（广东电网有限责任公司东莞供电局 广东东莞 523009）
摘要：以优化网络交换机为入手，在优化二次设备的网络运行环境基础上，分析保护测控装置通信运行模式，提出从程序句柄数消耗程度为入手，使用最优方案解决二次设备同时接入智能远动机可能造成的网络通信异常故障，避免了大量重新断电重启保护装置所带来的作业风险，为后续二次一体化工程实施提供现场运维数据。
关键词：智能远动机，交换机，异常处理，句柄，保护测控装置
引言
广东东莞供电局110kV望牛墩站智能远动机试点工程是南方电网公司首批四个智能远动机试点项目之一，在2012年进行第一阶段的测试，第一阶段的主要工作是对一体化测控装置及智能远动机的基本功能进行在线调试。2014年计划进行第二阶段的智能远动机工程，智能远动机经过技术优化改造后，采用了统一数据采集模块，将PMU、保护装置、测控装置、故障录播装置整合采集和统一处理。工程目的是将全站的保护测控等二次设备全部接入智能远动机，同时进一步完善智能远动机远程调阅、源端维护等功能。
110kV望牛墩站一共有保护测控等二次设备装置53台，本期工程要求在在保护测控装置的通信模块配置允许智能远动机访问的设定。对保护测控装置通信模块进行远程重启，出现保护装置装置通信中断的缺陷。为了恢复装置的通信功能，对保护装置进行断电重新启动，保护装置断电过程失去保护功能。开发一种最优装置接入方案，尽量避免断电重启保护装置可以使作业风险大幅度降低。
1 原因分析
110kV望牛墩站配置常规一次设备，二次设备采用基于 IEC61850通信协的装置，主变采用独立的测控装置及独立的保护装置，10kV部分则采用保护测控一体化装置，新增智能远动机及一体化测控装置后，望牛墩站工程架构如图1所示。
图1所示本期智能远动机工程新增装置接入节点为站控层网络，接入的智能远动机及一体化测控装置数据流量较大，进一步增加了网络交换机的工作负荷。由于望牛墩站自动化系统网络交换机没有实现规范化的优化设置，装置网络运行环境不能满足更多智能设备接入的要求。110kV望牛墩站间隔层接入大量的保护装置、测控装置等二次设备，二次设备基于IEC61850通信协议建模，包括SV及GOOSE数据流量，在保护测控装置通信模块增加智能远动机访问权限配置后，保护测控装置通信模块工作负荷成倍数级增长，这是保护测控装置出现通信异常的另一个重要原因。
2 变电站自动化网络系统优化方案*
变电站自动化系统网络优化的技术手段包括装置ARP绑定、交换机VLAN分区、装置静态组播技术，其中交换机VLAN划分方法只需在交换机上进行工作，在采用冗余配置的变电站自动化系统可以在不影响设备运行情况下进行，采用交换机VLAN分区技术是最可行的方法。本期工程涉及智能远动机、一体化测控接入站控层，保护测控装置等间隔层设备需进行通信模块升级，对站控层及间隔层交换机均进行VLAN划分优化。
3 站控层交换机优化方案
望牛墩站自动化系统站控层交换机配置为2台赫斯曼互为备用的冗余模式。站控层设备包括远动机、后台监控系统、保信子站、一体化化五防、新一体化后台监控系统、智能远动机、一体化测控装置。一体化测控、智能远动机及新一体化后台监控系统配置在与原站控层设备不同的VLAN，可以隔离新旧设备之间的数据互扰。赫斯曼交换机VLAN配置方法使用该公司专用配置软件即可。配置模式如图2所示。
3 间隔层交换机优化方案
望牛墩站一共有8台间隔层交换机配置为冗余模式，间隔层设备有测控装置、保护装置、保护测控装置共3种，按照装置功能差异不同类型装置分为3类，交换机一共设置3个VLAN分区。间隔层交换机采用赫斯曼工业交换机，VLAN配置方法也是采用专用软件进行配置。配置模式如图3所示。
4 保护测控装置通信程序检测技术
保护测控装置是一种具备测控功能的保护测控一体化设备，10kV线路及电容器均采用保护测控一体化装置，110kV望牛墩站一共配置了34台保护测控一体化设备，型号为深圳长园深瑞公司的ISA351G保护测控装置。
5 保护测控装置架构
