1、浅谈电力通信网络的常见故障及其优化措施 摘 要：随着电力系统通信网络的不断发展，承载在电力系统通信网络上的各类业务也不断增加，电力系统在运行过程中常出现一些通讯不稳定性等一系列问题。本文在对通讯网络的现状及存在的问题进行深入剖析的基础上，就如何优化电力通讯网络进行了新的探讨和研究，以尽可能的保证电力通信业务传输的安全性及可靠性。 关键词：电力通信 网络故障 优化 一、电力通信网络概述 电力系统通信网是一种专业的通信网，是由发电厂及变电所等各级电力部门相互连接的传输系统和设在这些部门的交换系统或终端设备构成，由电网的结构、运行管理模式、经济性等因素决定。随着电网的不断发展，通信网的规模也在不断扩
2、大，网络结构也日趋复杂，电力通信网络承载的业务量也随之大幅增加，其承载的业务是典型的中心汇聚型业务，而同级节点之间的业务流量很少。对于不同类型的业务，电力通信都制订了相应的技术规范及标准，因此把握好电力系统通信业务的特 点以及各自的要求是合理搭建和配置通讯网络的前提。电力通信网络现阶段主要承载与电力生产调度有关的各类实时、非实时控制业务以及其他行政业务。具体包括安稳系统及继电保护信息、变电站自动化信息、计量计费信息、调度语音电话以及站内遥视监控系统、视频电视会议系统、行政语音电话等各类业务。各类业务对通道误码率、带宽、时延以及自愈形式等传输参数都有着不同的要求。 目前，我国电力系统通信网主要采
3、取光纤通信方式，根据无人值守变电站改造工作的需要，为满足办公网络和遥视系统建设的要求以及大量实时信息、办公自动化信息的传输 ，对通信网络的质量、通道的可靠性提出了更加严格的要求。因此合理搭建光缆网络，并对设备进行合理配置可以有效提高承载业务的通信电路运行的利用率和可靠率，优化电力通讯网络，为公司创造更多更大的效益，成为了我们电力人关注的问题。 二、电力通信网络的故障分析 （一）常见故障的原因 电力系统通信网主要采取网络拓扑结构，呈星型结构和线型结构，这 2种网络结构简单，便于管理和建网。由于近几年电力光通信网络快速发展，因此在光传输网络不断复杂的情况下逐渐暴露出一些问题，如早期建设光纤网架结构
4、不合理， 运行稳定性和安全性较差， SDH 逻辑系统结构复杂、管理难度大等问题。现阶段的电力通信网络还存在一些问题，其故障原因来自多方面，综合起来，其原因可以归结为 “ 通信出错 ” 和 “ 通信网络出错 ”两种类型。 通信出错通常是由于网络中某一节点故障引起的，有可能是某一测控装置电源故障引起，某一测控装置通讯线接线端子松动或是通讯芯片损坏。引起通信网络出错的原因通常是由于通信管理机故障或通信总线接线不规范引起。比如通信管理机电路板某处损坏，通信管理机电源板内为其供电的电源变压器故障，或是通信管理机设置的该号端口的波特率、 校验位、流控制等参数与监控系统不相同都有可能造成通信管理机故障；通信
5、总线接线不规范，经常是因为通讯线有短路的地方，会造成总线系统短路故障，首端末端匹配电阻不合适，或者匹配电阻烧坏，通讯线未接屏蔽线及接地，长时间电磁干扰等等原因，也会造成 CAN 总线故障。 （二）常见故障的类型 1.网络可靠性问题 现有网络结构可靠性较低、资源共享能力较差。在网络安全上，中心系统及站点须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪，一旦枢纽点失效则整条链路的通信将中断。经过长期的运行， 目前许多通信设备已进入维护期和老化期，直接影响到整个网络的稳定。随着通信技术的发展，传输设备上的集成度已经越来越高，单板的功能及容量也越来越强大，一块单板如果出现故障，就可能导致严
