田國穩(wěn)，陳武恝，周 東，周 鈾，孫 揚

（國網(wǎng)江西省電力有限公司檢修分公司，江西南昌330221）

0 引言

同步相量測量裝置利用同步時鐘系統(tǒng)提供的對時作為同步時鐘，構(gòu)成相量測量單元，用于電力系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)保護、系統(tǒng)分析和預(yù)測等領(lǐng)域，是保障電網(wǎng)安全運行的重要設(shè)備，其支持IEC61850-9-2，采用SV組網(wǎng)或點對點的方式接入合并單元采樣。智能變電站同步時鐘系統(tǒng)主要四種同步方式：GPS脈沖同步對時、串行口同步對時、IRIG-B時鐘碼同步對時和網(wǎng)絡(luò)同步對時（包括NTP/SNTP和IEEE1588）[1]。本文介紹了一起因同步時鐘系統(tǒng)光纖接線錯誤導(dǎo)致IRIG-B時鐘碼對時異常造成同步相量測量裝置接收合并單元SV采樣報文時標(biāo)不同步，導(dǎo)致同步相量測量裝置接收SV丟幀的事件，針對此次事件，查找故障原因，給指出避免該類事件再次發(fā)生的措施，分析結(jié)果對于提高同步相量測量裝置運行可靠性具有重要意義。

1 現(xiàn)場設(shè)備配置情況

該智能變電站同步相量測量裝置通過組網(wǎng)方式接入220 kV和500 kV間隔的SV報文，500 kV第一、第二保護小室及220 kV保護小室各配置一臺同步相量測量采集裝置，各合并單元數(shù)據(jù)由采集器上送至計算機室同步相量測量裝置主機，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 同步相量測量系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖

主機內(nèi)配置六塊SV插件，其中四塊SV插件定義了SV報文，SV-SV1_220 kV、SV-SV2_220 kV接收220 kV保護小室內(nèi)220 kV所有間隔SV采樣報文，SV-SV4_500 kV接收500 kV第二保護小室內(nèi)500 kV第四、六串SV采樣報文，SV-SV5_500 kV接收500 kV第一保護小室內(nèi)500 kV第三串及主變SV采樣報文。

該站內(nèi)同步對時系統(tǒng)采用雙主時鐘冗余配置，主時鐘分別在220 kV保護小室和500 kV第二保護小室組屏，雙主時鐘互為備用分別接入不同的對時網(wǎng)絡(luò)，通過時鐘擴展裝置輸出IRIG-B為合并單元提供對時服務(wù)，典型結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 同步對時系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖

2 SV傳輸與同步機制

SendMSVMessage通信服務(wù)映射使用帶采樣計數(shù)器SmpCnt和采樣同步標(biāo)識SmpSynch的方式，按一定采樣率同步采樣的數(shù)據(jù)定期傳送。

每條SV采樣報文都攜帶有采樣計數(shù)器SmpCnt和采樣同步標(biāo)識SmpSynch。當(dāng)取得新采樣值時，采樣計數(shù)器加1。當(dāng)采樣被時鐘信號同步時，在同步時刻采樣計數(shù)器清零。合并單元失去外部對時輸入的情況下具備自守時功能，10 min內(nèi)誤差小于4 μs，當(dāng)采樣時鐘信號失去且經(jīng)過一段時間裝置自身時鐘已不再精確時，采樣同步標(biāo)識置“False”，并發(fā)告警信號，這樣訂閱者可根據(jù)采樣計數(shù)器和采樣同步標(biāo)識便可準(zhǔn)確知道采樣值報文是否同步以及相應(yīng)的同步時刻。

合并單元采用IRIG-B碼對時，IRIG-B碼信號是每秒1幀的時間串碼，即以每秒一次的頻率發(fā)送包括日、時、分、秒等在內(nèi)的時間信息。所以合并單元每秒同步一次，即SmpCnt采樣計數(shù)器每秒清空一次，合并單元采樣頻率4000 Hz，1秒鐘采樣點數(shù)為4000個點，在未失去同步信號的情況下其值范圍應(yīng)為0~3999[2]。

3 事件經(jīng)過及原因分析

運維人員發(fā)現(xiàn)某500 kV變電站計算機室同步相量測量裝置主機頻繁報“MU丟幀和MU丟幀恢復(fù)”，并且上送主站數(shù)據(jù)中有質(zhì)量位，導(dǎo)致主站數(shù)據(jù)不可用。進(jìn)入裝置告警信息查看，裝置報SV-SV1_220 kV-通信中斷、SV-SV2_220 kV-通信中斷、SV-SV5_500 kV-通信中斷，只有SV-SV4_500 kV正常。500 kV第三串及主變間隔和220 kV間隔一次值和模入量中計算值有功、無功遙測值均為0。

