程秀娟，廖烽然（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東　煙臺(tái)　264001）

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變電站自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試優(yōu)化研究

程秀娟，廖烽然
（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司煙臺(tái)供電公司，山東煙臺(tái)264001）

摘要：隨著“大運(yùn)行”體系建設(shè)深入推進(jìn)，變電站自動(dòng)化設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)分散監(jiān)控到大規(guī)模集中監(jiān)控的轉(zhuǎn)變，自動(dòng)化調(diào)試作為自動(dòng)化設(shè)備能否投入運(yùn)行的最后一道關(guān)卡，調(diào)試質(zhì)量至關(guān)重要。針對(duì)調(diào)試現(xiàn)狀，通過(guò)改進(jìn)變電站RTU運(yùn)行方式、規(guī)范調(diào)試作業(yè)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)遍及主站每套系統(tǒng)、每條通道、每臺(tái)RTU的冗余調(diào)試，保證變電站RTU與調(diào)度主站的可靠通信、上下行數(shù)據(jù)正確、穩(wěn)定傳輸，調(diào)試后的廠站信息滿足正確性和完整性要求，從根源消除信息誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象，優(yōu)化提升了監(jiān)控信息的感知能力。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化調(diào)試；RTU雙主運(yùn)行；冗余調(diào)試；優(yōu)先級(jí)；正常方式

0　引言

為使變電站的設(shè)備向主站系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)一一對(duì)應(yīng)，變電站自動(dòng)化設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱RTU）與調(diào)度端SCADA系統(tǒng)之間需進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試。調(diào)試工作中，應(yīng)保證變電站RTU與調(diào)度主站的可靠通信、上下行數(shù)據(jù)正確、穩(wěn)定傳輸，整個(gè)調(diào)試工作結(jié)束之后，調(diào)度端能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)該地區(qū)電網(wǎng)所有變電站有效、可靠監(jiān)控。顯然，自動(dòng)化調(diào)試是自動(dòng)化系統(tǒng)能否投入運(yùn)行的最后一次全面檢驗(yàn)，是保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的步驟。

然而目前的調(diào)試環(huán)節(jié)因受現(xiàn)場(chǎng)RTU配置的限制，為達(dá)到一定冗余等因素導(dǎo)致調(diào)試存在諸多問(wèn)題，譬如調(diào)試好的廠站仍然存在信息漏發(fā)、信息誤發(fā)、數(shù)據(jù)跳變、遙控失敗、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c實(shí)際不符等問(wèn)題，嚴(yán)重影響調(diào)控業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，從改進(jìn)RTU運(yùn)行方式、規(guī)范調(diào)試作業(yè)機(jī)制方面出發(fā)，從根本上改善調(diào)試作業(yè)的現(xiàn)狀，確保調(diào)試的正確性和完整性，同時(shí)，極大地提升了調(diào)試效率。

1　現(xiàn)狀分析

廠站調(diào)試涉及三大方面，一是自動(dòng)化主站系統(tǒng)，二是通道系統(tǒng)，三是RTU。

1.1主站現(xiàn)狀

在“大運(yùn)行”體系下，自動(dòng)化主站建成了多套系統(tǒng)，包括：一是針對(duì)于輸電網(wǎng)的地縣“一體化”主、備調(diào)度控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“一體化”主備系統(tǒng)），二是針對(duì)于配電網(wǎng)的地縣配電自動(dòng)化系統(tǒng)，地縣配電自動(dòng)化系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，非地縣“一體化”；“一體化”主備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的范圍是針對(duì)于電網(wǎng)的主網(wǎng)即輸電網(wǎng)，不包含配電網(wǎng)，地縣有相互獨(dú)立的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。“一體化”主備系統(tǒng)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)地縣直屬相關(guān)變電站信息均采集，其中配電自動(dòng)化系統(tǒng)僅采集10 kV出線相關(guān)信息［1］。

