RTU信息采集的分析和改進(jìn)

變電站RTU裝置在匯集遠(yuǎn)動信息（包括遙信和微機(jī)保護(hù)報(bào)文）的過程中，存在著遙信誤發(fā)、漏發(fā)和微機(jī)保護(hù)報(bào)文異常、丟失的現(xiàn)象，文章對其產(chǎn)生原因分別進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并具體提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施.經(jīng)維護(hù)實(shí)踐證明，這些措施有力地提高了接點(diǎn)量遙信和微機(jī)保護(hù)報(bào)文的準(zhǔn)確率，是行之有效的。
隨著微機(jī)保護(hù)和自動裝置的廣泛使用，在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)報(bào)文和接點(diǎn)量遙信一樣，已經(jīng)成為遠(yuǎn)動事件信息的重要組成部分。
遙信量反映變電站設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)度員以此為依據(jù)對開關(guān)進(jìn)行遙控操作。微機(jī)保護(hù)報(bào)文則反映微機(jī)裝置的保護(hù)動作情況和自診斷信息，二者缺一不可，相輔相承。
因此，遠(yuǎn)動系統(tǒng)準(zhǔn)確地反映變電站運(yùn)行狀態(tài)，正確進(jìn)行事故分析，必須盡可能減少錯誤事件信息的出現(xiàn)，包括：減少遙信誤發(fā)、漏發(fā)，減少微機(jī)保護(hù)報(bào)文錯誤、丟失和提高設(shè)備抗干擾能力等。
一、誤遙信的原因分析和改進(jìn)
在遠(yuǎn)動系統(tǒng)中，接點(diǎn)量遙信由設(shè)備的無源空接點(diǎn)接入RTU裝置，通常包括斷路器開關(guān)量、電磁繼電保護(hù)裝置的出口信號、異常報(bào)警信號和非電氣量遙信。經(jīng)過分析，認(rèn)為導(dǎo)致接點(diǎn)量誤遙信有下面幾方面原因。
1. 遙信電壓偏低導(dǎo)致誤遙信
在遠(yuǎn)動系統(tǒng)投運(yùn)初期，遙信回路采集電壓為直流24V，在一段時間的運(yùn)行后，體現(xiàn)出以下不足：
（1） 遙信信號抗干擾能力差
由于大量在舊站改造中使用的二次遙信電纜未帶屏蔽層，設(shè)備處于強(qiáng)電、磁場運(yùn)行環(huán)境中時，信號回路上會感應(yīng)較強(qiáng)的干擾信號（幅值大于24 V），產(chǎn)生誤遙信。在變電站事故環(huán)境下，回路感應(yīng)產(chǎn)生干擾的機(jī)率更大。
（2） 繼電器觸點(diǎn)的工作電壓（220 V），與遙信回路工作電壓不匹配當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生氧化或接觸不良現(xiàn)象，觸點(diǎn)接觸電阻增大。如果直流24V電壓不能擊穿氧化層，則無法反映遙信變位。
因此，在隨后的自動化改造和工程中開始使用帶屏蔽的控制電纜，并將遙信電壓從直流24V調(diào)整為直流220V，對于運(yùn)行中的RTU設(shè)備，可利用一種直流220號轉(zhuǎn)換端子板，將直流220V降壓成直流24V并加以光電隔離。這樣可以減少由于觸點(diǎn)接觸電阻增大導(dǎo)致的誤遙信，同時減少強(qiáng)電磁場的干擾。
2. 二次系統(tǒng)自身原因?qū)е抡`遙信
由于部分無人值班變電站是在原來有人值班變電站的基礎(chǔ)上改建的，原二次系統(tǒng)的一些欠缺以及設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定，導(dǎo)致了一定量的誤遙信。
（1） 繼電器瞬動觸點(diǎn)導(dǎo)致遙信丟失
在舊站遠(yuǎn)動改造時，DX—4A /4XX系列信號繼電器2對常動觸點(diǎn)分別接入“掉牌未復(fù)歸"信號回路和中央信號光字牌。遙信觸點(diǎn)只能使用瞬動觸點(diǎn)作為遙信源。
實(shí)際運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)瞬動觸點(diǎn)并不適合作為遙信輸出，主要原因：（1）遙信同時采用常動和瞬動觸點(diǎn)，不利于調(diào)度員正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，容易作出錯誤判斷，將瞬動觸點(diǎn)遙信誤當(dāng)作遙信抖動；（2）由于RTU裝置的遙信去抖動延時不能單獨(dú)設(shè)置和瞬動觸點(diǎn)氧化等多種因素干擾，接入瞬動觸點(diǎn)的遙信量丟失現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