使用調(diào)試工具登錄同步相量測量裝置主機，檢查SV-SV1_220 kV、SV-SV2_220 kV、SV-SV5_500 kV三塊插件SV采樣信息，顯示的遙測量正常，排除插件故障因素。檢查數(shù)據(jù)集中單元的管理插件接收到各個SV插件的時標(biāo)和同步情況如圖3所示。CHN[00]、CHN[01]、CHN[03]、CHN[04]分別表示四塊定義了SV報文的插件，紅框部分表示合并單元上送的秒等分，即SV報文中的SmpCnt采樣計數(shù)器。CHN[03]的SV報文時標(biāo)超前其余插件的SV報文時標(biāo)，該插件接收SV報文情況狀態(tài)位ST=[2]，故裝置以此插件接收的SV報文時標(biāo)為基準(zhǔn)。SV-SV1_220 kV、SV-SV2_220 kV、和SV-SV5_500 kV顯示秒等分為1120，SV-SV4_500 kV顯示為2640，相差了1520點，計算時間為 1520*250 μs=380 ms，SV-SV1_220 kV、SV-SV2_220 kV、和SV-SV5_500 kV插件接收的SV報文與SV-SV4_500 kV插件接收SV報文同步性相差非常大，遠(yuǎn)超出該型號裝置軟件中20 ms同步數(shù)據(jù)時間，因此數(shù)據(jù)集中處理單元收到該數(shù)據(jù)后，判斷出SV-SV1_220 kV、SV-SV2_220 kV、SV-SV5_500 kV通信中斷，并且不再對這三個插件SV采樣值進(jìn)行計算。

圖3 管理插件SV報文時標(biāo)同步情況

為了多角度驗證該現(xiàn)象的真實性，查看網(wǎng)絡(luò)分析儀中SV-SV5_500 kV和SV-SV4_500 kV訂閱的SV報文如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)分析儀采樣報文

0X4007為SV-SV5_500 kV插件訂閱的SV報文，0X400D為SV-SV4_500 kV插件訂閱的SV報文，同時刻的SV報文中的SmpCnt采樣計數(shù)器相差1536個點，該情況與在同步相量測量裝置中發(fā)現(xiàn)的情況一致。

綜上分析，該站同步相量測量裝置采用組網(wǎng)方式訂閱SV報文，由于220 kV間隔、500 kV第二、三串的SV報文采樣計數(shù)器與500 kV第四、六串的SV報文采樣計數(shù)器相差約1520個點（約380 ms），網(wǎng)采方式的SV數(shù)據(jù)通過采樣值序號進(jìn)行同步對齊，同步相量測量裝置接收到的采樣值報文中SV-SV1_220 kV、SV-SV2_220 kV、SV-SV5_500 kV插件采樣報文時標(biāo)與SV-SV4_500 kV偏差超過80個數(shù)據(jù)點即20 ms時，故此三塊插件接收的SV采樣值不在進(jìn)行同步處理，因此報相應(yīng)SV插件通信中斷，并且不進(jìn)行計算造成顯示一次值遙測信息和模入量中有功、無功遙測值為0。

據(jù)此推斷出問題可能出自為500kV第四、六串提供對時服務(wù)的500kV第二保護小室的同步對時擴展裝置。

4 處理過程

檢查全站對時系統(tǒng)光纖接線情況，如圖5所示。

圖5 站內(nèi)同步對時系統(tǒng)光纖接線圖

從圖5中我們可以看出該站同步對時系統(tǒng)光纖接線比較混亂，雙主時鐘分列運行并未按照要求互為備用，各合并單元只有一路對時輸入。500 kV第二保護小室主時鐘帶500 kV第一保護小室三臺擴展裝置，為500 V第三串及主變間隔合并單元提供對時輸出。220 kV主時鐘帶220 kV保護小室三臺擴展裝置和500 kV第二保護小室一臺擴展裝置，為220 kV間隔合并單元提供對時輸出。500 kV第二保護小室對時屏擴展裝置1面板顯示無IRIG-B碼對時輸入，表示220 kV保護小室主時鐘至該擴展裝置的輸出無效。同時500 kV第二保護小室同步時鐘屏，500 kV第四、六串合并單元由擴展裝置2輸出IRIG-B碼對時，檢查發(fā)現(xiàn)該擴展裝置一路的IRIG-B碼輸入接至自身的IRIG-B碼輸出，因該擴展裝置原是主時鐘裝置，當(dāng)作擴展裝置使用，本身具有自守時功能，所以該裝置在失去IRIG-B碼時鐘源的情況下由裝置自身守時。所以造成500 kV第四、第六串合并單元SV采樣報文時標(biāo)與其余間隔SV采樣報文時標(biāo)失去同步。

現(xiàn)場進(jìn)行光纖改接，將500kV第二保護小室擴展裝置2的輸入接至擴展單元1的輸出口，并將500kV第二保護小室擴展裝置1的輸入接至本屏主時鐘的輸出，改接后光纖接線圖如圖6所示。

圖6 站內(nèi)同步對時系統(tǒng)改接圖

將全站對時裝置進(jìn)行重啟。重啟后同步相量測量裝置恢復(fù)正常，SV采樣插件采樣報文均處在同步狀態(tài)。雖然改接后同步時鐘系統(tǒng)和同步相量測量裝置恢復(fù)正常，但是雙主時鐘處于分列狀態(tài)，有待下一步大修處理。

5 結(jié)語

此次同步相量測量裝置SV插件丟幀事件的原因為同步對時系統(tǒng)接線錯誤，導(dǎo)致為500 kV第四、六串合并單元提供對時輸入的擴展裝置無對時源輸入，處于自守時狀態(tài)，造成與其他間隔的SV采樣報文失去同步，引發(fā)同步相量測量裝置丟棄SV采樣報文。該事件進(jìn)一步表明在智能變電站通訊技術(shù)廣泛應(yīng)用的背景下，同步時鐘系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性愈發(fā)重要，也是今后研究的重點課題。