ISA351G保护测控装置是一种采用嵌入式系统设计数字化装置，包括MPC子系统和DSP子系统两大部分面向变电站时间（GOOSE）和VG数据均以MPC子系统完成。DSP子系统的主要功能模块包括保护功能模块、测控功能模块、故障信息处理模块、MMI模块及数据通信模块。装置模块结构图如图4所示，装置数据通信模块与其他功能模块相对独立，装置所有对外通信配置文件只对数据通信模块有影响。
MPC子系统操作软件应用VxWorks操作系统，这是一种嵌入式的操作平台，VxWorks操作系统包括一个支持IEC61850通信协议的TCP/IP协议通信模块，其他保护功能程序、测控功能程序有相对独立的目标模块组成。对装置进行通信配置的目标模块就在相对独立的TCP/IP协议通信模块中，正常情况下通信模块配置完成后，只需对通信模块进行软件重启，从新链接其他目标模块，装置的上行通信和下行通信控可以完全恢复正常。现场运行时，由于保护装置通信数据量会有成倍数的增加，装置写入智能远动机通信配置后重启通信模块时可能导致装置通信模块程序死机，直接导致装置通信对外通信中断。
6 基于句柄的软件程序通信判定
在VxWorks操作系统中，可以通过句柄数来判定独立目标模块应用程序的运行状况。在操作系统中句柄当做应用程序模块进程的名字，可以通过名字(句柄)，实现对应用程序的引用和访问，在保护装置VxWorks平台编程时，对应用程序均设定了一定数目的句柄，通过句柄消耗的情况统计可以判断应用程序是否能够正常引用，在频繁使用网络通信和文件IO的系统上，句柄数很快就被耗光了。对于句柄数较多的装置，其应用程序运行情况相对较好，只有对通信程序进行软复位，释放被占用的句柄，保护测控装置通信程序在重启后可以正常运行；对于部分句柄耗光的保护测控装置，需要对装置进行断电重启后才能恢复通信程序的正常运行。
工程现场安装一体化后台监控系统，在系统中安装lsof，通过以上小程序可以检测装置的句柄消耗情况。
7 方案应用效果
在110kV望牛墩站智能远动机工程项目中，使用VLAN技术优化了2台站控层交换机8台间隔层交换机。站控层交换机进行VLAN划分后，解决了站控层保信子站干扰测保护测控装置通信而导致站控层网络通信异常的缺陷。本次工程没有对主变保护装置及备自投装置进行通信配置修改，在间隔层交换机VLAN划分后，将保护装置和备自投装置接入独立的VLAN分区，本期工程没有对主变保护等重要装置造成任何的影响。句柄消耗情况测试一共发现6条10kV馈线及2台电容器的保护测控装置句柄耗光，其他26台保护测控装置句柄占用较多。整个工程对26台保护测控装置进行通信模块软重启，在8台保护测控装置进行了断电重启，由于断电重启需要进行保护压板投退等工作，本次工程只需对24%的保护测控装置进行断电重启，大大提高了工作效率，同时降低了作业的风险。
8 结论
当前，南方电网公司正推广二次一体化（OS2）的推广工作，大量运行中的变电站需要安装智能远动机，数量巨大的保护测控装置需要进行通信模块的重新设置。110kV望牛墩站智能远动机项目在实施过程，提供的保护测控装置接入智能远动机通信异常处理方案有着重要的推广意义。
作者简介
李泽时（1975.01--）；性别：男，籍贯：广东省茂名人，学历：本科，毕业于华南理工大学；现有职称：工程师；研究方向：电力系统调度自动化及继保自动化；
参考文献
[1]测控装置通信频繁中断故障原因分析及处理 刘滨涛，广西电力,2012年6月Vol.35 No.3.
[2]一种基于DSP+MPC的数字化保护测控装置.王海燕等 电力系统自动化 2010年5月第34卷第9期.
[3]新一代保护测控装置配套工具软件设计与应用.陈宏.电力系统自动化,2013,37.
[4]智能变电站通信网络状态监测信息模型及配置描述,朱林等电力系统自动化,2013,37(11).
论文作者:李泽时
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/26
标签：装置论文; 通信论文; 句柄论文; 模块论文; 交换机论文; 动机论文; 智能论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;