàn)與華中調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)104 通道報(bào)文不同，這兩幀報(bào)文對(duì)應(yīng)的一次設(shè)備位置遙信均與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際保持一致，即圖1 右側(cè)中劃線部分。由此可判斷，調(diào)度主站通過華中調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接收到遠(yuǎn)動(dòng)裝置報(bào)文幀②、幀③，主站SCADA 系統(tǒng)解析報(bào)文后給出相關(guān)一次設(shè)備由“合”至“分”的變位告警。隨后調(diào)度主站又通過省網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接收到遠(yuǎn)動(dòng)裝置報(bào)文幀⑤、幀⑥，主站SCADA 系統(tǒng)解析報(bào)文后給出相關(guān)一次設(shè)備由“分”至“合”的變位告警，與調(diào)度值班員反映的調(diào)度畫面變位情況一致，遙信誤報(bào)的故障原因應(yīng)為遠(yuǎn)動(dòng)雙通道先后上送的報(bào)文不一致導(dǎo)致。

2.2 原因分析

該變電站使用的南瑞科技NSC300 遠(yuǎn)動(dòng)裝置，其操作系統(tǒng)為嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)遭到突然掉電的情況時(shí)，由于操作系統(tǒng)不能及時(shí)正確退出，往往造成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)丟失。在遠(yuǎn)動(dòng)裝置重啟過程中，硬件重啟存在遙信/遙測(cè)寄存器初始化清零的過程。經(jīng)過與南瑞科技廠家研發(fā)和工程部門溝通，導(dǎo)致該異?，F(xiàn)象的原因分析如下。遠(yuǎn)動(dòng)重啟到向主站上送數(shù)據(jù)的時(shí)序原理圖如圖2 所示。

圖2 NSC300 遠(yuǎn)動(dòng)正常啟動(dòng)過程

t1 表示遠(yuǎn)動(dòng)裝置硬件啟動(dòng)時(shí)間。每臺(tái)裝置的重啟時(shí)間存在稍許差異，同時(shí)硬件重啟存在遙信/遙測(cè)寄存器初始化清零的過程。

t2 表示遠(yuǎn)動(dòng)裝置軟件啟動(dòng)時(shí)間，主要包括擴(kuò)展網(wǎng)卡程序的啟動(dòng)和主程序的啟動(dòng)。正常情況下，擴(kuò)展網(wǎng)卡程序準(zhǔn)備時(shí)間約為50s，主程序的準(zhǔn)備時(shí)間約為30s。

t3 表示測(cè)控裝置主動(dòng)循環(huán)上送全遙信/遙測(cè)數(shù)據(jù)的周期，約為10s。

NsServerWaitTime 表示遠(yuǎn)動(dòng)主程序103 規(guī)約模塊準(zhǔn)備完畢到遠(yuǎn)動(dòng)程序許可裝置與調(diào)度主站建立104 規(guī)約通信的間隔時(shí)間，出廠設(shè)定為60s。其中主程序103 規(guī)約模塊準(zhǔn)備好的時(shí)間為毫秒級(jí)，因此NsServerWaitTime可視為與t2 同時(shí)開始。正常情況時(shí)，t2 加t3 不超過60s，而NsServerWaitTime 等于60s，因此，遠(yuǎn)動(dòng)裝置在與調(diào)度主站建立104 規(guī)約通信前，已成功讀取站內(nèi)數(shù)據(jù)，不可能出現(xiàn)遙信數(shù)據(jù)跳變?yōu)? 的現(xiàn)象。異常情況如圖3 所示。

圖3 NSC300 遠(yuǎn)動(dòng)異常啟動(dòng)過程

在廠家的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)中，曾發(fā)現(xiàn)“擴(kuò)展網(wǎng)卡程序”或“讀取測(cè)控?cái)?shù)據(jù)（或部分測(cè)控?cái)?shù)據(jù)）”超時(shí)的現(xiàn)象，導(dǎo)致t2 加t3 大于60s。從而當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)與主站建立104 通道時(shí)，尚有部分測(cè)控?cái)?shù)據(jù)還未成功讀取，因此將寄存器中的“0”值上送調(diào)度。從主站記錄的報(bào)文可知，網(wǎng)調(diào)D5000 系統(tǒng)在16：37：11.491 時(shí)首先經(jīng)由華中網(wǎng)通道發(fā)送總召命令，在16：37：13.160 收到遙信數(shù)據(jù)，其中存在部分?jǐn)?shù)據(jù)誤報(bào)為“0”的現(xiàn)象。但是，隨后D5000系統(tǒng)在16：37：12.815 經(jīng)由省網(wǎng)通道發(fā)送總召命令，在16：37：14.624 收到遙信數(shù)據(jù)，不存在遙信誤報(bào)。因此，在本次異常發(fā)生時(shí)，t2 加t3 僅略大于60s，誤遙信發(fā)生到恢復(fù)未超過2s，與主站值班員觀察到的現(xiàn)象一致。

3 處理及改進(jìn)措施

將該變電站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)程序的NsServerWaitTime 參數(shù)由默認(rèn)值60s 修改為90s，確保遠(yuǎn)動(dòng)104 值班通道建立前，遠(yuǎn)動(dòng)裝置有足夠時(shí)間收集站內(nèi)信息。理由主要在于：①湖南多座變電站配置南瑞科技NSC300/200 系列遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)，出廠默認(rèn)值均為60s，以前未出現(xiàn)類似問題；②經(jīng)過分析認(rèn)為，導(dǎo)致異常情況的重啟時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)B 機(jī)的t2 加t3 超過了60s，可能與遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)及部分測(cè)控裝置硬件運(yùn)行狀態(tài)偏差有關(guān)。該變電站前期檢修工作中，曾多次重啟遠(yuǎn)動(dòng)，只有這一次重啟時(shí)，部分間隔遙信數(shù)據(jù)跳變?yōu)榱?，且?s 后恢復(fù)正常，因此t2 加t3 超過了60 秒屬于偶發(fā)現(xiàn)象。該參數(shù)設(shè)置為90s 后，在后續(xù)的多次遠(yuǎn)動(dòng)裝置檢修工作中，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)裝置上送報(bào)文進(jìn)行分析，均未發(fā)現(xiàn)誤發(fā)遙信的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

本文結(jié)合一次變電站遠(yuǎn)動(dòng)裝置檢修過程中誤發(fā)遙信變位信號(hào)的現(xiàn)象，結(jié)合異常時(shí)刻的報(bào)文記錄和變電站遠(yuǎn)動(dòng)組態(tài)配置情況，分析其產(chǎn)生的原因，提出該變電站的改進(jìn)措施，有助于提升檢修人員的檢修維護(hù)水平，提高遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。