浅谈通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响

浅谈通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响

宋文

（广东南海电力设计院工程有限公司广东省佛山市528200）

摘要：本文针对通信系统与电网广域保护控制系统间的需求关系进行剖析，通过研究主站与调度站、主站与子站和子站与执行站信号中断对电网广域保护控制系统的影响，结合防止通信系统中断的应对策略，目的在于提高电网广域保护控制系统运行的稳定性，提升电网系统运行的可靠性。

关键词：通信系统；电网广域保护控制系统；主站；执行站

1通信系统与电网广域保护控制系统间的需求关系

1.1业务种类

电网广域保护控制系统是电网系统的重要组成，也是电网系统稳定运行的基础[1]。该系统主要业务是监管各变电站和电厂的运行情况，控制方式是借助通信系统进行运行数据交换。根据电网广域保护控制系统的工作内容，可以将交互信息分为控制类信息和检测类信息。控制类信息是系统接收到异常波动数据信息后，对产生异常数据的设备，执行暂停运行指令的信息；检测类信息是系统定期或不定期对电网系统运行情况进行性能检测，以此确定设备损耗情况的信息。

1.2接口和带宽

不同变电站和电厂在运行时，会产生不同类型的数据信息，在传输至电网广域保护控制系统前，需要利用端口协议对信息格式进行处理，使其可以转化成供系统分析的数据类型。通常情况下，电网广域保护控制系统的接口类型为光电接口，同时为了提升信息共容能力，该系统新增了不同类型的物理接口。

1.3传输性能

电网广域保护控制系统的启动时间与主系统启动时间存在延迟。在故障排查中，技术人员需要考虑延迟耽搁时间，准确预估故障影响范围，使故障可以尽快解决，提升主系统运行的可靠性。目前我国电网广域保护控制系统的信息缓存量为64kbit，如果数据延迟时间的波动范围过大，极易发生信息数据的丢失现象。通常情况下，系统延迟时间不能超过15ms，为了减少信息损失，很多电厂和变电站会设置丢帧重发机制，借此保护丢失数据，提升数据传输的有效性。

2通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响

2.1主站与调度站

目前我国所使用的电网广域保护控制系统主要由控制主站、控制子站、调度站和执行站组成[2]。控制主站是进行数据分析，下达控制指令的系统；控制子站使辅助主站进行数据采集、分析、指令传递的系统；调度站是信息采集、汇总的系统；执行站是执行主站控制指令的系统。正常情况下，控制主站会周期性与调度站建立通信联系，并从调度站获取电厂和变电站运信息，针对信息进行分析，根据分析结果相应的控制指令，使电网系统运行始终保持在稳定状态。

通常情况下，主站在每5min时会与调度站建立起一个连接，完成相应控制策略数据信息的在线获取。在这一过程中，一旦主站与调度站之间通信出现中断，那么主站将无法获得调度站上传的信息，无法对数据信息进行分解，导致控制中心无法接收主站上传的信息。即使调度站仍会接受电厂和变电站的运行数据，但是在数据大量堆砌后，会影响数据信息的准确性，导致系统下达指令与实际问题存在偏差，使故障影响范围不断扩大，造成主系统运行失控的局面产生。与此同时，控制主站与调度站通信中断后，由于控制主站长时间无法接受电网运行数据，主站会默认系统处于待机状态而进入离线运行模式，使故障信息无法进行及时上传，导致次生运行故障的发生。

图1电网广域检测保护系统结构及通道配置

2.2主站与子站

电网系统在发生故障后，电网广域保护控制系统会根据故障类型和影响范围制定相应的控制策略。在确定控制策略后，借助通信系统下达故障调节指令，实现系统运行故障的及时排查。在匹配故障控制策略时，如果本地系统或异地系统与实际故障完成匹配，那么控制主站会利用通信系统将策略直接传递给控制子站，由控制子站下达指令，达到故障管控的目的。在实际操作中，控制主站与子站之间每隔1ms就会进行一次信息传输，以100次为一个信息传输周期。正常情况下，主站与子站之间的命令传输持续时间为100ms-1s。

如果控制主站与子站发生通信故障，那么主站和子站之间的信息传递将会中断，执行站也将无法获取子站的执行指令，导致故障解决策略不能及时传递，影响系统故障的解决效率。由于控制策略丢失，电网系统在短时间内仍需要维持现状继续运行，随着故障影响范围的扩大，电网系统会由于电荷过载导致系统运行失控的局面。另外，因为控制主站与子站之间的联系中断，主站将不能获取子站上传的故障信息，拖延了系统运行故障的处理时间，威胁主系统的运行安全。

结合图1能够了解到，当主站与子站的上行通信发生中断问题，则由于子站无法上送电网实时信息与故障信息，导致主站无法展开故障的实时异地判断，最终造成欠控、控制措施偏差等问题。