（2） 斷路器設(shè)備輔助觸點(diǎn)工作異常
斷路器開關(guān)遙信，一般取自操作機(jī)構(gòu)的輔助觸點(diǎn)，當(dāng)斷路器操作一定次數(shù)以后，輔助觸點(diǎn)的機(jī)械傳動部分可能會出現(xiàn)間隙；開關(guān)動作時的振動有可能造成輔助觸點(diǎn)接觸不良或不對位；輔助觸點(diǎn)表面的氧化也會造成接觸不良，使其在接觸的過程中可能時斷時通。以上三種原因都有可能導(dǎo)致遙信的誤動、拒動或頻繁抖動。
此外，一些型號的110kVSF6開關(guān)的輔助氣體密度繼電器誤動現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致了“SF6壓力低"，誤遙信頻繁誤發(fā)，zui嚴(yán)重時誤發(fā)頻度可達(dá)28次/h。
（3） 遙控復(fù)歸導(dǎo)致遙信抖動
當(dāng)無人值班變電站中央信號掉牌時，調(diào)度員有時需要遙控復(fù)歸中央信號。當(dāng)調(diào)度員確認(rèn)，變電站發(fā)出的信號對站端中央信號回路進(jìn)行復(fù)歸時，站內(nèi)所有信號繼電器復(fù)歸線圈均通電動作。DX - 4A /4XX系列信號繼電器屬于電磁脫鉤型機(jī)械結(jié)構(gòu)，復(fù)歸線圈正常時不帶電，通電時則動作復(fù)歸繼電器。線圈動作有可能令觸點(diǎn)產(chǎn)生誤動和誤遙信。針對上述現(xiàn)象，我們加強(qiáng)了和繼保部門的溝通，協(xié)助對二次系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。
逐步將DX-4A/4XX系列信號繼電器更換為具有3對常動觸點(diǎn)的同系列繼電器，取消瞬動觸點(diǎn)作為遙信源。 及時發(fā)現(xiàn)誤動頻繁的輔助氣體密度繼電器和在遙控復(fù)歸中央信號時誤動的信號繼電器，并進(jìn)行更換。明確信號觸點(diǎn)維護(hù)的責(zé)任，加強(qiáng)繼電器觸點(diǎn)和斷路器輔助觸點(diǎn)的維護(hù)，保證遙信的可靠變位。
二、對微機(jī)保護(hù)誤報(bào)文的分析和改進(jìn)
微機(jī)保護(hù)與RTU的串行通信，是一項(xiàng)新技術(shù)，因此，必然存在一些不足，需要不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新。
（1） 微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)存在缺陷
某型號保護(hù)的通信管理器存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷，當(dāng)接入事件打印機(jī)時，與RTU的通信很容易死機(jī)，需要運(yùn)行人員頻繁重啟。
某些微機(jī)保護(hù)在開關(guān)分合閘時，有“控制回路斷線"信號發(fā)出。原因就是在開關(guān)變位時，輔助觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換的時間差造成合閘位置繼電器（KCC）和跳閘位置繼電器（KCT）均瞬間失電，導(dǎo)致誤發(fā)“控制回路斷線"信號。
保護(hù)裝置未提供各個報(bào)文發(fā)送的軟開關(guān)，以方便維護(hù)人員根據(jù)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行設(shè)置，過濾掉無用報(bào)文。特別類似“風(fēng)扇啟動"之類的次要報(bào)文，*可以予以過濾，避免大量次要報(bào)文涌入調(diào)度系統(tǒng)，影響了SCA2DA系統(tǒng)運(yùn)行和調(diào)度員的正常工作。
（2） RTU 缺乏對保護(hù)通信的有效監(jiān)控 微機(jī)保護(hù)發(fā)送正確報(bào)文至調(diào)度SCADA 系統(tǒng)，必須保證通信鏈路的正常工作，這里包含了：
（1）通訊管理器與本屏微機(jī)保護(hù)之間的上、下行通信；
（2）RTU與各屏的通信管理器之間的上、下行通信。
