超高压智能变电站智能交换机典型异常案例分析

超高压智能变电站智能交换机典型异常案例分析

付妍1, 朱楠2

1.中共国网新疆电力有限公司委员会党校（国网新疆电力有限公司培训中心）新疆 乌鲁木齐 830000

2.国网新疆电力有限公司检修公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：本文分析了某超高压智能变电站智能交换机典型异常的原因，并相应采取了处理措施，归纳总结了案例启示，对后续新建变电站提供了参考。

关键词：超高压智能变电站；智能交换机；异常

当前，智能电网已经成为世界各国电力工业应对全球能源与环境危机问题的共同选择，作为智能电网的基础节点，智能变电站起到关键支撑作用，智能变电站的建设对智能电网的发展具有重要意义。

智能变电站采用IEC61850标准，将二次系统分为过程层、间隔层、站控层三层，采用工业交换机网络技术，智能变电站二次系统通过交换机网络连接。运行中的交换机一旦发生异常，往往会导致相关保护装置异常或闭锁，使得异常保护装置被迫停运，严重者甚至会导致运行线路非计划停电，从而降低电网运行可靠性，威胁电网的安全稳定运行，因此变电站中工业以太网交换机对智能变电站的正常运行起着至关重要的作用。下文结合某超高压智能变电站智能交换机典型异常案例进行分析。

一、案例情况

XX年9月11日继电保护人员在某超高压变电站现场验收工作中，开展关于220千伏线路一、二，线路三、四线路保护与A套母线保护GOOSE虚回路验证工作时，发现接入220千伏过程层A网2号中心交换机链路无故中断，但交换机指示灯及光口均正常，现场检查排除保护装置因素导致链路中断的可能性。同日发现站内5台同一厂家交换机前后光口闪烁不对应。

XX年9月13日此超高压变电站监控后台频发220kVI/II母母联测控、220kVI/III母分段、220kV备用一线、1号主变中压侧测控等设备接收智能终端组网单数据集中断/复归信号，220kV线路五、六，线路七、八线保护A接收220kV母线保护链路中断/复归信号，现场二次设备并无工作，检查220kV交换机指示灯及光口均正常。21小室A套稳控从机1接收备用一二三四线及1号主变goose组网断链，22小室稳控B套从机3接收3号主变goose组网断链，现场查看光纤衰耗正常，交换机光口灯正常闪烁。

XX年9月20日计算机室站控层交换机A1（13口），站控层交换机B1（14口），电口无法正常通信，导致监控主机1，A、B网通信中断。

目前此超高压变电站全站采用某厂家生产的交换机，站内共有70台光口交换机，36台电口交换机。

二、原因分析

1.220千伏过程层A网2号中心交换机链路无故中断，经过排查后确定导致异常原因为现场多处光纤接错，未按照设计院图纸接线，其中1号主变交换机和3号主变交换机的级联端口的光纤均被误接到智能终端，这两台交换机的级联端口未能连接到中心交换机，最终导致过程层网络异常。

2.针对交换机前面板灯频繁损坏的问题，联系此交换机厂家交换机 LED 材料供应商分析，判断为由于 LED 供货商变更了制造工艺，使得波峰焊温度过高对灯丝造成了损害，最终导致了交换机前面板损坏。

3.根据现场抓取的交换机转发的报文分析以及对各屏柜柜上交换机端口的逐一排查，发现交换机与220kVI/II母母联测控、 220kVI/III 母分段测控、220kV 备用一线测控、1号主变中压侧测控、220kV线路一、二保护，线路三、四保护等各装置连接的端口SFP光模块由于长期暴露与施工环境积尘过多引起光纤信号不稳定，导致交换机与以上装置通信过程中部分数据丢失。

4.经过现场验证，发现“220kV小室1中心交换机A5”端口3的SFP光模块与220kV稳控从机A1端口8的SFP光模块不兼容，此问题将会导致稳控装置与过程层中心交换机链路中断。

5.此交换机厂家经检查后发现，站内服务器网口与部分站控层交换机端口模式自协商配置不一致， 服务器断电重启后， 站控层交换机重新与服务器建立通讯时，交换机电口的通信模式有部分不匹配的情况，导致通信协议无法建立，使得后台通信中断。

三、处理措施

1.设计院核实现场跳纤实际接线情况后重出图纸，各厂家在按新图纸跳纤，智能交换机也在根据新图纸重新下配置，防止交换机的级联端口被误接普通直连光纤。同时为防止在下装交换机配置时，出现由于调试工具异常导致导出的交换机配置文件部分链路丢失的情况，思维奇在调试工具中增加交换机配置文件与SCD链路的比对功能，防止此类问题的再次发生。

2.要求该厂家用新的加工工艺重新生产LED灯板，确保更换后的LED灯板无故障，并出具新更换灯板的检测报告及质保函，更换站内106台交换机前面板指示灯模块。

3.检查全站二次设备光模块的收发功率，排查出站内存在同类型问题的设备，并更换通信链路中交换机与装置连接的端口的SFP光模块。

4.该厂家技术人员与稳控装置厂家一并排查，通过对变电站内相关的装置SFP光模块的信息采集，目前站内有以下4类光模块品牌： Avago 、Finisar 、Yuguang 和 ZKTel。将这4种品牌的SFP光模块按照各种组合分别在智能交换机之间、 智能交换机与二次设备之间作兼容性测试，最终得出的结论，除220kV 稳控从机A1与智能交换机存在部分品牌之间不兼容以外，除其余光模块均不存在兼容的问题。而220kV稳控从机A1端口8分别使用Yuguang、Avago、ZKTel的光模块与交换机通信，无论交换机端使用哪个光模块，220kV稳控从机 A1 均会报部分GOOSE链路中断；当220kV稳控从机A1端口8更换为Finisar光模块后与交换机通信恢复正常，与南瑞继保的技术人员沟通后，将220kV稳控从机A1端口8更换为Finisar光模块使用，保障与交换机的正常通信。

5.该交换机厂家现场技术人员排查全站站控层交换机端口设置情况，按照要求统一更改了站控层交换机端口模式，由之前的固定速率模式改为自协商模式后，各交换机与后台台通讯恢复。

四、案例启示

1.相比于以往的智能变电站，此超高压变电站的过程层组网放弃了传统的VLAN或静态组播的方式，于疆内首次使用智能交换机这一新技术。由于智能交换机首次应用在750千伏电压等级变电站，二次验收组积极与设备厂家沟通交流，精细化验收，先后发现多项关于智能交换机的重大问题，并督促厂家在现场全部予以整改完毕，为后期某超高压变电站新建工程交换机的验收工作奠定了坚实基础。

2.在后期某超高压变电站新建工程验收工作中，二次验收组应安排专人针对站内该厂家智能交换机进行专项验收，并结合此超高压变电站暴露出来的问题，防止在后期工作中再次出现。

五、总结

本文通过超高压智能变电站智能交换机典型异常现场检查，进行了原因分析，并采取了相应处理措施，归纳总结了案例启示，对后续新建变电站提供了参考。

参考文献：

[1]国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院《智能变电站二次系统及其测试技术》