关于五号线SCADA系统软件故障的分析总结

【摘要】：本文通过对五号线电力监控系统（以下称SCADA系统）的软件故障类型及原因进行分析，结合系统硬件性能及配置、软件特点等方面进行研究，分析提出初始化系统软件、更换硬件设备、重新安装及配置软件程序等多个预防措施，最大限度降低软件故障数量，大大提高系统运行稳定性和可靠性，保障运营安全。

【关键词】： SCADA系统、软件故障、预防措施

一、五号线SCADA系统简介

五号线SCADA系统实现对全线车站、车辆段及主变电所供电设备的监视和控制，目前变电所（除主变电所及驻守站点）已实现无人值守，SCADA系统是对现场变电设备的唯一监控手段，对运营安全保障起着重大的作用。

五号线SCADA系统采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式系统结构。系统由所内管理层、网络通信层、间隔设备层组成。系统以供电设备为对象，通过网络将所内的110kV/33kV/0.4kV交流保护测控单元、1500V直流保护测控单元、交直流电源系统监控单元等间隔层设备连接起来，实现对现场供电设备的实时监视和控制。

二、五号线SCADA系统软件故障分析

自2013年3月至2014年6月，五号线SCADA系统设备共发生软件故障30次。其故障表现有监控界面灰屏或假死、供电设备无法远程控制、400V电压等级通讯工况异常等多种形式。

1.软件故障影响

2013年3月至2014年6月，五号线SCADA系统关于400V及1500V电压等级供电设备发生的监控故障次数较多，分别为15次和8次，其次为监控界面灰屏或假死（即全部电压等级供电设备无法监控），为6次，33KV电压等级供电设备监控故障次数为1次。

另外，五号线SCADA系统软件故障并未对正常运营造成影响。目前影响较大的一次故障是2013年9月8日凌晨火车站SCADA系统程序运行出错。由于无法正常下发停电指令，导致当天凌晨火车站比平时推迟半个多钟停电，这对区间作业造成一定程度的影响。

2.软件故障统计分析

2.1 软件故障分布站点及月份统计分析

从表1可以看出，2013年3月至2014年6月，五号线SCADA系统软件故障次数最多的是西场站、科韵路站、淘金站等站点。目前，通过采取各种预防措施，该部分站点SCADA系统软件运行已经趋向稳定，软件故障明显下降。具体如何在日常维护中更好地预防软件故障，将在本论文的第四章进行详细论述。

2.2软件故障原因分析

经过对五号线SCADA系统软件问题进行分析发现，五号线软件故障主要由以下三个原因引起：程序运行出错、总控单元死机及监控软件假死。其中，程序运行出错次数为24次，占五号线软件故障比例为80.0%；总控单元死机次数为3次，占五号线软件故障比例为10.0%；监控软件假死次数为3次，占五号线软件故障比例为10.0%。

三、五号线SCADA系统软件故障处理方法

针对五号线SCADA系统软件问题引起的故障，专业技术人员通过对SCADA系统总控单元的硬件性能及配置、软件运行规律等多个方面进行研究分析，并结合该部分故障的处理方法，最终总结得出，软件故障的主要解决方法是初始化进程，重新建立通信连接关系，以恢复软件正常功能。

四、五号线SCADA系统软件故障预防措施

1初始化系统软件，清理内存及CPU占有率

五号线SCADA操作系统软件为window XP，该系统在安装和使用过程中会产生相当多的垃圾文件。系统运行时间过长时，其产生的垃圾文件占用系统内存，影响系统运行速度，将大大提高软件运行出错的可能性。

五号线SCADA系统的检修周期与计划（小修及以下）分为周检、半年检及年检。由于周检在白天进行，目前OCC不允许在白天初始化系统软件（影响白天行车设备的监控），同时，根据SCADA系统总控单元CPU及内存占有率的浮动规律，结合实际情况，专业技术人员勇于创新，提出在检修计划中添加SCADA系统月检计划，月检的主要任务是对SCADA系统软件进行初始化，及时清理系统内存及CPU占有率，降低软件出错的可能性，减少软件出错次数。

该措施自2013年10月中旬实施以来，五号线SCADA系统软件故障呈下降趋势，至2014年，软件故障次数下降为0。这足以证明，分部专业技术人员勇于创新，提出添加SCADA系统月检计划的预防措施是正确的，具有显著效果的。

2部分站点硬件替换，软件重新安装、配置

五号线科韵路站SCADA系统软件出错的次数较多，均为6次。且经分析发现，科韵路站所报的6次故障均为400V开关通信异常，400V开关通过光纤以太网通信单元、间隔层交换机后接入SCADA系统总控单元，此六次故障的解决办法均是对光纤以太网通信单元进行初始化，初始化后软件功能恢复正常。事后，分部专业技术人员对此六次故障进行深入分析，怀疑是软件通信不稳定引起。软件通信不稳定与硬件存在一定关系，如硬件内部接线较松，或软件与硬件不兼容，其表现出来的故障现象属于软件故障，经初始化进程后可以解决，但实质却是硬件问题，每隔一段时间会反复报故障。发现这一点后，专业技术人员决定对科韵路站的光纤以太网通信单元进行硬件更换，并重新安装软件及配置。自采取此措施以后，科韵路SCADA系统并未再报类似故障。

五号线西场站与科韵路站一样，发生的软件故障次数为6次。通过采取同样措施，目前西场站SCADA系统也并未再报软件故障。

五、五号线SCADA系统软件故障分析总结

综上所述，五号线SCADA系统软件故障原因主要有程序运行出错、总控单元死机及监控软件假死等三个方面，其故障影响范围也各有不同，主要表现为400V电压等级供电设备通讯工况异常、1500V电压等级供电设备无法监控，系统监控界面灰屏或假死等多种形式。

软件故障的主要预防措施为初始化系统软件，清理内存及CPU占有率。此措施主要目的是确保系统运行的流畅性，避免因系统运行卡顿而引起故障；此外，对发生软件故障的站点进行故障次数统计，并观察故障表现形式，若是多次故障均为同一故障类型，则需考虑是否为软件与硬件不兼容问题引起，这个时候，可以选择更换硬件设备，并重新安装软件及配置，并重点观察此站点SCADA系统运行状况，方便采取下一步计划；最后，针对变电人员检修作业后，变电设备与SCADA系统无法通信的状况，则需关注变电作业情况，提前与变电人员沟通，在作业后对SCADA系统与变电设备的通信状况进行测试，方便及时发现问题，并尽快解决。

目前，通过采取预防措施，目前SCADA系统软件故障大幅下降，这可充分说明预防措施是正确的、且预防效果明显。我们也将继续深入研究分析SCADA系统，研究系统的运行规律，加强对系统技术原理的认识，在日常检修中加强维护，尽最大的努力减少系统故障次数，确保系统设备正常稳定地运行。