6、重的网络故障。 2.光纤传输网络层次划分不明显 电力通信网络运行管理层面上一般分为一级通信网络、二级通信网络和三级通信网络。其中一级通信网络主要由南方电网公司至各省电网公司以及各省电网公司之间的通信光缆构成，二级通信网络主要由各省电网公司至各市供电局以及各市供电局之间的通信光缆构成，而三级通信网络主要由各市供电 局内的通信光缆构成。在光缆网络架设过程中，由于电力线路自身结构以及规划问题，导致部分光缆路径在跟随电力线路敷设过程中形成二级通信网络与三级通信网络混联，光缆网络不能按照理想的网架结构架设，骨干网与接入网分层不清晰。 3.传输质量问题 各个变电站通信线路大都采用 5 类网线或超 5 类网
7、线作为 485 通信线，普通网络线作为通信线存在以下问题：普通网线没有屏蔽层，不能防止共模干扰；网线只有 0.2mm2，线径太细，会导致传输距离降低和可挂接的设备减少；网络线为单股的铜线，相比多芯线而言容易断裂； 485 收 发器在规定的共模电压 -7 +12V 之间时，才能正常工作，如果超出此范围会影响通讯，严重的会损坏通讯接口。站内通信线为了走线的美观而与电源线并行，而又无屏蔽接地线，致使通信传输受到一定的影响。 4.SDH 环网扩建不平衡，结构复杂 由于地区发电量需求增长不一致，各个地区新建的变电站也存在数量上的差异。有的片区随站点新增的 SDH节点较多，导致原有 SDH环网上节点数量过
8、多，抵抗多种失效事件性能减弱，对传输时延也有影响。同时，随着变电站的不断增加，各变电站内新增的 SDH 设备节点也不断串入原有的 SDH环网中，由于缺乏优化，导致 SDH网络拓扑结构日益复杂。不少业务需跨环甚至是跨多环进行传输，环中环现象普遍存在，导致传输时延以及自愈倒换要求无法满足。 三、通信故障的处理及防范 （一）通信故障的处理和防范 电力系统通信故障的处理可以根据故障的不同的原因进行分类处理。根据所监控告警信息的不同，采取的处理方法也不尽相同，通常采用排除法，原则是先外部后内部。对于由于系统内某一节点故障导致的通信出错，处理方法是首先根据报警信息确定是由哪个测控装置故障引起的，然后检查该
9、装置的通讯线是否接 线牢靠，有无脱落，若是由于通讯线脱落引起的，可以带电情况下将通讯线重新压接好 ;若通讯线良好，则可能是由于装置内部电路板故障，这时可以采用更换装置通讯板来确定。 对于系统报 “ 通信网络出错 ” 的故障，处理起来比较繁琐。如果仅仅是后台监控报通信网络出错，此时后台监控画面不会更新，但通信管理机未发告警信息，则可能是由于通信管理机和后台监控机连接部分故障，可能是连接通信串口损坏，也可能是通讯线损坏，进行查找。如果通讯管理机告警，报警系统所有节点通信出错时，则可能是由于通信管理机故障引起的通信网络出错。可以首先 检查是否是由于 CAN 网短路引起的，如果是可以查找故障点，重新更
10、换通讯线。然后检查是不是由于末端匹配电阻不合适所致，可以更换一标准电阻进行检查。如果故障还未排除，则可能是由于通信管理机硬件故障造成，这时可更换通信管理机电源板（通讯板），进行确认。 为防止站内监控系统通信故障的发生，要求进行综合自动化网络结构设计时就要充分考虑到通信系统的要求，要结合系统要求选择合适的网络结构，要充分考虑到抗干扰问题。选择二次测控保护装置时，要选择质量过硬的产品，防止因为装置本身硬件故障导致的通信故障 ;在施工阶段对通 讯线要求采用屏蔽双绞线，并将屏蔽线两端接地，使其真正达到屏蔽效果。CAN 总线方式接线确保所有设备是否均以同等地位挂在网上，确保不分叉，并对首端和末端并接一个
