变电站通信系统故障及处理技术分析

董学柳

（茂名市粤能电力股份有限公司，广东 茂名 525011）

1 变电站通信系统分析

在智能化变电站中，通信系统是信息传输的重要渠道，也是数据调度的重要依据。从逻辑角度分析，数字化变电站自动化系统功能主要分为站控层、间隔层和过程层[1]。第一层是站控层，主要对间隔层的数据进行接收，并监控变电站的情况，同时实现远端调度中心的通信。第二层为间隔层，主要负责控制管理下层就地装置和电子数字化设备间的通信。第三层是过程层，主要包括智能终端和一次设备，确保电站电能数据的收集、分配、状态监控等工作顺利完成，也是控制、保护操作的重要出口。这三层之间依据站内通信系统进行联系，如图1所示。

变电站通信系统能够实现站控层与间隔层之间、间隔层与过程层之间的数据交换，并在RS-422/485总线、局站中速网络、高速标准以太网技术等支持下顺利完成[2]。当前变电站通信系统的主流呈现出分层分布式结构特点。

2 变电站通信系统故障

2.1 通信网络故障

通信网络的故障主要涉及通信出错、通信网络出错。通信出错通常是系统中CAN总线某一节点出现故障造成的，如测量控制装置的电源出现损坏、通信接线端子松动、通信芯片故障等。通信网络出错是CAN总线系统故障或通信管理机出现问题造成的，使得总线系统短路或者是与后台监控系统连接的计算机通信串口发生故障。如果是通信管理机出现问题，一般是通信的芯片或者管理机内部电路板出现问题，也可能是监控系统的波特率、校验位等端口设置的不同[3]。如果通信刮泥机通信口没有报文，有可能是信号地线接线、收发信号线等出现故障，如果是接线没有问题，可能是CPU有问题。

图1 数字化变电站结构

2.2 光缆通道故障

电力通信光缆线路故障包括光缆自身的老化和外力损坏两种，具体如表1所示。

表1 电力通信光缆线路的故障

2.3 光纤通信误码故障

光纤通信设备故障中，误码故障较为常见。传输信号时，由于衰变信号电压会发生变化，使得信号在传输时遭到破坏、出现误码。出现通信误码的情况主要涉及内、外部两种原因。内部原因：干扰源、定位抖动、节电设备等，这种误码一般是系统背景误码。外部原因：设备故障、电源瞬态干扰、静电放电、接触不佳以及电磁干扰等[4]，这种误码一般是突发误码。一般在变电站光纤通信系统运行过程中常出现突发误码。

3 变电站通信系统故障处理技术和维护策略

3.1 处理技术

3.1.1 网络故障处理

对于通信网络故障，在处理时可以结合通信系统的报警信息，定位故障测控装置的位置，并检查测控装置中通信线路的情况，如果线路发生脱落，需要将其重新压好归位。如果通信线路能够正常运行，就有可能是电路板出现了问题。因此，需要及时更换电路板。还要检查通信系统网络故障的修复情况。若故障报警信息从通信管理机中发出，需要检查CAN网，查看是否发生短路，及时更换有问题的电源线。

3.1.2 通道故障的处理

在处理光缆通道故障时需要做到先抢通、后修复。处理时要先处理主干线、全程线路以及主要的设备，然后处理后支线、局部线路以及后备使用设备。在处理通道故障时，需要掌握全面的数据信息，并对这些故障信息进行整理分析，将其录入光缆的资料库中。日常运行时还需要做好巡视、现场管理等，保证标志准确，准确及时的掌握故障信息。

3.1.3 误码故障处理

针对误码故障需要全面分析设备运行、报警信息等，如果情况了解不全面不能轻易处理，防止故障进一步扩大。要对设备外部的指示灯进行观察，获得报警信息，判断故障是长期形成的还是偶然发生的，并依据设备的运行情况全面分析设备参数改动、更换以及运行环境等因素。

对故障位置进行分析，分析误码可能出现的原因，如光纤性能恶化、光纤头不干净、设备散热不足以及单板问题等[5]，找到故障的切入点，并将误码故障的性质反映出来，了解误码是突发的还是背景误码。

在处理误码故障时，需要熟练掌握测量的工具和方法，一般使用2M误码仪、万用表、运动数据分析仪等进行测量。处理方法主要涉及测试法、观察分析法、仪表测试法等。以测试法为例进行简要的分析。如果通信网络系统的复杂性程度较高或者网管没有获得告警信息时，需要利用系统维护功能开展测试工作，并对故障的原因进行分析，即测试法。测试法中较为常见的是环回法，包括硬环回、软环回两种。软环回利用设备软件支持，通过网络管理软件使本端设备接端口获得的信号转到发送端，并从发送端发出，从而实现远端设备环回。硬环回相对简单，是利用硬件使线路上某一节点的Tx和Rx短接，实现被短接端环回。通常分段环回测试是通过硬件环回的方法进行，软件环回则是用在一端设备向另一端设备、两端设备间线路的环回测试。环回法如图2所示。

图2 环回示例

3.2 维护策略

3.2.1 统一管理维护技术

在统一管理中需要完善技术规范书，使变电站通信系统的技术资料更加完整，统一系统设备，使其维护运行更加安全。同时制定科学的检测规程，对自动化产、通信设备、间隔设备等进行检验，并明确其检验方法，保证检验规程得到科学地监管，维护系统运行安全。

3.2.2 检查主站系统

检查主站系统，保证变电站通信系统运行参数是正常的，同时检查变电站的通道，需要立即处理通道错码的情况。此外，还需要检测测控装置，处理通信中断的情况，使变电站中的VQC程序有序推进。并保证绕组温度适宜，使变电站信号准确。

3.2.3 维护自动化站端

维护站端综合自动化系统时，要对系统维护工作进行优化，有效监控后台。检查设备信息时要明确电源、报警指示灯运行正常，判断其他系统元件有无异常，保证接线温度适当。同时还需要做好日常维护工作，利用万用表、电压档等检测测控装置的回路，使变电站的通信系统运行更加安全。

4 结 论

通信系统是变电站的重要内容，其运行效果直接影响变电站和电力系统。若通信系统发生故障，通信将无法正常传输，造成极为严重的后果。因此，必须综合分析通信系统故障，提出科学化的处理技术与维护策略，保障通信系统的安全可靠运行，从而更好地为电力系统提供支撑。