谷玉敏

(鞍钢股份公司能源管控中心，辽宁鞍山，114003)

自动化

综合自动化系统通讯故障的分析与处理

谷玉敏

(鞍钢股份公司能源管控中心，辽宁鞍山，114003)

电网综合自动化技术的发展经历了几个阶段，每个阶段的各有其特点，尤其在通讯方面。根据作者近年来在自动化系统运行方面的经验，叙述了综合自动化中的各种通讯故障的处理方法。

综合自动化系统；通讯故障；处理

1 概述

变电站自动化技术的发展,是随着集成电路和计算机技术的发展而逐渐发展起来的。其实现的方式经历了一个漫长的发展过程。从微机保护装置加RTU上传信号，到集保护和测控一体的微机保护，再到分层、分布式控制系统，从而实现了新型变电站综合自动化系统。使变电所综合自动化水平越来越高。而在不同的发展阶段，由于自动化系统组网方式即通讯方式的不同，使得系统在稳定性、可靠性以及使用维护上各有区别。对于鞍钢电网来说，实行电网的综合自动化改造较早，不同厂家、不同时期的产品应用的较多，总结起来主要有以下几种方式。

2 几种通讯方式的比较

2.1 总线方式的自动化系统

2.1.1 RS422/RS485方式

串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有多种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。在通信速率低于20 kbit/s时，理论上RS-232直接连接的最大物理距离为15 m。但在实际应用中，当使用9600 bps，普通双绞屏蔽线时，距离可达30～35 m。RS-232接口在总线上只允许连接1个设备。

为了改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，制定了RS-422标准，将传输速率提高到10 Mbit/s，传输距离延长到1219 m（速率低于100 kbit/s时），并允许在一条总线上连接最多10个设备。

为扩展应用范围，在RS-422基础上又制定了RS-485标准，允许32个设备连接到同一条总线上。由RS-485接口组成的网络，只需两根连线，所以采用屏蔽双绞线传输。

这种通讯方式的特点是通讯设备简单，成本低，但传输速率较低。RS232方式速率在9600 bps以下，RS485方式速率可达几万bps。在早期的综合自动化系统中，都采用此种通讯方式，它的连接方式见图1。

通过将底层所有装置分成几个485通讯环，接于串口转换装置或通讯管理机的不同端口，实现装置与后台的通讯。这种通讯方式要求每个通讯环所带的装置数量要合理分配，过多则影响通讯质量和数据刷新周期。

2.1.2 现场总线方式

现场总线技术的应用，为分布分散式变电站自动化系统的实现提供了很好的技术支持，它包括从物理层到应用层以至网络操作系统的全部内容。现场总线的特点是接口简单，传输速率比传统的高，传输可靠性高，如CAN总线、LonWorks总线等。在具体实现上，可以通过在计算机中安装Lon网卡实现和装置的通讯，如河南许继的XWJK-3100变电站综合自动化系统；有的则用专门的通讯装置实现与底层的通讯，如国电南自PDS-7000变电站综合自动化系统。以河南许继的XWJK-3100变电站综合自动化系统为例，它的网络拓扑图见图2。

图1 连接方式图

图2 网络拓朴图

LonWorks总线式网络不加中继器传输距离达2700 m，可接64个节点。支持多介质在同一网络中工作，如：双绞线、同轴电缆、电力线、光纤等。双绞线的传输速率为78 kbps～1.25 Mbps，长距离传输LonWorks具有明显的速度优势。这种通讯方式比较可靠，抗干扰性好，通讯故障率较低，很少出现单点故障。采用这种通讯方式的变电所投入以来几乎没有出现通讯故障现象。

2.2 网络和总线相结合的自动化系统

随着局域网技术的发展，使得采用计算机网络来替代传统串口通讯成为一种趋向，同时为了保证系统的稳定性，有的厂家生产了能满足两种通讯方式的装置，此种装置除有传统的RS485/RS232串口外，还配备了一个网络接口。网络接口通过交换机将数据上传到当地其中一台后台系统中，另一台后台则通过串口方式接受数据。此种方式的优点是两个系统互不影响，如交换机故障时，不会影响另外一台后台的正常监控。

2.3 以太网通讯方式的自动化系统

RS-422/485总线这种通信方式设备简单，成本低，但传输速率低，抗干扰性差，LonWorks总线这种通信方式是较成功的，稳定、可靠，但通信设备成本高，LonWorks技术只被少数的厂家掌握，所以现场应用的少。随着局域网技术的发展逐渐渗透到变电站自动化领域，以太网是在变电站综合自动化系统应用最为广泛的局域网。其特点是：硬件支持标准，硬件成本低，支持软件较多，速率高，网络拓扑结构可复杂可简单，传输介质一般以双绞线居多，这种通讯方式是现在普遍采用的通讯方式。组网方式分为单网和双网，运行经验表明，从可靠性上双网较单网并无较大优势，加之网络设备投资成本成倍增加，故在选择时，如无特殊要求，选择单网即可。

