RTU信息采集的分析和改進(jìn)

變電站RTU裝置在匯集遠動(dòng)信息（包括遙信和微機保護報文）的過(guò)程中，存在著(zhù)遙信誤發(fā)、漏發(fā)和微機保護報文異常、丟失的現象，文章對其產(chǎn)生原因分別進(jìn)行了詳細地分析，并具體提出了相應的改進(jìn)措施.經(jīng)維護實(shí)踐證明，這些措施有力地提高了接點(diǎn)量遙信和微機保護報文的準確率，是行之有效的。
隨著(zhù)微機保護和自動(dòng)裝置的廣泛使用，在電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統中，微機保護報文和接點(diǎn)量遙信一樣，已經(jīng)成為遠動(dòng)事件信息的重要組成部分。
遙信量反映變電站設備的實(shí)際運行狀態(tài)，調度員以此為依據對開(kāi)關(guān)進(jìn)行遙控操作。微機保護報文則反映微機裝置的保護動(dòng)作情況和自診斷信息，二者缺一不可，相輔相承。
因此，遠動(dòng)系統準確地反映變電站運行狀態(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，包括：減少遙信誤發(fā)、漏發(fā)，減少微機保護報文錯誤、丟失和提高設備抗干擾能力等。
一、誤遙信的原因分析和改進(jìn)
在遠動(dòng)系統中，接點(diǎn)量遙信由設備的無(wú)源空接點(diǎn)接入RTU裝置，通常包括斷路器開(kāi)關(guān)量、電磁繼電保護裝置的出口信號、異常報警信號和非電氣量遙信。經(jīng)過(guò)分析，認為導致接點(diǎn)量誤遙信有下面幾方面原因。
1. 遙信電壓偏低導致誤遙信
在遠動(dòng)系統投運初期，遙信回路采集電壓為直流24V，在一段時(shí)間的運行后，體現出以下不足：
（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，設備處于強電、磁場(chǎng)運行環(huán)境中時(shí)，信號回路上會(huì )感應較強的干擾信號（幅值大于24 V），產(chǎn)生誤遙信。在變電站事故環(huán)境下，回路感應產(chǎn)生干擾的機率更大。
（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觸點(diǎn)發(fā)生氧化或接觸不良現象，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(wú)法反映遙信變位。
因此，在隨后的自動(dòng)化改造和工程中開(kāi)始使用帶屏蔽的控制電纜，并將遙信電壓從直流24V調整為直流220V，對于運行中的RTU設備，可利用一種直流220號轉換端子板，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)接觸電阻增大導致的誤遙信，同時(shí)減少強電磁場(chǎng)的干擾。
2. 二次系統自身原因導致誤遙信
由于部分無(wú)人值班變電站是在原來(lái)有人值班變電站的基礎上改建的，原二次系統的一些欠缺以及設備運行的不穩定，導致了一定量的誤遙信。
（1） 繼電器瞬動(dòng)觸點(diǎn)導致遙信丟失
在舊站遠動(dòng)改造時(shí)，DX—4A /4XX系列信號繼電器2對常動(dòng)觸點(diǎn)分別接入“掉牌未復歸"信號回路和中央信號光字牌。遙信觸點(diǎn)只能使用瞬動(dòng)觸點(diǎn)作為遙信源。
實(shí)際運行中，我們發(fā)現瞬動(dòng)觸點(diǎn)并不適合作為遙信輸出，主要原因：（1）遙信同時(shí)采用常動(dòng)和瞬動(dòng)觸點(diǎn)，不利于調度員正確掌握系統運行狀態(tài)，容易作出錯誤判斷，將瞬動(dòng)觸點(diǎn)遙信誤當作遙信抖動(dòng)；（2）由于RTU裝置的遙信去抖動(dòng)延時(shí)不能單獨設置和瞬動(dòng)觸點(diǎn)氧化等多種因素干擾，接入瞬動(dòng)觸點(diǎn)的遙信量丟失現象較為嚴重。
（2） 斷路器設備輔助觸點(diǎn)工作異常
斷路器開(kāi)關(guān)遙信，一般取自操作機構的輔助觸點(diǎn)，當斷路器操作一定次數以后，輔助觸點(diǎn)的機械傳動(dòng)部分可能會(huì )出現間隙；開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)的振動(dòng)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(huì )造成接觸不良，使其在接觸的過(guò)程中可能時(shí)斷時(shí)通。以上三種原因都有可能導致遙信的誤動(dòng)、拒動(dòng)或頻繁抖動(dòng)。
此外，一些型號的110kVSF6開(kāi)關(guān)的輔助氣體密度繼電器誤動(dòng)現象嚴重，導致了“SF6壓力低"，誤遙信頻繁誤發(fā)，zui嚴重時(shí)誤發(fā)頻度可達28次/h。
（3） 遙控復歸導致遙信抖動(dòng)
當無(wú)人值班變電站中央信號掉牌時(shí)，調度員有時(shí)需要遙控復歸中央信號。當調度員確認，變電站發(fā)出的信號對站端中央信號回路進(jìn)行復歸時(shí)，站內所有信號繼電器復歸線(xiàn)圈均通電動(dòng)作。DX - 4A /4XX系列信號繼電器屬于電磁脫鉤型機械結構，復歸線(xiàn)圈正常時(shí)不帶電，通電時(shí)則動(dòng)作復歸繼電器。線(xiàn)圈動(dòng)作有可能令觸點(diǎn)產(chǎn)生誤動(dòng)和誤遙信。針對上述現象，我們加強了和繼保部門(mén)的溝通，協(xié)助對二次系統進(jìn)行了相應的改進(jìn)。
