变电站远动通信浅析及常见故障处理

变电站远动通信浅析及常见故障处理

谭一元

（云南电网有限责任公司丽江供电局云南丽江674100）

摘要：随着电网自动化水平的发展和提高，对变电站远动通信的安全、可靠、稳定提出了更高的要求，本文结合电网综和自动化建设情况，对远动通道、远动规约进行了介绍，分析了日常运行中远动通信中断故障处理方式方法。

关键词：远动通信；远动通道；远动规约；故障处理

Abstract：Withthedevelopmentandimprovementofpowersystemautomation，thesafety，reliabilityandstabilityofsubstationtelecontrolcommunicationishighlyrequired.Accordingtocomprehensiveselfstationconstruction，thetelecontrolchannel，telecontrolprotocolareintroducedandthedailyoperationofCoscorealcommunicationinterruptionfaultprocessingmethodsisanalyzedinthispaper.

Keywords：remotecommunication；remotechannel；remoteprotocol；faulthandling.

0前言

电力系统远动：应用通信、电力电子和计算机网络技术，采集电力系统实时数据，对变电站、发电厂一次设备运行状态进行监视和控制，包括调度（主站）、厂站（子站）和远动通道三部分。

表现在首先厂站采集到的反映运行状态的遥测、遥信、事故报警信息要能实时、可靠的上传至调度主站，同时要求远动通道能及时、准确的接收调度下达的调控命令和其它操作命令。一旦通道发生中断，数据传输立即中止，调度主站端将失去对厂站的监视和控制，严重影响电网安全稳定运行，因此，保障远动通信就是保障电网安全稳定运行的“生命线”。

1远动通信

为了监视和控制电力设备的状态，需将厂站一次设备运行信息及时采集，并准确送到调度主站，主站的控制命令能及时送到厂站，并加以执行，这一系列数据交换的过程就是电力系统远动通信。远动信息包括遥测信息、遥信信息、遥控命令和遥调命令。

2远动通道

远动通道根据通信方式的不同分为网络通道和串口通道两种。

2.1网络通道

采用以太网通讯，通过站内通信设备2ME1电路与调度进行通信，2M是2048kbit/s的简称，采用帧传输，一帧内有32个信道，每个信道由8位比特组成，每秒传送的帧数是8000帧，32x8x8000=2048kbit/s。网络通道数据传送协议为TCP/IP，其应用层协议采用IEC60870-5-104规约。

2.2串口通道

采用串行口接线方式，一次传输一个字节的一位，传输速率较并行口慢，但传输距离较远，安全性、可靠性较高。RS-232接口，也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口，它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。传统的RS-232接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座，后来的PC上使用简化了的9芯D型插头座，如今应用中25芯插头座已很少采用。对于25芯接口针脚引接2、3、7三针，9芯接口引接2、3、5三针。RS-232常使用的通信规约为：CDT、IEC60870-5-101规约。

3远动规约

为了实现调度主站计算机与厂站计算机之间实现数据交换，保证双方能准确、有效的通信，在主站与厂站之间必须遵循一些约定和顺序，包括相互交流的语法（数据格式）、语义（协调动作和差错处理的控制信息）、速度匹配及排序等。如何交流、交流什么及何时交流都必须遵循主站与厂站所共同接受的规定，以达成交换信息的目的，这种规定和顺序就是远动通信规约。远动通信规约按照信息传输模式可分为循环式规约和问答式规约，常见的循环式规约有CDT规约，问答式规约有IEC60870-5-101、IEC60870-5-104规约。

3.1DL451-91CDT规约

CDT规约属于循环式规约，通信过程中要占用一条通道，只能用“点对点”的通信方式，远动装置RTU向调度端不停地循环发送数据，通道占用率高，通道上的数据流量大，传送中的误码率相对较高。受功能码限制，CDT规约最大传送数遥信512个，遥测216个，随着电网自动化的发展，厂站遥信、遥测上传调度主站数量已超过规约最大上传量，现已很少使用。

3.2IEC60870-5-101规约

现使用的101规约采用开放式系统互联的ISO七层协议中增强性结构EPA，OSI参考模型包括：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层七层。101规约模型仅用物理层、链路层、应用层三层。其中应用层包含了源和目的之间传送的应用服务数据单元；链路层采用帧格式，保证所需数据的完整性、传输方便性及效率；物理层则提供二进制对称无记忆传输，保证链路层所定义的组编码方法具有高数据完整性。

101规约属于问答式规约，数据传送以主站为主，依次向各子站发出查询命令，各子站根据查询命令进行回答，可以实现备用通道的自动切换。数据传送中同一通道可传送上行、下行信号，通道占用率低，通道适应能力强，能适应点对点、星形、辐射形和环形等不同类型的通道结构。规约采用“变化传送”方式，每次传送数据发生变化或状态发生变化的监测点，可大大压缩数据块的长度，从而提高数据传输的速度。

3.3IEC60870-5-104规约

随着通信和计算机网络技术的发展，为适应和引导电网自动化系统，国际电工委员会在远动规约的基础上制订了基于TCP/IP协议的网络通信协议，即IEC60870-5-104远动规约，应用了ISO七层协议中应用层、传输层、网络层、链路层、物理层五层。IEC104规约是专用于以太网传输的电力规约，具有通过网络连接的握手过程与I、S类帧具有帧序列号，不正确的序列号将迫使网络连接中断等重要特点。

