影响综合自动化系统的通信可靠性分析

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摘要：为了进一步提高变电站综合自动化系统的通信可靠性，分析影响设备通信稳定性的原因，查找变电站在通信接口方面存在的问题，制定相应的整改措施并具体实施，极大地提高设备运行的稳定性。

关键词：综合自动化；通信；抗干扰；串口

作者简介：张永新（1976-），女，山东菏泽人，山东电力集团公司临沂供电公司，工程师，高级技师；梁素杰（1978-），女，山东临沂人，山东电力集团公司临沂供电公司，工程师，高级技师。（山东 临沂 276000）

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0194-02

变电站综合自动化系统内部各子系统都为低电平的弱电系统，它们所工作的环境是电磁干扰极其严重的强电场所，很容易受到电磁干扰而不能正常工作，使调度自动化信息无法正确反映一次设备的正常运行状态，影响监控中心远方监控，在电网一次设备发生故障时，调度员无法在第一时间得到信息，给电力系统的安全、经济运行带来非常严重的影响。

一、综合自动化变电站设备现状分析

临沂供电公司目前共有变电站78座，其中有60座变电站自动化设备为综合自动化设备，18座变电站自动化设备为RTU设备。综合自动化设备以南瑞科技NS2000、南瑞继保RCS9700和RCS9000、深圳南瑞ISA300为主，通信方式采用串口式、总线式、网络式三种方式。其中串口式主要为RS485和RS232，总线式为CAN网，网络式为工业以太网。综合自动化变电站设备情况统计如表1所示。

二、综合自动化设备通信故障原因分析

通过对通信问题的统计分析发现，通信问题主要集中在串口通信方面，而于2007年后投运的以太网接口设备，通信稳定性较好。对于采用串口RS485及CAN网通信的设备，主要采用图2的接线方式，该方式在一个节点（装置）出现通信故障时，不影响其他节点（装置）的通信。

2001-2007年间投运的综合自动化设备，大部分采用串口RS485及CAN网通信的方式，占公司综合自动化变电站总数的58.3%，这些设备在运行过程出现的通信问题不容忽视，具体原因分析如下：

1.抗干扰措施不力

根据设备通信不稳定的原因，笔者发现在干扰源方面存在以下问题：

材料方面：屏柜未使用接地铜排。经排查，有9个站的屏柜未使用接地铜排接地；电缆屏蔽层未接地，对通信不稳定的变电站的接线方式进行了检查，此类变电站大多为无人值守时的改造站，有6个站的电缆未接屏蔽线。

施工方法：屏柜接地方法不正确。根据抗干扰措施要求，二次设备和二次电缆设专用接地铜排构造等电位面，屏柜应与等电位面用专用铜缆相连。经排查，有11个站的屏柜接地不符合要求；通信线屏蔽未接地，对九庄站等10座通信不稳定的变电站的接线方式进行了检查，此类变电站大多为无人值守时的改造站，共有175根通信线，其中35根通信线未接屏蔽线，占总量的20%；通讯缆、控缆与电力缆混排，在电缆敷设时，严格按照施工工作以工艺要求将通讯缆、控缆、电力缆分层布置。

人员培训不够，部分班组成员对二次抗干扰措施不了解，没有系统地掌握二次抗干扰知识，接线或施工工艺不规范。

外部干扰多。变电站本身就是电磁干扰极其严重的强电场所，外部干扰不可避免。

2.装置通信芯片原因

2005年前的综合自动化设备因其通信芯片受当时技术条件的限制，在运行过程中会出现无收发数据致使通信中断现象，但该现象不影响装置保护功能，仅影响自动化数据的传输。另有部分设备通信芯片由于通信线接线方式不规范，受到大电压的冲击后损坏。

3.装置程序原因

2005年前的部分保护测控一体化设备在运行过程中出现遥测、遥信传输正常，但遥控无法执行的现象。原因为保护测控装置存储的信息量过多，虽然没有达到装置存储信息量最大理论值，但受技术条件限制设备已无法正常运行，对某些请求无法响应。

主机单元在运行过程中起着“承上启下”的作用，故变电站主机在配置时一般均为双机，就是为减少因设备故障而引起全站信息中断的现象。但某些设备在双机主备切换过程中，出现均为备机的情况，两台主机均不发送信息导致信息无法传输。

部分变电站由于二次设备品牌众多，通信规约不一致，不可避免地使用通信管理单元，在通信连接方面又增加了一个“中转站”。通信管理机与总控单元之间的通信接口，也容易产生故障。本公司使用的通信管理机一般与总控单元不是同一厂家的产品，由于在通信规约等方面存在差异，设备运行过程中也容易出现通信中断的问题，将影响通信管理机所接待的所有设备的信息传输。

三、对策及实施

对以上三个方面的问题进行统计分析后，笔者发现抗干扰措施不力是造成通信中断的主要原因，为此制订了一系列对策及措施，具体如下：

1.增加屏柜接地铜排并接地

有9个站的屏柜未使用接地铜排接地，在设备屏柜安装60×30×4接地铜排，并将接地铜排用50平方毫米的多股接地线接地。

2.将电缆屏蔽层接地

有6个站的电缆屏蔽层未接地，把电缆重新剥皮露出屏蔽层，将6平方毫米的接地线焊接至屏蔽层，并用绝缘胶布裹好，用热缩管重新做头并将接地线接至屏柜接地铜排，使用正确的接地方法。

有11个站的屏柜接地方法不符合要求。本公司将这些变电站的屏柜用50平方毫米的铜缆相连，并将其中一个屏用50平方毫米的铜缆与变电站二次接地网相连。

3.将通信线屏蔽层接地

2004年前投运或改造的变电站，大部分通信线没有屏蔽层，有的有屏蔽层但并未使用。本公司将原先不带屏蔽层的通信线更换为带屏蔽层的通信线并重新布线，将通信线穿PVC管进行了外部防护，统一使用了带屏蔽的双绞线，RS485、CAN网、LON网信号线使用其中的一对双绞线，两条线绞在一起，对通讯各种分布参数耦合过来的干扰信号平均地分配到这两条线上，提高了通信网的抗干扰能力。

同时将RS485、CAN网、LON网的通信线屏蔽层利用端子排空端子进行等电位连接，并在总控单元处进行单端接地，如图3所示。

4.严格制定并执行通信线施工工艺标准

为严格施工工艺，本公司制定了标准的接线方法，并写入《自动化分站施工作业指导书》；同时要求新建变电站在施工过程中，为减少干扰通信线在敷设时必须外加PVC管，与控制电缆分开布置，分层排放。

5.完善通信芯片质量和通信程序

对早期的南瑞继保公司RCS9600系列保护测控装置，结合检修停电计划，对通信芯片进行了更换，升级了装置程序。对通信接口不稳定的RCS9692设备，除对通信线接线方式整改外，同时对设备接地、通信芯片、二次隔离等方面进行了完善。

6.增加二次抗干扰措施方面的学习与培训

为加强二次抗干扰知识的学习，专门邀请了专家为本公司员工讲解了关于变电站二次抗干扰及二次抗干扰的应对措施，并利用网络资源和日常积累收集二次抗干扰应对措施方面的资料，相互交流、互相探讨。

四、结束语

通过对影响变电站通信可靠性原因的分析，制订了相应的对策，进行了整改，降低了变电站通信故障，提高了电网调度自动化系统的实用性，为监控人员和调度人员更好地了解电网的运行情况提供了更加可靠的信息，确保电网安全稳定运行。