逐步將DX-4A/4XX系列信號繼電器更換為具有3對常動(dòng)觸點(diǎn)的同系列繼電器，取消瞬動(dòng)觸點(diǎn)作為遙信源。 及時(shí)發(fā)現誤動(dòng)頻繁的輔助氣體密度繼電器和在遙控復歸中央信號時(shí)誤動(dòng)的信號繼電器，并進(jìn)行更換。明確信號觸點(diǎn)維護的責任，加強繼電器觸點(diǎn)和斷路器輔助觸點(diǎn)的維護，保證遙信的可靠變位。
二、對微機保護誤報文的分析和改進(jìn)
微機保護與RTU的串行通信，是一項新技術(shù)，因此，必然存在一些不足，需要不斷地改進(jìn)和創(chuàng )新。
（1） 微機保護設計存在缺陷
某型號保護的通信管理器存在嚴重的設計缺陷，當接入事件打印機時(shí)，與RTU的通信很容易死機，需要運行人員頻繁重啟。
某些微機保護在開(kāi)關(guān)分合閘時(shí)，有“控制回路斷線(xiàn)"信號發(fā)出。原因就是在開(kāi)關(guān)變位時(shí)，輔助觸點(diǎn)轉換的時(shí)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，導致誤發(fā)“控制回路斷線(xiàn)"信號。
保護裝置未提供各個(gè)報文發(fā)送的軟開(kāi)關(guān)，以方便維護人員根據實(shí)際運行進(jìn)行設置，過(guò)濾掉無(wú)用報文。特別類(lèi)似“風(fēng)扇啟動(dòng)"之類(lèi)的次要報文，*可以予以過(guò)濾，避免大量次要報文涌入調度系統，影響了SCA2DA系統運行和調度員的正常工作。
（2） RTU 缺乏對保護通信的有效監控 微機保護發(fā)送正確報文至調度SCADA 系統，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保護之間的上、下行通信；
（2）RTU與各屏的通信管理器之間的上、下行通信。
當上行通道出錯時(shí)，保護報文無(wú)法發(fā)送至調度端顯示。當下行通道不通時(shí)，由于微機保護裝置無(wú)法接受RTU的對時(shí)，會(huì )導致報文中保護動(dòng)作時(shí)間參數不對，無(wú)法對應相應開(kāi)關(guān)的遙信變位時(shí)間。
因此， RTU裝置應該能*監控通信鏈路的工作狀態(tài)，并發(fā)送相應信息至調度SCADA系統。
山東利津局一批早期投運的微機保護裝置，由于通信管理器無(wú)法統計本屏內微機保護的通信狀況并上傳RTU，導致遠動(dòng)系統無(wú)法對整個(gè)通信鏈路進(jìn)行監控，特別是對微機保護裝置的監視。在2000 年9 月25日，利津站F11微機保護發(fā)生故障，但是調度系統卻未收到信號，幸虧運行班巡站人員及時(shí)發(fā)現，避免了保護越級事故的發(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 注重設備的科學(xué)選型和廠(chǎng)家售后服務(wù)
在選型時(shí)，注意微機保護設備的運行可靠性，與遠動(dòng)設備（站端RTU和變電站自動(dòng)化系統）的通信、數據接口的穩定和完善，特別是強調實(shí)現對站端設備各通信端口運行狀態(tài)的監視。目前生產(chǎn)微機保護裝置的廠(chǎng)家競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，人員流動(dòng)也頻繁。因此，要求廠(chǎng)家保證提供長(cháng)期和備品更換，也是很重要的。
② 運行中設備的改進(jìn)和完善
對于運行中的設備，應該督促廠(chǎng)家及時(shí)改進(jìn)。例如，在廠(chǎng)家積極改進(jìn)下，ISA-1H 保護已經(jīng)解決了誤發(fā)“控制回路斷線(xiàn)"的缺陷，并提供了“控制回路斷線(xiàn)"報文發(fā)送的軟開(kāi)關(guān)。如果某些缺陷短期內確實(shí)無(wú)法解決，必須采取其他“亡羊補牢"的措施，對于自動(dòng)化系統無(wú)法監視保護裝置運行的缺陷，我們專(zhuān)門(mén)接入一對反映保護運行狀態(tài)的接點(diǎn)遙信量至RTU，實(shí)現對保護運行狀態(tài)的監視。
③ RTU裝置的更新?lián)Q代
除了以上因素，RTU裝置的設計也對穩定運行很重要。通過(guò)近年來(lái)的計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶(hù)不斷提出建議，新安裝和投運的新型號的RTU性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，主要表現在：
系統強大，具備雙總控自動(dòng)切換，各模塊之間采用CANBUS通信，與單主機，采用串行總線(xiàn)的早期產(chǎn)品相比，可靠性有了明顯的提高；
每個(gè)遙信點(diǎn)可以進(jìn)行個(gè)性化延時(shí)去抖動(dòng)設置，對各類(lèi)型接點(diǎn)開(kāi)關(guān)量有很強的適應性；與微機保護的通信支持完善，串口多，功能強大。
4．增強SCADA系統處理保護報文的功能
隨著(zhù)微機保護的快速發(fā)展， SCADA系統對微機保護報文的智能化處理能力需要進(jìn)一步加強和完善，例如增加對保護報文的分類(lèi)處理和屏蔽特定設備的特定報文的手段，以屏蔽大量類(lèi)似“風(fēng)扇啟動(dòng)"等的次要報文。

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