1.2通道現(xiàn)狀

前置系統(tǒng)通道，是其通過(guò)TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與RTU之間建立Socket邏輯網(wǎng)絡(luò)鏈路，即主站與RTU之間通過(guò)上述邏輯關(guān)系建立的虛回路（以下簡(jiǎn)稱通道），不同于物理通道［2-3］。一般一個(gè)實(shí)體RTU與“一體化”前置系統(tǒng)之間僅建立一條鏈路即一個(gè)通道，如廠站雙RTU配置就是2個(gè)通道，當(dāng)然，在RTU網(wǎng)口足夠、數(shù)據(jù)網(wǎng)滿足要求的情況下，一個(gè)RTU也可以建立多條邏輯鏈路［4-5］，比如省調(diào)500 kV雙RTU廠站就與省主、備調(diào)之間建立了8條通道鏈路。此外，RTU還綁定配電自動(dòng)化系統(tǒng)2個(gè)通道鏈路，因此，對(duì)于地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)講，主站3套系統(tǒng)與變電站2 臺(tái)RTU之間建立了多達(dá)10條的通道鏈路。

1.3分站現(xiàn)狀

地縣直屬變電站的RTU有主備運(yùn)行和單機(jī)運(yùn)行等方式。其中220 kV變電站的RTU均為雙機(jī)，運(yùn)行方式為主備運(yùn)行；110 kV變電站的RTU有不少是單機(jī)運(yùn)行；35 kV變電站大部分是單機(jī)運(yùn)行。在大運(yùn)行體制下，保證信息的實(shí)時(shí)性、一致性、正確性、安全性，不分電壓等級(jí)都很重要［5］。所以主備運(yùn)行和單機(jī)運(yùn)行的廠站不可避免地存在缺陷。

2　調(diào)試存在的問(wèn)題

由于主站系統(tǒng)多、變電站RTU不止一臺(tái)以及通道鏈路的高度冗余化，自動(dòng)化與現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行調(diào)試時(shí)要求較多。一是主站各套系統(tǒng)都要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一一調(diào)試，主站“一體化”系統(tǒng)有主備之分，聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)也有主備之別，即2套系統(tǒng)都要與現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)，另外配電自動(dòng)化系統(tǒng)也要與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，確保其通信可靠；二是2臺(tái)RTU都要調(diào)試，保證每臺(tái)RTU信息上行正確；三是主站與RTU之間的每條通道鏈路都要進(jìn)行可靠調(diào)試，確保每條虛回路都能正確傳送數(shù)據(jù)。然而目前的調(diào)試遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到遍及每套系統(tǒng)、每臺(tái)RTU和每條通道的冗余調(diào)試，導(dǎo)致RTU與主站之間的調(diào)試不能滿足正確性、完整性等要求［6-7］。

2.1主站各系統(tǒng)未達(dá)到冗余調(diào)試

調(diào)度自動(dòng)化主調(diào)系統(tǒng)、備調(diào)系統(tǒng)以及配電自動(dòng)化系統(tǒng)都應(yīng)與RTU建立可靠通信。而目前的調(diào)試做法是只進(jìn)行主調(diào)系統(tǒng)與RTU的調(diào)試，沒(méi)有進(jìn)行備調(diào)系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)與RTU之間的逐一調(diào)試，沒(méi)有建立主站各套系統(tǒng)與廠站RTU協(xié)同調(diào)試的工作機(jī)制，經(jīng)常出現(xiàn)同一變電站發(fā)送主站各系統(tǒng)數(shù)據(jù)不一致的情況。

2.2每條通道未達(dá)到冗余調(diào)試

一般情況下，變電站RTU與主站系統(tǒng)之間通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建立了多條通信鏈路，尤其是重要廠站，其鏈路冗余度更高。理論上講，應(yīng)確保每條鏈路都能實(shí)現(xiàn)RTU與主站之間的正常通信才算調(diào)試完成。而目前調(diào)試的做法是只調(diào)試RTU和主站系統(tǒng)之間的一條鏈路，沒(méi)有切換至其他通道進(jìn)行調(diào)試，這種調(diào)試方式只能保證RTU與主站系統(tǒng)之間的一條鏈路通信正常，不能保證其余鏈路都能實(shí)現(xiàn)正常通信，沒(méi)有發(fā)揮多鏈路配置的優(yōu)越性，降低了RTU與主站通信的冗余度，一旦這條經(jīng)過(guò)調(diào)試的鏈路出現(xiàn)異?；蛑袛啵枰獑⒂闷渌溌愤M(jìn)行通信時(shí)，將無(wú)法保證其他鏈路能夠正常啟用。

