李 燁，張家瑋，馮 艷

（1.國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司，山西 太原 030032；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001；3.河北興泰發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邢臺 054000）

SCADA系統(tǒng)故障應(yīng)急處理方案的探討

李 燁1，張家瑋2，馮 艷3

（1.國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司，山西 太原 030032；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001；3.河北興泰發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 邢臺 054000）

SCADA（supervison control and data acquisition）是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心，是保證電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行的技術(shù)基礎(chǔ)。為適應(yīng)國網(wǎng)公司“三集五大”體系建設(shè)的要求，實(shí)現(xiàn)山西省變電站無人值守的規(guī)劃，并充分發(fā)揮檢修公司生產(chǎn)值班室備用監(jiān)控的作用，SCADA系統(tǒng)接入了全省所有500 kV及以上輸變電設(shè)備信息，它的穩(wěn)定運(yùn)行對檢修公司的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。對SCADA系統(tǒng)故障發(fā)生時的應(yīng)急處理方案進(jìn)行探討，并進(jìn)行了實(shí)例分析。

SCADA系統(tǒng)；無人值守；備用監(jiān)控；應(yīng)急處理

SCADA系統(tǒng)是調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心，是保證電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)運(yùn)行的技術(shù)基礎(chǔ)。該系統(tǒng)可以通過變電站遠(yuǎn)動工作站直采直送設(shè)備實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)、告警信息或遙控命令，也可以通過站端KVM、遠(yuǎn)方終端或圖形網(wǎng)關(guān)等方式實(shí)現(xiàn)“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽”功能。對于調(diào)度員和監(jiān)控員來說，SCADA系統(tǒng)就像是人的“眼睛和耳朵”，值班人員通過SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)和設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)控。

1 SCADA系統(tǒng)配置規(guī)模

山西省電力公司檢修公司（檢修公司）生產(chǎn)指揮平臺將19座500 kV及以上變電站、81條輸電線路數(shù)據(jù)全部接入SCADA系統(tǒng)，按照監(jiān)控信息規(guī)范要求進(jìn)行了核對完善。實(shí)現(xiàn)了對全省500 kV及以上輸變電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程信息瀏覽以及實(shí)時遙測、遙信信息的采集功能。

目前，檢修公司SCADA系統(tǒng)的配置如下：部署2臺歷史服務(wù)器、2臺SCADA服務(wù)器、1組磁盤陣列、1臺WEB服務(wù)器、6臺工作站、1臺物理隔離裝置、1臺防火墻以及網(wǎng)絡(luò)、光纖交換機(jī)等主要局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。檢修公司調(diào)度SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 檢修公司調(diào)度SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 檢修公司SCADA系統(tǒng)的功能

檢修公司自動化系統(tǒng)主站功能主要包括SCADA、變電站集中控制等功能，并能提供信息查詢等輔助服務(wù)功能[1]。

2.1 SCADA功能

SCADA功能包括：數(shù)據(jù)采集和處理、事故告警處理、控制和調(diào)節(jié)、趨勢曲線記錄、報(bào)表顯示打印、模擬盤接口、系統(tǒng)事件處理及系統(tǒng)時鐘同步、動態(tài)著色等，各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)達(dá)到或超過調(diào)度自動化系統(tǒng)實(shí)用化標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還應(yīng)該能正常接入DTS調(diào)度員仿真系統(tǒng)并同時可以實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)D5000系統(tǒng)的進(jìn)一步升級改造。

2.2 變電站集中控制

檢修公司所轄變電站正朝著無人、少人值守的運(yùn)行模式發(fā)展，因此SCADA系統(tǒng)應(yīng)能滿足對無人值班變電站的綜合管理及遠(yuǎn)程操作和控制的要求。系統(tǒng)需能提供集控站責(zé)任分區(qū)、責(zé)任區(qū)域的設(shè)置和管理、責(zé)任區(qū)域相應(yīng)的信息分層處理等功能。

2.3 計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)及通信

采用DL476-92通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)、高層應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)交換和聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。通過計(jì)算機(jī)通信所采集的數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)的應(yīng)用功能及處理上與通過RTU設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)相同。

系統(tǒng)支持與電力市場交易系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、電量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、OMS等其他系統(tǒng)通信的功能，并具備與諸多的電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件接口的能力。