11、 120欧的电阻。接线要规范，通讯线敷设时注意避免与高压电缆敷设在同一电缆沟内。 （二）优化通讯网络的对策 1.加强光缆线路设计、施工和维护工作 光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗和非接续损耗 2 类。因此在工程设计、施工和维护工作中应做到以下几点： 第一，应选用特性一致的优质光纤，一条线路上尽量采用同一批次的裸纤 ，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度，尽量减少接头数量。第二，光缆接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用仪表进行监测，不符合要求的应重新熔接。第三，机房、设备内尾纤和光纤跳线绑扎、盘绕不规范，出现交叉缠绕
12、等现象造成损耗。应避免光纤受到较大的弯折。使用支架托起缆盘布放光缆，不要让光缆受到扭力。在拐弯处等有可能损伤光缆的地方一定要小心并采取必要的保护措施。第四，在光缆敷设施工中，宜采用 “ 前走后跟，光缆上肩 ” 的放缆方法，严禁光缆打小圈及弯折 、扭曲。机房内尽量整洁，尾纤应该有圈绕带保护，或单独给尾纤使用一个线，不使尾纤之间或与其他连线之间交叉缠绕，光缆终端时注意避免跳线在走线中出现直角，特别是不应用塑料带将跳线扎成为直角，否则光纤因长期受应力影响引起损耗增大。 2.优化 SDH 光纤网 随着站点不断增多， SDH 光纤环网也不断增大，自愈环上节点不断增多，一旦环上有两处或以上的故障将会导致通
13、信中断，且环路越长，故障影响的范围也越大。规模庞大、结构单一的网络会使网络的通信可靠性大大降低。因此应该根据实际情况（纤芯资源、业务需求以及带宽 要求等）建立起多个小型自愈环。将大自愈环拆分成数个互相联通的小自愈环，构成安全性高、迂回路由多的网孔型网络，则网络的安全性大大增加。但是须注意跨环业务的传输时延会受到一定影响，当不足以满足继电保护等特殊业务的要求时，应根据继电保护等特殊业务的要求选取合适的节点组环开通 2M电路通道路由。 3.优化 485 通讯问题 （ 1）通信线必须采用国际上通行的屏蔽双绞线，采用屏蔽双绞线有助于减少和消除 2根 485通信线之间产生的分布电容以及来自于通讯线周围产
14、生的共模干扰。（ 2） 485 通讯线的屏蔽层应用作地线 ，将电脑等网络中的设备连接在一起，并由一点可靠地接入大地。（ 3）通信线尽量远离高压电线，不要与电源线并行，更不能捆扎在一起。在同一个网络系统中，尽量使用同一种电缆，减少线路中的接点。保证一条单一的、连续的信号通道作为总线，从而提高通讯网络的安全性和稳定性。 四、结语 通过以上方法的实施，目前已达到了优化通讯网络的目的，当然，对于如何进一步优化电力通讯网络，还有待于我们在今后的工作实践中不断总结和研究，才能找到更为有效的改进方法。随着对变电站综合自动化功能和性能要求的不断提高，对通信系统提 出了更高的要求，这就要更好的解决变电站通信系统可靠性的问题，对通信故障应做到快速、准确判断，及时处理，从而提高工作效率。只有长期不断的分析和总结日常运行情况，才能发现现有网络中存在问题或潜在的隐患，及时进行合理优化并消除这些问题及隐患，才能保障电力通信系统的安全，从而进一步保障电网的安全运行。 参考文献： 王延恒等 .光纤通信技术及其在电力系统中的应用 M.中国电力出版 社 ,2006. 梁芝贤 ,穆国强 .SDH 网络的优化与改造 J.电力系统通信 ,2007(28). 牟连佳 .电力自动化的通信网络研究 J.工业控制与计算机 ,2008(1). 刘源 .电力通信网 SDH 网络优化研究 J.电力系统通信 ,2008(3).
