陳剛1，蔡澤祥2
（1．廣電公司廣州供電分公司北區(qū)供電局，廣東廣州510410；
2．華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東廣州510640）
摘 要：變電站RTU裝置在匯集遠(yuǎn)動(dòng)信息（包括遙信和微機(jī)保護(hù)報(bào)文）的過(guò)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，對(duì)其產(chǎn)生原因分別進(jìn)行了分析并提出了具體的改進(jìn)措施，在維護(hù)工作和工程中證明可行有效。
關(guān)鍵詞：RTU； 遙信； 微機(jī)保護(hù)報(bào)文
1 引言
隨著微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置廣泛投入使用，在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)報(bào)文和接點(diǎn)遙信量一樣，已經(jīng)成為遠(yuǎn)動(dòng)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(duì)開(kāi)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(dòng)作情況和自診斷信息，二者缺一不可，相輔相成。
因此，遠(yuǎn)動(dòng)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(cuò)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(cuò)誤、丟失和提高設(shè)備抗干擾能力等。
2 誤遙信的分析和改進(jìn)
在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，接點(diǎn)量遙信由設(shè)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(hù)裝置的出口信號(hào)、異常報(bào)警信號(hào)和非電氣量遙信。經(jīng)過(guò)分析，我們認(rèn)為導(dǎo)致接點(diǎn)量誤遙信有以下幾方面原因：
2．1 遙信電壓偏低導(dǎo)致誤遙信
在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)投運(yùn)初期，遙信回路采集電壓為直流24 V，在一段時(shí)間的運(yùn)行后，體現(xiàn)出以下不足：
a）遙信信號(hào)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(chǎng)運(yùn)行環(huán)境中時(shí)，信號(hào)回路上會(huì)感應(yīng)較強(qiáng)的干擾信號(hào)（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［1］。
b）繼電器觸點(diǎn)的工作電壓為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24 V電壓不能擊穿氧化層，則無(wú)法反映遙信變位［1］。
因此，在隨后的自動(dòng)化改造和工程中，我們開(kāi)始使用帶屏蔽的控制電纜，并將遙信電壓從直流24 V調(diào)整為直流220 V，對(duì)于運(yùn)行中的RTU設(shè)備，可利用一種直流220 V信號(hào)轉(zhuǎn)換端子板，將直流220 V降壓成直流24 V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(shí)減少?gòu)?qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。
2．2 二次系統(tǒng)自身原因?qū)е抡`遙信
由于部分無(wú)人值班變電站是在原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：
a）繼電器瞬動(dòng)觸點(diǎn)導(dǎo)致遙信丟失
在舊站遠(yuǎn)動(dòng)改造時(shí)，DX－4A／4XX系列信號(hào)繼電器兩對(duì)常動(dòng)觸點(diǎn)分別接入“掉牌未復(fù)歸”信號(hào)回路和中央信號(hào)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(yùn)行中，由于以下兩個(gè)原因，我們發(fā)現(xiàn)瞬動(dòng)觸點(diǎn)并不適合作為遙信輸出：其一，遙信同時(shí)采用常動(dòng)和瞬動(dòng)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(cuò)誤判斷，將瞬動(dòng)觸點(diǎn)遙信誤當(dāng)作遙信抖動(dòng)；其二，由于RTU裝置的遙信去抖動(dòng)延時(shí)不能單獨(dú)設(shè)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(xiàn)象較為嚴(yán)重。
b）斷路器設(shè)備輔助觸點(diǎn)工作異常［2］
斷路器開(kāi)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(dòng)部分可能會(huì)出現(xiàn)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(duì)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(dǎo)致遙信的誤動(dòng)、拒動(dòng)或頻繁抖動(dòng)。
此外，一些型號(hào)的110 kVSF6開(kāi)關(guān)的輔助氣體密度繼電器誤動(dòng)現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致了“SF6壓力低”誤遙信頻繁誤發(fā)，最嚴(yán)重時(shí)一小時(shí)誤發(fā)34次。
c）遙控復(fù)歸導(dǎo)致遙信抖動(dòng)
當(dāng)無(wú)人值班變電站中央信號(hào)掉牌時(shí)，調(diào)度員有時(shí)需要遙控復(fù)歸中央信號(hào)，當(dāng)調(diào)度員確認(rèn)變電站發(fā)出的信號(hào)，對(duì)站端中央信號(hào)回路進(jìn)行復(fù)歸時(shí)，站內(nèi)所有信號(hào)繼電器復(fù)歸線圈均通電動(dòng)作。DX－4A／4XX系列信號(hào)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(shí)不帶電，通電時(shí)則動(dòng)作復(fù)歸繼電器。線圈動(dòng)作有可能令觸點(diǎn)產(chǎn)生誤動(dòng)，產(chǎn)生誤遙信。
針對(duì)上述現(xiàn)象，我們加強(qiáng)了和繼保部門(mén)的溝通，協(xié)助對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)：
1）逐步將DX－4A／4XX系列信號(hào)繼電器更換為具有三對(duì)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。
2）及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤動(dòng)頻繁的輔助氣體密度繼電器和在遙控復(fù)歸中央信號(hào)時(shí)誤動(dòng)的信號(hào)繼電器并進(jìn)行更換。
3）明確信號(hào)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。
3 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的串行通訊，是一項(xiàng)新事物、新技術(shù)，總存在一些不足之處，需要不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新。在運(yùn)行和維護(hù)工作中，有以下二點(diǎn)不足：
3．1 微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)存在缺陷