2.3每臺(tái)RTU未達(dá)到冗余調(diào)試

絕大多數(shù)變電站具備2臺(tái)RTU，由于現(xiàn)場(chǎng)RTU的配置復(fù)雜，任何一個(gè)裝置參數(shù)配置不當(dāng)就會(huì)造成RTU運(yùn)行異常，并且很難保證2臺(tái)RTU采集的變電站信息一致，為保證RTU配置正確、組態(tài)一致，應(yīng)分別調(diào)試2臺(tái)RTU。而當(dāng)前的調(diào)試方式是只進(jìn)行1臺(tái)RTU與主站之間的調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有切換RTU主備機(jī)，沒(méi)有做到2臺(tái)RTU分別與主站調(diào)試。當(dāng)需要新增間隔、信號(hào)或1臺(tái)RTU故障，需要切至另1臺(tái)RTU（備）運(yùn)行時(shí)，備RTU由于沒(méi)有提前與主站進(jìn)行調(diào)試，無(wú)法保證其能正常采集數(shù)據(jù)、正確與主站建立通信，這種情況經(jīng)常導(dǎo)致主站接收數(shù)據(jù)全部變零、遙測(cè)量出現(xiàn)很大的跳變、遙信異常、遙控不成功以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c實(shí)際運(yùn)行方式不符等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響調(diào)控業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4各系統(tǒng)點(diǎn)表信息不一致

變電站RTU與主站調(diào)試的監(jiān)控信息表不夠規(guī)范，缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控信息點(diǎn)表模板，主備系統(tǒng)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)各自制定監(jiān)控信息點(diǎn)表，造成管理混亂。

鑒于以上現(xiàn)象，要想從根本上改變現(xiàn)狀，一是建議改進(jìn)RTU的運(yùn)行方式，由目前的主備運(yùn)行方式改為雙主運(yùn)行方式，提高2臺(tái)RTU分別與主站調(diào)試的可操作性，便于主站在線監(jiān)視2臺(tái)RTU的運(yùn)行情況，有效避免數(shù)據(jù)跳變，提升數(shù)據(jù)的可靠性［8-9］。二是規(guī)范調(diào)試流程和提高遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試作業(yè)質(zhì)量，強(qiáng)化冗余調(diào)試，保證調(diào)試的正確性和完整性。

3　改進(jìn)RTU運(yùn)行方式

3.1推行RTU雙主運(yùn)行方式

變電站與主站系統(tǒng)之間通信，嚴(yán)格按照入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)雙主運(yùn)行模式，將會(huì)很大程度上提高通信可靠性和冗余度，2臺(tái)RTU雙機(jī)并列運(yùn)行，不分主備，同時(shí)與主站系統(tǒng)通信，至于誰(shuí)做主運(yùn)行，由主站決定，主站可根據(jù)RTU通信情況自動(dòng)切換其運(yùn)行方式，也可以人工切換，解決了現(xiàn)場(chǎng)切記操作性差的難題。

主站可通過(guò)前置系統(tǒng)，檢測(cè)雙RTU實(shí)時(shí)采樣斷面的一致性，實(shí)現(xiàn)同步采樣驗(yàn)證，提高源端數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性，保證電網(wǎng)“大數(shù)據(jù)”質(zhì)量。

3.2固化RTU跟隨主備系統(tǒng)的運(yùn)行方式

主站可以通過(guò)設(shè)定RTU通信優(yōu)先級(jí)，正常運(yùn)行方式下，可以將2臺(tái)RTU分別“綁定”在“一體化”主備系統(tǒng)上，2臺(tái)RTU并列運(yùn)行、相互配合、分工明確，便于運(yùn)維管理，如圖1所示。1、2、3、4表示RTU與主備系統(tǒng)建立的4條通道，5表示主備系統(tǒng)之間可以相互轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

在正常方式下，“一體化”系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置通信優(yōu)先級(jí)，使RTU1跟主系統(tǒng)運(yùn)行（對(duì)應(yīng)圖1通道1），RTU2跟備系統(tǒng)運(yùn)行（對(duì)應(yīng)圖1通道2）；在異常方式下，“一體化”系統(tǒng)根據(jù)通信情況可以自動(dòng)切換RTU運(yùn)行方式，使，使RTU1跟備系統(tǒng)運(yùn)行（對(duì)應(yīng)圖1通道3），RTU2跟主系統(tǒng)運(yùn)行（對(duì)應(yīng)圖1通道4）。在正常方式下，自動(dòng)化調(diào)試工作很簡(jiǎn)單，RTU1和主系統(tǒng)調(diào)試，RTU2和備系統(tǒng)調(diào)試，不用再交互調(diào)試。因?yàn)橹鱾湎到y(tǒng)程序一致、功能一致、數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)表一致，理論上垂直調(diào)試正確，交互調(diào)試也應(yīng)正確。由此可見(jiàn)，RTU雙主運(yùn)行，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)和主站自動(dòng)化調(diào)試工作量，減輕工作壓力，達(dá)到了事半功倍的效果［10-11］。