WEB瀏覽服務(wù)通過正向安全隔離裝置與SCADA系統(tǒng)通信服務(wù)器通信取得實(shí)時信息，WEB瀏覽服務(wù)器通過防火墻直接掛在MIS網(wǎng)上，以保證兩系統(tǒng)的完全隔離，保證SCADA系統(tǒng)的安全[2]。

2.4 WEB瀏覽服務(wù)功能

提供了一個其他系統(tǒng)訪問SCADA系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)的平臺，可實(shí)現(xiàn)信息查詢等輔助服務(wù)。用戶通過WindowsXP、Vista、Linux等Web瀏覽器工具，瀏覽器軟件，獲得實(shí)時和歷史信息，畫面、圖表與SCADA系統(tǒng)統(tǒng)一生成，不需另外生成和維護(hù)。

3 OPEN-3000系統(tǒng)故障應(yīng)急處理方案

OPEN-3000系統(tǒng)是一種兼具先進(jìn)性、實(shí)用性及可靠性于一身的EMS子系統(tǒng)，但在實(shí)際運(yùn)行中也會出現(xiàn)各種各樣的故障及運(yùn)行異常的情況。這些異常及故障，有些是系統(tǒng)本身的BUG所造成的，但還有些則是無法預(yù)料及不可避免的情況。產(chǎn)品故障與服務(wù)中斷都會影響到公司調(diào)度運(yùn)行、生產(chǎn)管理的正常進(jìn)行以及對今后無人值守站運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控。因此如果需要及時排查系統(tǒng)異常并快速處理系統(tǒng)故障，就應(yīng)對OPEN3000系統(tǒng)故障診斷和快速恢復(fù)的技術(shù)方案進(jìn)行深入研究和學(xué)習(xí)，可以很大程度上提高管理水平與使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)控。

本方案所列問題現(xiàn)象與處理方法可幫助技術(shù)人員快速準(zhǔn)確地找到問題的癥結(jié)所在，及時恢復(fù)系統(tǒng)，保證SCADA系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1 計(jì)算機(jī)硬件類故障

3.1.1 故障現(xiàn)象

a）實(shí)時遙測遙信數(shù)據(jù)無法正常刷新。

b）工作站操作界面無響應(yīng)或者響應(yīng)速度慢。

c）通過ems用戶無法登錄服務(wù)器。

3.1.2 故障原因及分析

a）主機(jī)服務(wù)器的磁盤陣列受到損壞。

b）對系統(tǒng)的操作日志進(jìn)行檢查，對服務(wù)器磁盤信息檢測進(jìn)行檢查。

3.1.3 解決方案

a）拔掉硬件出現(xiàn)故障的服務(wù)器網(wǎng)線。

b）將系統(tǒng)應(yīng)用切為備機(jī)運(yùn)行，故障服務(wù)器暫時停止運(yùn)行。

c）將故障服務(wù)器進(jìn)行關(guān)閉。

3.2 網(wǎng)絡(luò)故障

3.2.1 故障現(xiàn)象

a）交換機(jī)發(fā)生故障，告警窗彈出故障告警。

b）告警窗顯示“交換機(jī)某個端口斷網(wǎng)”告警。

c） 操作界面通斷顯示某臺主機(jī)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)異常，已斷網(wǎng)，并且無法更新“刷新時間”。