a）某型號(hào)保護(hù)的通訊管理器存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷，當(dāng)接入事件打印機(jī)時(shí)，與RTU的通訊很容易死機(jī)，需要運(yùn)行人員頻繁重啟。
b）某些微機(jī)保護(hù)在開(kāi)關(guān)分合閘時(shí)，有“控制回路斷線”信號(hào)發(fā)出。原因就是在開(kāi)關(guān)變位時(shí)，輔助觸點(diǎn)轉(zhuǎn)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）瞬間均失電，導(dǎo)致誤發(fā)“控制回路斷線”信號(hào)。
c）保護(hù)裝置未提供各個(gè)報(bào)文發(fā)送的軟開(kāi)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(guò)濾掉無(wú)用報(bào)文。特別類似“風(fēng)扇啟動(dòng)”之類的次要報(bào)文，完全可以予以過(guò)濾，避免大量次要報(bào)文涌入調(diào)度系統(tǒng)，影響了SCADA系統(tǒng)運(yùn)行和調(diào)度員的正常工作。
3．2 RTU缺乏對(duì)保護(hù)通訊的有效監(jiān)控
微機(jī)保護(hù)發(fā)送正確報(bào)文至調(diào)度SCADA系統(tǒng)，必須保證通訊鏈路的正常工作，這里包含了：
a）通訊管理器與本屏微機(jī)保護(hù)之間的上下行通訊；
b）RTU與各屏的通訊管理器之間的上下行通訊。
當(dāng)上行通道出錯(cuò)時(shí)，保護(hù)報(bào)文無(wú)法發(fā)送至調(diào)度端顯示。當(dāng)下行通道不通時(shí)，由于微機(jī)保護(hù)裝置無(wú)法接受RTU的對(duì)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致報(bào)文中保護(hù)動(dòng)作時(shí)間參數(shù)不對(duì)，無(wú)法對(duì)應(yīng)相應(yīng)開(kāi)關(guān)的遙信變位時(shí)間。
因此，RTU裝置應(yīng)該能完全監(jiān)控通訊鏈路的工作狀態(tài)并發(fā)送相應(yīng)信息至調(diào)度SCADA系統(tǒng)。
我局一批早期投運(yùn)的微機(jī)保護(hù)裝置，由于通訊管理器無(wú)法統(tǒng)計(jì)本屏內(nèi)微機(jī)保護(hù)的通訊狀況并上傳RTU，導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法對(duì)整個(gè)通訊鏈路進(jìn)行監(jiān)控，特別是對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的監(jiān)視。在1999年8月10日，神山站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(hào)，幸虧運(yùn)行班巡站人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免了保護(hù)越級(jí)事故的發(fā)生。
3．3 改進(jìn)措施
對(duì)于以上不足和缺憾，以下的措施是有效而且必要的：
a）注重設(shè)備的科學(xué)選型和廠家售后服務(wù)
在選型時(shí)，注意微機(jī)保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行可靠性，與遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備（站端RTU和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)）的通訊、數(shù)據(jù)接口的成熟和完善。特別是強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)對(duì)站端設(shè)備各通訊端口運(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(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，人員流動(dòng)也頻繁。因此，要求廠家保證提供長(zhǎng)期技術(shù)支持和備品更換也是很重要的。
b）運(yùn)行中的設(shè)備的改進(jìn)和完善
對(duì)于運(yùn)行中的設(shè)備，應(yīng)該督促?gòu)S家及時(shí)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(kāi)關(guān)。
如果某些缺陷短期內(nèi)確實(shí)無(wú)法解決，必須采取其它“亡羊補(bǔ)牢”的措施，對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)視保護(hù)裝置運(yùn)行的缺陷，我們專門(mén)接入一對(duì)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(duì)保護(hù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視。
c）RTU裝置的更新?lián)Q代
除了以上因素，RTU裝置的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行也很重要。通過(guò)近年來(lái)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(hào)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)壯，具備雙總控自動(dòng)切換，各模塊之間采用CANBUS通訊。與單主機(jī)，采用串行總線的早期產(chǎn)品相比，可靠性有了數(shù)量級(jí)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(shè)置，對(duì)各類型接點(diǎn)開(kāi)關(guān)量有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
與微機(jī)保護(hù)的通訊支持完善，串口多，功能強(qiáng)大。
d）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(duì)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(duì)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(dòng)”等的次要報(bào)文。
4 結(jié)論
綜上所述，遠(yuǎn)動(dòng)事件信息的準(zhǔn)確采集決定于信息源（電磁保護(hù)設(shè)備和微機(jī)保護(hù)及自動(dòng)裝置）、RTU裝置的可靠工作，遠(yuǎn)動(dòng)裝置和二次設(shè)備的良好匹配以及功能的不斷完善和擴(kuò)展。
通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行上述完善和改進(jìn)，北區(qū)供電局遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的遙信和微機(jī)保護(hù)運(yùn)行準(zhǔn)確率有了很大提高，極大減輕了變電和調(diào)度運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。
目前，隨著越來(lái)越多的新技術(shù)也投入使用，變電站建設(shè)已經(jīng)完全按綜合自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，對(duì)信息量的準(zhǔn)確采集提出了更高的要求。這就對(duì)廣大遠(yuǎn)動(dòng)和繼保專業(yè)人員提出了更高的要求。因此，我們不但在思想上，在新專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和分析能力提高上也必須與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)不斷提高專業(yè)技術(shù)水平，保障電力系統(tǒng)自動(dòng)化的真正可靠實(shí)現(xiàn)。
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