2.3子站与执行站

电网广域保护控制系统在下达控制指令后，控制子站会作为中转站，将控制指令传递给执行站，由其将指令传达至制定位置，提升控制指令传递的有效性。在正常运行中，与电网系统相关的调整指令，都需要通过子站和执行站进行传递，如直流调整指令、切负荷指令等。在子站与执行站的信息传递过程中，传递一次信息所产生的延时平均为1.667ms或0.833ms，命令的持续传递时间为0.1-0s，与主站与子站在信息传递中发生的持续时间基本保持一致。

子站与执行站之间的通信网络为双向通道，在指令传递过程中，以50ms为周期进行网络通道切换，借此降低单行通道传输信息负担，提高信息传输的可靠性。若是在子站与执行站中间并未设置双通道切换装置，或是两者之间的通信中断时间延迟大于1s，则会导致子站向执行站发出的命令无法被执行。此时，极易产生电网系统欠控或是不控的问题。如果子站与执行站中间出现通信故障，那么主系统调整指令将无法准确执行，同时，控制系统仍会接到运行故障信息，重复下达调整指令，使整个控制系统陷入不良循环当中。除此之外，在通信故障的情况下，子站同样无法获取执行站的反馈信息，使故障影响范围不断扩大，导致电网系统运行失控的局面。

3防止通信系统中断的应对策略

3.1加强日常维护

3.1.1时间维度

通信系统运行维护方法从时间维度上可以分为周期维护、日常维护和突发维护[3]。周期维护是结合以往维护经验，在明确维护时间间隔后，对通信系统进行定期检修的方法。通常情况下，技术人员以周为单位进行系统检修，以季度为节点进行系统大检，将运行异常设备进行调换，提高维护工作的全面性；日常维护是将维护工作融入日常工作，实时检测通信系统运行状况的方法。技术人员可以利用显示数据对系统运行状态进行分析，及时发现系统运行中存在的问题，制定相应方案进行解决，降低运行故障带来的经济损失；突发维护是应对通信系统运行突发事故的方法。一旦发生通信故障，技术人员接可以根据系统显示数据确定故障发生位置，采取应急措施对故障位置进行临时维护，避免问题蔓延，引起更大的通信故障。

3.1.2检查目标

通信系统运行维护方法从检测目标上可以分为环境维护、设备维护和网管维护三种方法。环境维护是对通信系统外在运行环境进行合理控制的方式。技术人员定期对机房整洁度、湿度进行维护，将机房环境控制在合理范围内，使其能够满足通信系统的基本运行要求，借此延长通信系统的使用寿命；设备维护是借助维护仪器对系统运行状态进行检修的方法。电网通信系统在正常运行中，不需要进行过多调试，只需要借助监测仪器就可以完成预防监控。另外，维护人员需要定期进行设备除尘，避免尘埃附着，影响系统散热；网管维护是借助网管功能对系统运行进行调试的方法。该方法能够确保设备正常运行的情况下，针对系统运行故障原因进行快速排查，使系统检修效率得到有效提升。

3.2防止光缆中断

目前我国通信系统的传输线路是由光缆构成，相比于传统电缆，光缆通信系统传输效率更高、信息的稳定性更强。据以往事故统计结果来看，电网广域保护控制系统通信网络终端的主要原因是由于光缆中断，对此，技术人员需要防止光缆中断，确保通信系统运行的安全性。在实际操作过程中，技术人员可以利用传感器对通信光缆工作状态进行实时监管，同时借助互联网技术构建动态数据库，使其能够及时发现运行隐患，降低故障发生概率。另外，在铺设光缆线路前，需要对光缆经过区域、经过位置、埋设深度进行分析，以降低人为因素造成的光缆中断，提升光缆运行的可靠性。

3.3健全接入网络

通过健全接入网络也可以预防通信中断故障。在实际操作中，第一，可以增加网络插入点，尤其是重要中转站，可以拓宽数据传输方式，一旦发生通信中断，可以进行信息的紧急传递，降低经济损失。第二，充分发挥无线通信技术优势，弥补光缆中断造成的数据传输影响。第三，健全预警机制和应急机制，将通信系统中断造成的负面影响控制在合理范围内。

结论

综上所述，电网广域保护控制系统各结构之间的通信中断，都会影响主系统运行的安全性。通过采取措施预防通信系统中断，对提升电网广域保护控制系统运行可靠性，促进行业经济可持续发展有着积极的意义。

参考文献：

[1]李汉成.通信系统中断对电网广域保护系统控制的影响分析[J].信息与电脑（理论版），2018（18）：154-156.

[2]胡仁杰，蒋宜军.通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响研究[J].中国新通信，2018，20（15）：26.

[3]蒋卓帆.通信系统中断对电网广域保护控制系统的影响分析[J].电脑迷，2018（07）：98.