3.2.2 故障原因及診斷

a）交換機(jī)未通電，或者交換機(jī)本身硬件發(fā)生故障。

b）交換機(jī)硬件故障。

c）在該端口上連接的主機(jī)之間網(wǎng)線出現(xiàn)故障。

d）出現(xiàn)故障 (常見情況是掉電)。

3.2.3 解決方案

a）對交換機(jī)恢復(fù)供電。

b）關(guān)閉故障的交換機(jī)并報(bào)修。

c）對于交換機(jī)故障，進(jìn)行及時關(guān)閉。

d）如果是主機(jī)間網(wǎng)線故障的情況，進(jìn)行及時的更換。

e）對主機(jī)的供電情況進(jìn)行檢查。

3.3數(shù)據(jù)庫故障

3.3.1 故障現(xiàn)象

a）數(shù)據(jù)庫發(fā)出告警：數(shù)據(jù)庫連接失敗或系統(tǒng)進(jìn)入1+N狀態(tài)。

b）數(shù)據(jù)庫無法通過sqlplus進(jìn)行連接。

c）無法ping到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

d）曲線、歷史告警不能查看。

3.3.2 故障原因及診斷

a）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器磁盤損壞。

b）數(shù)據(jù)庫實(shí)例服務(wù)崩潰。

c）數(shù)據(jù)庫磁盤空間滿。

3.3.3 解決方案

a）重新啟動ORACLE。

b）重新拔插網(wǎng)線，或更換新的網(wǎng)線（如果是光纖連接，還需要檢查是否有物理損壞，若有損害需要進(jìn)行及時更換）。

c）對DB_SERVICE應(yīng)用進(jìn)行切換或者重啟。

d）對數(shù)據(jù)庫容量聯(lián)系廠家進(jìn)行容量擴(kuò)充或者將部分采樣與歷史告警數(shù)據(jù)備份后清除。

3.4 廠站類故障

a）故障類型：單個網(wǎng)絡(luò)通道；成組常規(guī)通道退出；所有廠站通道退出。

b）故障原因及診斷：網(wǎng)絡(luò)連接中斷；對方服務(wù)中斷；終端服務(wù)器軟件或者硬件故障；前置交換機(jī)與終端服務(wù)器未正確連接或連接已中斷；通信規(guī)約進(jìn)程出現(xiàn)異常。

c）解決方案：更換終端服務(wù)器的端口，修改通道定義，如果故障被排除，基本判斷為終端服務(wù)器與通道板連接線問題，并逐層更換排查；恢復(fù)物理連接，通知對方啟動服務(wù)；對終端服務(wù)器進(jìn)行更換；并恢復(fù)終端服務(wù)器與交換機(jī)的連接；將相應(yīng)規(guī)約進(jìn)程抹掉[3]。

3.5 WEB服務(wù)類故障

3.5.1 故障類型

a）網(wǎng)頁的內(nèi)容用戶在電腦的WEB客戶端無法進(jìn)行瀏覽，錯誤提示為“無法顯示該頁”。

b）通過電腦客戶端登錄時出現(xiàn)錯誤，錯誤提示為“無法連接數(shù)據(jù)庫”。

c）通過客戶端登錄后，界面圖形顯示數(shù)據(jù)不刷新。

d）登錄前置機(jī)界面中后，不能正確顯示遙測遙信信息甚至無顯示。

3.5.2 故障原因及診斷

a）未將服務(wù)器信息發(fā)布軟件進(jìn)行啟動；或者已啟動軟件，但配置不正確，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行異常。

b） 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如防火墻） 的端口未全部開放 ， 例 如 ： 11000， 11112， 11115， 11125，12063，12064，12069，8000。

c）服務(wù)器與物理隔離的連接出現(xiàn)中斷。

3.5.3 解決方案

a） 啟動 tomcat，啟動方法：catalina.sh run &，或?qū)UBLIC應(yīng)用重新啟動。

b）可以通過端口8000進(jìn)行通訊，盡快修復(fù)、排查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障。

c）開放網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如防火墻）的端口。

d）把某些設(shè)備間中斷的連接進(jìn)行恢復(fù)：如物理隔離與服務(wù)器的連接[4]。

4 SCADA系統(tǒng)故障應(yīng)急處理實(shí)例展現(xiàn)

4.1 數(shù)據(jù)庫故障

2015年8月16日10點(diǎn)05分，自動化人員接到檢修公司生產(chǎn)值班室值班員匯報(bào)：值班人員在使用SCADA系統(tǒng)過程當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)歷史曲線不能正常查看，歷史告警不能正常查詢。自動化人員立即啟用故障應(yīng)急處理預(yù)案，對故障原因進(jìn)行分析判斷，可能的故障原因如下：data_srv應(yīng)用異常；midhs服務(wù)異常；數(shù)據(jù)庫磁盤空間滿；數(shù)據(jù)庫故障。分析出故障原因后進(jìn)行逐項(xiàng)排查，結(jié)果登錄到商用庫服務(wù)器，查看數(shù)據(jù)文件所在分區(qū)磁盤空間使用百分比為100%，從而最終確定故障原因?yàn)閿?shù)據(jù)庫磁盤空間已滿。

