高坝洲电厂同步相量测量装置的故障及处理

张皓珣，辛 欣，王 靓，项文求

(1.湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000；2.广田丰投资集团有限公司，广东 广州 510627)

湖北清江高坝洲水力发电厂位于湖北省宜昌市宜都市内，是湖北清江梯级水电站中的最下游一级，建成于1999年，安装有3台轴流转桨式水轮发电机，单台机组额定容量为90 MW。作为隔河岩电站的反调节电站，高坝洲水电厂在电力系统中担负部分基荷和峰荷。

高坝洲电厂同步相量测量装置(PMU)于2017年完成更新改造，主要用于电力系统同步相量测量，以及暂态和动态过程的记录和上送。通过高速通信网络向WAMS主站上送实时数据、动态录波数据和暂态录波数据，实现区域大电网的动态监测、事故分析和安全预警。

1 高坝洲电厂PMU的配置及功能

高坝洲水力发电厂同步相量测量装置包括：同步相量采集屏和同步相量数据集中处理屏，采用分布式方式布置[1]，如图1所示。

图1 高坝洲电厂PMU系统结构图

1.1 同步相量采集屏的配置及功能

同步相量采集屏安装在3号机组单元控制室，配置3台PCS-996B相量采集单元，采集3台机组机端三相电压、电流量及励磁电压、励磁电流、导叶开度信号、机组功率等，通过光缆将实时数据上送到同步相量数据集中处理屏。

1.2 同步相量数据集中处理屏的配置及功能

同步相量数据集中处理屏安装在开关站线路保护室内，包含：

1)配置2台PCS-996A相量采集单元，测量高柑I回线、高柑II回线三相电压、电流量；

2)配置2台PCS-996G同步相量数据集中器，接收采集单元(PCS-996A/B)输出的数据，进行集中处理，并向WAMS主站上送实时数据和离线数据(动态录波数据和暂态录波数据)；

3)配置1台PCS-9785D(GPS+北斗)对时单元，完成站内所有采集装置的同步对时；

4)配置2台PCS-9882ED网络交换机，具有光口和电口两种接口方式，用于将集中器收集的信号传输到WAMS主站。

2 高坝洲电厂PMU日常维护

PCS-996系列PMU装置人机交互界面友好，能够通过装置面板指示灯显示，装置液晶面板菜单操作以及在调试计算机中安装PCS-PC5.0软件来完成设备日常巡查、维护。

高坝洲电厂通过光纤将PMU数据传输到计算机机房，配备1台专用电脑安装PCS-PC5.0软件实现装置远程维护。软件与装置成功连接后，利用本软件，可实现定值修改、状态查看、报告查看以及PMU设备的重启操作等[2]，此菜单与装置液晶中菜单一致(见图2)。

图2 PCS-PC5.0调试软件中查看PMU装置状态

3 高坝洲电厂PMU在运行中的问题及处理

高坝洲电厂PMU装置投产运行至今出现了一些问题，通过系统集成商和电厂技术人员共同努力，电厂PMU装置运行逐渐趋于稳定[3]。

3.1 PMU通信异常

高坝洲电厂PMU信息传输采用电力调度数据网的通信方式，与WAMS主站采用双通道通讯，双通道独立运行。PMU投运至今，通道质量良好，但是曾出现过电厂PMU与WAMS主站双通道(通道A及通道B)通讯异常的告警。现象为PMU数据上送WAMS主站不可用，数据上送为时断时续。

查看本地PMU装置，PMU信号采集正常，数据能够正常上送至2台数据集中器。通过重启PMU数据集中器后，通道A通讯状态为时断时续，通道B短时恢复通讯，但数据可用状态时断时续。联系系统集成商现场调试技术人员，对方告可能是PMU装置配置文件或链路上纵向加密装置配置文件的问题，建议由WAMS主站侧手动召唤PMU通讯配置文件(CFG2)。重新召唤后，通道A通讯状态为时断时续，通道B通讯恢复正常，但数据状态可用。

通过多次联系系统集成商现场调试技术人员，了解到PCS-996型PMU装置是按照1台数据集中器正常运行，另1台数据集中器冷备运行的工作模式设计。调整后，电厂PMU与WAMS主站双通道通讯均恢复正常，数据可用状态正常。

为防止运维人员在开关站停电检修期间，错误投上PMU装置备用集中器，电厂已在PMU集中器上增加了相关提醒标识。

3.2 PMU装置CFG2下发非法

PCS-996型PMU装置CFG文件为点表文件，正常运行时，要求WAMS主站与现场主机CFG文件保持一致。PMU配置文件的上传与下发是通过现场主机向主站上送一个CFG1文件，再由主站下发一个CFG2文件。当CFG1和CFG2有效状态均显示为1时，PMU装置才能够与主站正常通讯。

PMU投运初期，运维人员巡检发现数据集中器面板上有报警信号，显示：CFG2下发非法，进一步检查发现“下发CFG2有效状态=0”、“数据管道连接状态=0”、“实时数据发送状态=0”。查询PMU装置通讯日志文件mlog1.txt，文件中出现以下重复命令，见表1。

表1 日志文件mlog1.txt

根据表1可知，CFG2下发非法与2号机组3个模拟量变量名无效有关。

将3台机组的定值导出为EXCEL文件后，对各项变量仔细核对，没有发现变量重复配置、定值设置错误等情况。

打开PCS-PC 5.0调试软件，采用IEC103工具在线对状态量进行查看。对比3号机组变量SPO和RS0，发现在定值配置过程中，将变量SP“0”中的数字“0”错误配置成了英文字母“O”。

将表1中显示的无效英文变量均进行修改，并重启PMU装置更新配置文件后，CFG2下发非法告警消失，CFG2有效状态恢复为1。

3.3 PMU装置软件老化

近期，高坝洲电厂调度接入网纵向加密认证装置频繁出现告警，如表2所示。联系系统集成商现场调试技术人员，了解到该告警原因是由PMU定期PING PMU装置网关所造成。

表2 高坝洲电厂调度接入网纵向加密认证装置告警信息

根据上级调度要求，ICMP链路ping网关的策略目前已经被认定是不合规的。而当前高坝洲电厂PMU装置软件版本为2.14，需要通过定期ping网关防止mac地址老化。为解决该问题，电厂联系PMU系统集成商，将PMU装置由2.14版本升级为2.15版本。升级后：

1)由PING网关模式改为定期ARP网关模式，PMU装置通过arp获取mac地址；

2)使用专用的线程连接主站数据端口，避免主站数据端口异常引起的线程堵塞；

3)默认关闭PMU装置FTP和TELNET端口，可通过PMU装置液晶调试命令打开FTP端口。

4 结 语

高坝洲电厂PMU装置从2017年投运以来，硬件设备可靠性良好，现场数据采集正常及上送通道可靠。但是投运期间也出现了一些问题，造成与WAMS主站双通道通讯异常、数据上送不可用的情况。通过优化电厂PCS-996装置2台集中器运行模式，更新CFG2配置文件，完成系统软件升级，当前高坝洲电厂PMU装置运行稳定，能满足上级调度工作要求，可为类似的项目提供经验。