104规约与101规约相比：（1）应用层完全相同，传输层和网络层使用TCP/IP协议；（2）传输方式不同，101规约一般使用非平衡传输方式，104规约使用平衡传输方式。

4远动通信常见故障原因分析及处理方法

4.12M网络通道故障的排查

（1）物理连接检查：为确定网线物理连接是否正确，首先检查网线水晶头与接口是否有松动、虚插、脱落现象，在确定无误后，应该使用网线测试仪测试网线通断。具体方法：把网线的两头分别接入测试器的MASTER和REMOTER的端口，在MASTER端，把开关打到ON或S位置，MASTER及REMOTER端的8个指示灯会逐一对应闪烁：在网线直通的情况下，MASTER及REMOTER端的指示灯是一一对应闪烁的，在交叉网线的情况下，REMOTER端的指示灯根据网线交叉的情况对应MASTER闪烁，若在一端有指示灯不亮或顺序不对，则说明网线有断开的情况，这时应重做网线水晶头或重做网线。

（2）利用Ping命令检查网络连接：Ping命令通过发送一个Internet信报控制信息协议（ICMP）来检查网络是否通畅或者网络连接性能等。其原理是：Ping命令利用主机IP给对方发送一个数据包，再要求对方返回一个同样的数据包来确定两台网络主机连接成功与否，并分析连接效果，延时、丢包率如何等。

利用Ping命令测试与主站网络连通性具体操作为：1）将手提电脑的IP地址、子网掩码及网关按厂站远动装置进行设置，把远动装置的网络通道网线接入手提电脑的网口，打开WindowsCMD命令窗，先Ping变电站站端网关若站端网关Ping不通，则检查站端路由配置划分远动业务地址和网关等是否正确；2）若能Ping通站端网关则再Ping调度主站服务器IP和网关，此时分两种情况，若能Ping通调度主站网关但Ping不通主站IP，则双方检查核对路由配置、远动装置RTU、主站服务器中该通道IP地址、子网掩码、网关等划分是否正确，若主站IP和网关均Ping不通，则请通信运维人员配合检查通信设备是否正常，有无LOS等告警信息，电路连接是否正确等。

（3）安全防护设备检查：在2M网络通道上，检查规定部署的二次安防设备，包括：检查防火墙对应网络端口指示灯是否正常，发现指示灯不亮时，关闭防火墙，看通道是否恢复，若通道恢复，说明防火墙故障，应联系厂家技术人员解决；检查纵向加密认证装置对应网络端口指示灯是否正常，发现其网络端口指示灯不亮时，关闭加密认证装置，看通道是否恢复，若通道恢复，说明为加密认证装置故障，应联系厂家技术人员解决；检查交换机是否掉电，对应端口指示灯是否正常，若指示灯不亮，则检查接线是否正确。

4.2232串口通道通信中断故障的排查

图232串口通信接线示意

（1）首先查看远动装置配置：查看装置使用的串口，与调度核对并检查该串口101规约参数：RTU链路地址、波特率、同步方式、校验方式、数据位位数、停止位位数等是否一致。若一致，则查看远动装置对应232串口RXD灯和TXD灯（收、发灯）是否交替闪烁，正常先是RXD灯闪烁，再是TXD灯闪烁，若RXD灯闪烁，而TXD灯不闪烁，说明“有收无发”则应检查远动装置是否有故障。若RXD灯和TXD灯都不闪烁，说明远动装置收不到调度端的询问报文，应检查通信配线架和远动装置串口线接线是否松动、虚接、脱落，查看收、发线（RXD和TXD）接线是否接反，232串口为交叉通信，本端RXD应接对端TXD，TXD应接对端RXD。

（2）采用环回法测试通道：在确保远动装置配置无问题后，将232串口RXD和TXD收发端子进行短接做“自发自收”测试，把上下行通道直接联通，使通信通道形成一个环路，调度端通过观察是否有收发报文，报文是否一致来判断通道是否正常。在不同设备端环回，能检测排查出故障点所在范围，如在远动装置RTU端环回和在变电站通信设备端、调度通信设备端环回。若出现环回测试正常，恢复由远动装置通信后通道依然无收发报文，则检查232串口信号地GND是否接错、是否正确接地。

（3）采用调试软件测试通道：用转接线将232串口转USB接口与笔记本电脑连接，利用串口调试软件测试通道，具体操作为：打开串口调试工具，将波特率、同步方式、校验方式、数据位位数、停止位位数等参数设置和动装置一致，按照测试命令表格输入命令发送，查看返回报文是否正确。

5结论

本文结合电网自动化远动通信现状，对厂站远动通道、远动规约的分类、特点、结构等进行了分析和介绍，并结合实际工作经验对变电站远动通信常见的故障、现象、处理思路方法进行了逐一分析，通过研究学习提高了厂站远动通信的运维和缺陷处理能力。

参考文献：

[1]张光明电力系统远动与调度自动化（第二版）中国电力出版社2016

[2]中华人民共和国电力行业标准DL451-91CDT

[3]中华人民共和国电力行业标准DL/T634.5101-2002

[4]中华人民共和国电力行业标准IEC60870-5-104

[5]肖伯德，陈学科电力系统远动通道串口故障分析中国电业.技术2014（11）

[6]夏敏.变电站远动通道中断的检测方法[J].电力安全技术2014.

作者简介：

谭一元（1990年9月），男，丽江，大学本科，助理工程师，厂站自动化高级工邮箱：380453717@qq.com电话：15198882922