當(dāng)上行通道出錯時，保護(hù)報(bào)文無法發(fā)送至調(diào)度端顯示。當(dāng)下行通道不通時，由于微機(jī)保護(hù)裝置無法接受RTU的對時，會導(dǎo)致報(bào)文中保護(hù)動作時間參數(shù)不對，無法對應(yīng)相應(yīng)開關(guān)的遙信變位時間。
因此， RTU裝置應(yīng)該能*監(jiān)控通信鏈路的工作狀態(tài)，并發(fā)送相應(yīng)信息至調(diào)度SCADA系統(tǒng)。
山東利津局一批早期投運(yùn)的微機(jī)保護(hù)裝置，由于通信管理器無法統(tǒng)計(jì)本屏內(nèi)微機(jī)保護(hù)的通信狀況并上傳RTU，導(dǎo)致遠(yuǎn)動系統(tǒng)無法對整個通信鏈路進(jìn)行監(jiān)控，特別是對微機(jī)保護(hù)裝置的監(jiān)視。在2000 年9 月25日，利津站F11微機(jī)保護(hù)發(fā)生故障，但是調(diào)度系統(tǒng)卻未收到信號，幸虧運(yùn)行班巡站人員及時發(fā)現(xiàn)，避免了保護(hù)越級事故的發(fā)生。
（3） 改進(jìn)措施
對于以上不足和缺憾，有必要進(jìn)行如下措施:
① 注重設(shè)備的科學(xué)選型和廠家售后服務(wù)
在選型時，注意微機(jī)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行可靠性，與遠(yuǎn)動設(shè)備（站端RTU和變電站自動化系統(tǒng)）的通信、數(shù)據(jù)接口的穩(wěn)定和完善，特別是強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)對站端設(shè)備各通信端口運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。目前生產(chǎn)微機(jī)保護(hù)裝置的廠家競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，人員流動也頻繁。因此，要求廠家保證提供長期和備品更換，也是很重要的。
② 運(yùn)行中設(shè)備的改進(jìn)和完善
對于運(yùn)行中的設(shè)備，應(yīng)該督促廠家及時改進(jìn)。例如，在廠家積極改進(jìn)下，ISA-1H 保護(hù)已經(jīng)解決了誤發(fā)“控制回路斷線"的缺陷，并提供了“控制回路斷線"報(bào)文發(fā)送的軟開關(guān)。如果某些缺陷短期內(nèi)確實(shí)無法解決，必須采取其他“亡羊補(bǔ)牢"的措施，對于自動化系統(tǒng)無法監(jiān)視保護(hù)裝置運(yùn)行的缺陷，我們專門接入一對反映保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)的接點(diǎn)遙信量至RTU，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。
③ RTU裝置的更新?lián)Q代
除了以上因素，RTU裝置的設(shè)計(jì)也對穩(wěn)定運(yùn)行很重要。通過近年來的計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶不斷提出建議，新安裝和投運(yùn)的新型號的RTU性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，主要表現(xiàn)在：
系統(tǒng)強(qiáng)大，具備雙總控自動切換，各模塊之間采用CANBUS通信，與單主機(jī)，采用串行總線的早期產(chǎn)品相比，可靠性有了明顯的提高；
每個遙信點(diǎn)可以進(jìn)行個性化延時去抖動設(shè)置，對各類型接點(diǎn)開關(guān)量有很強(qiáng)的適應(yīng)性；與微機(jī)保護(hù)的通信支持完善，串口多，功能強(qiáng)大。
4．增強(qiáng)SCADA系統(tǒng)處理保護(hù)報(bào)文的功能
隨著微機(jī)保護(hù)的快速發(fā)展， SCADA系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)報(bào)文的智能化處理能力需要進(jìn)一步加強(qiáng)和完善，例如增加對保護(hù)報(bào)文的分類處理和屏蔽特定設(shè)備的特定報(bào)文的手段，以屏蔽大量類似“風(fēng)扇啟動"等的次要報(bào)文。

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