此故障的具體處理步驟：自動化人員聯(lián)系廠家人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)容；若無法進(jìn)行擴(kuò)容，則應(yīng)將數(shù)據(jù)庫中部分采樣與歷史告警數(shù)據(jù)備份后刪除，留出足夠的運(yùn)行空間，保證系統(tǒng)的正常使用。

4.2 主機(jī)服務(wù)器所有應(yīng)用斷網(wǎng)

檢修公司調(diào)度自動化人員在日常巡視SCADA系統(tǒng)過程中突然發(fā)現(xiàn)：有1臺主機(jī)服務(wù)器中所有應(yīng)用都斷網(wǎng)，“刷新時間”不更新，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)上傳發(fā)生異常。自動化人員立即對故障原因進(jìn)行排查，判斷可能的原因?yàn)椋涸摲?wù)器的廣播報(bào)文無法被其他機(jī)器收到。

判斷出可能的故障原因后，自動化人員及時采取故障處理措施：檢查斷網(wǎng)服務(wù)器是否能ping通其他機(jī)器。如果無法ping通，修改出錯的地址或者子網(wǎng)掩碼，并重啟該服務(wù)器；sys_appstatus或者sys_servicemanage進(jìn)程不在運(yùn)行，則運(yùn)行進(jìn)程或該服務(wù)器系統(tǒng)重啟。最終自動化人員修改出錯的地址后，主機(jī)服務(wù)器恢復(fù)了正常的網(wǎng)絡(luò)連接。

5 調(diào)度SCADA系統(tǒng)功能的進(jìn)一步完善

5.1 增加智能語音告警模塊

系統(tǒng)自帶語音告警功能單一，無法滿足集控中心實(shí)時監(jiān)控及安全生產(chǎn)要求。為此，需要在現(xiàn)有調(diào)度SCADA系統(tǒng)上另外增加智能語音告警功能模塊，提高告警的自動化程度。

5.2 增加遠(yuǎn)方調(diào)取定值和軟壓板投退模塊

為了滿足調(diào)控一體化建設(shè)要求，SCADA系統(tǒng)需要包含軟壓板投退功能。為此，需要在現(xiàn)有調(diào)度SCADA系統(tǒng)上另外增加遠(yuǎn)方調(diào)取定值和軟壓板投退功能模塊，使系統(tǒng)的功能得到完善，從而提高作業(yè)效率。

[1]曹茂昇，高伏英.電網(wǎng)調(diào)度自動化主站運(yùn)行 [M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA） 系統(tǒng)及其應(yīng)用（第2版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[3]周宇植.電網(wǎng)調(diào)度自動化廠站端調(diào)試檢修 [M].北京：中國電力出版社，2011.

[4]王振明.基于WEB的SCADA系統(tǒng) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

Discussion on the Fault Emergency Treatment Plan of SCADA System

LI Ye1,ZHANG Jiawei2,FENG Yan3
（1.Maintenance Co.of State Grid Shanxi Electric Corporation,Taiyuan,Shanxi030032,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation Dispatch and Control Center, Taiyuan,Shanxi030001,China; 3.Hebei Xingtai Power Generation Co.,Ltd.,Xingtai,Hebei054000,China）

SCADA system is the core of dispatching automation system and the technical basis to guarantee the grid dispatching operation.In order toadapt tothe requirement of“Three Intensifications and Five Systems”ofSGCC,and alsoin order torealize substation unattendance all over Shanxi province,the information of all the transmission and transformation equipments of 500 kV and above in Shanxi province is accessed to SCADA system.Its stable operation plays a vital role in the safe operation of maintenance companies.This article has discussed the fault emergencytreatment plan ofSCADAsystem,and carried out practical case analysis.

SCADAsystem;unattended;alter monitor;emergencytreatment

TM734

A

1671-0320（2017）02-0043-04

2017-01-12，

2017-02-10

李 燁（1986），女，山西定襄人，2009年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，助理工程師，從事電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的日常運(yùn)維和管理工作；

張家瑋（1982），男，山西忻州人，2009年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)調(diào)度設(shè)備監(jiān)控和繼電保護(hù)管理工作；

馮 艷（1973），女，河北邢臺人，1999年畢業(yè)于石家莊電力學(xué)?；瘜W(xué)監(jiān)督專業(yè)，技師，從事熱控技術(shù)檢修工作。