2.4 全数字化光纤通讯网

由于光纤和光电器件的自身故障率低，并且不受电磁干扰影响，光纤通讯的可靠性很高，光纤通讯的带宽很宽，可以传送很高速率的数据，误码率低，故近几年来，变电站自动化系统出现了数字化趋势。它的系统结构一般为：一次设备-过程层-间隔层-站控层。数字化站的电子式互感器通过光通讯的方式上送电流、电压量到过程层的合并单元，断路器等开关量通过传统接口上传到过程层的智能操作箱；即过程层的合并单元是全站模拟量的数据源；间隔层则为保护装置或测控装置，它与过程层设备采用光通讯方式，与站控层为以太网。与常规变电站相比，由于数字化变电站采用了光纤作为通讯介质，速率高且抗电磁干扰，通讯可靠性提高，而且由于是数字化数据传输，控制电缆大大减少。所以数字化变电站是未来的发展方向。

3 常见通讯故障的分析

3.1 单个装置通讯中断

这是一种较常见的通讯故障现象。通过后台监控系统监控画面或告警窗口，可显示某个装置通讯中断。排除故障应先从简单部位开始入手，如先检查该装置所接通讯线有无松动，断开等，若排除通讯线故障，再查找通讯接口、通讯板是否存在问题。通过这种方式逐一排除，最后确定故障点。

3.2 几个装置通讯中断

这种故障一般发生在485串口通讯的综自系统中，由上分析可知，485通讯方式是把所有装置分成几个通讯环，发生通讯故障的装置一般是在一个通讯环里，故障的原因可能是中间层即串口转换装置通讯管理机的某个口故障引起下面连接的装置通讯中断；另外，还有一个原因也会出现这种故障，那就是其中的某一台装置有故障了，它干扰了环内其他装置的正常通讯。此时可用排除法，逐个把该串口上连接的装置通讯线拆除，拆除故障装置的通讯线后，该串口其它装置通讯即可恢复，将故障装置更换后，故障现象消失。

3.3 单台后台机数据不刷新

一台后台机数据不刷新的故障，排除计算机本身的软、硬件故障，可能的原因为通讯链路出现问题，包括通讯线、接口和通讯设备如交换机等，所以查找故障应分段查找，逐一排除。先从简单易出故障的设备和环节入手，最终找到故障设备或故障原因。

3.4 后台系统全部通讯中断

485通讯方式中，这种故障的原因可能是由串口转换器或通讯管理机引起的，因为通讯管理机在系统中起着承上启下的作用，所以它的稳定性是保证整个系统稳定运行的必要条件。

在网络通讯方式中，这种故障的原因则可能是网络中的一台或多台交换机出现了问题。实际上，网络通讯方式可靠性较高，除了交换机硬件质量问题外，此故障在网络通讯时中发生较少。

4 结束语

对于冶金企业来说，配电系统通讯方式的选择，应根据实际条件，因地制宜，综合考虑，以提高通信的可靠性，并不是选择越先进的产品越好，反而是越简单可靠越好，所以，在设计变电站自动化系统时，要结合实际选择适合产品。产品的稳定性、可靠性是首要考虑的因素。

作为像鞍钢这样的大型冶金企业，其电网结构较复杂，变电站、配电站及主电室达上百个，在经过陆续的改造和不断新建后，形成了变电站综合自动化系统产品多种多样，水平参差不齐的特点，同一时期不同厂家的产品功能实现方式有区别，不同时期同一厂家的也不同，使得通讯方式上五花八门，给使用和维护带来不便，这就要求要有一支专门的维护队伍，针对系统运行中出现的各种通讯故障，能够及时地做出判断和处理，尤其是在当前的形式下，企业减员增效，无人值班变电所逐渐增多，确保采样信息稳定上传，迅速发现设备异常，对保证电网安全运行至关重要。

[1]于书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社，2010.

[2]王显平.变电站综合自动化系统运行技术[M].北京:中国电力出版社，2012.

[3]陈堂等编著.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版设，2002.

Analysis and Treatment of Communication Failures in Integrated Autom ation System s

Gu Yumin
（TheEnergySourcesControlCenterofAnsteelCo.,Ltd.,Anshan,Liaoning114003,China）

The development of automation technology has gone through several stages, each of which,especially in the aspect of communication,has its characteristics.Based on the experience of the authors in the operation of automation system in recent years,the treatment methods for various communication failures in integrated automation are discussed.

integrated automation system;communication failure;treatment

TP27

B

1006-6764（2014）12-0070-03

2014-07-21

谷玉敏（1976-）女，1999年毕业于抚顺石油学院，本科学历，现从事电力自动化专业技术管理工作。