圖1　 RTU和主備系統(tǒng)連接方式

4　規(guī)范調(diào)試作業(yè)機(jī)制

4.1新上廠站RTU三遙調(diào)試

自動(dòng)化人員在主站廠站上掛調(diào)試牌。在RTU約定優(yōu)先級(jí)的運(yùn)行情況下，在主備系統(tǒng)上分別調(diào)試一遍（遙控、遙調(diào)都要調(diào)一遍，遙信和遙測(cè)分站做一次，同時(shí)在主備系統(tǒng)上核對(duì)），然后人工在主備系統(tǒng)前置界面分別切換運(yùn)行方式，分別再調(diào)試一遍。調(diào)試完成，人工在主備系統(tǒng)前置界面分別切換運(yùn)行方式，回到優(yōu)先級(jí)約定狀態(tài)，調(diào)試流程如圖2所示。

圖2　調(diào)試流程

4.2新上間隔RTU三遙調(diào)試

自動(dòng)化人員在主站線路間隔上掛調(diào)試牌。在RTU約定優(yōu)先級(jí)的運(yùn)行情況下，在主備系統(tǒng)上分別調(diào)試一遍（遙控都要調(diào)一遍，遙信和遙測(cè)分站做一次，同時(shí)在主備系統(tǒng)上核對(duì)），然后人工在主備系統(tǒng)前置界面分別切換運(yùn)行方式，分別再調(diào)試一遍。調(diào)試完成，人工在主備系統(tǒng)前置界面分別切換運(yùn)行方式，回到優(yōu)先級(jí)約定狀態(tài)。

4.3站端RTU數(shù)據(jù)庫(kù)下裝

主站廠站不需掛調(diào)試牌，分站運(yùn)檢人員在與主站自動(dòng)化值班人員聯(lián)系，確認(rèn)主調(diào)系統(tǒng)的備機(jī)是RTU2后，拔掉RTU2與通信系統(tǒng)的網(wǎng)線，下裝RTU2，完成后重新啟動(dòng)，檢查無(wú)誤后，與自動(dòng)化人員聯(lián)系，恢復(fù)RTU2與通信系統(tǒng)網(wǎng)線，自動(dòng)化人員查看備調(diào)系統(tǒng)（RTU2作主）的本站數(shù)據(jù)或在主調(diào)系統(tǒng)的前置界面查看RTU2的數(shù)據(jù)，正常后，分站運(yùn)檢人員拔掉RTU1與通信系統(tǒng)的網(wǎng)線，下裝RTU1，完成后重新啟動(dòng)，檢查無(wú)誤后，與自動(dòng)化人員聯(lián)系，恢復(fù)RTU1與通信系統(tǒng)網(wǎng)線，自動(dòng)化人員查看主調(diào)系統(tǒng)（RTU1作主）本站數(shù)據(jù)。

4.4夜間RTU異常需重啟的情況

夜間由于RTU原因?qū)е履硞€(gè)變電站數(shù)據(jù)成批量不正常，現(xiàn)場(chǎng)需要重啟RTU時(shí)，主站廠站不需掛調(diào)試牌，運(yùn)檢人員拔下任意一臺(tái)RTU的網(wǎng)線，重啟此RTU，重啟成功，插好網(wǎng)線，與監(jiān)控人員聯(lián)系，確認(rèn)數(shù)據(jù)正常后，監(jiān)控人員取消人工置入，取消對(duì)端代替，運(yùn)檢人員拔下另一臺(tái)RTU的網(wǎng)線，重啟之，重啟成功，插好網(wǎng)線。如果處理不好繼續(xù)保持對(duì)端代替和人工置入，待廠家來(lái)人處理。

4.5驗(yàn)證雙通道數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)一致性

在調(diào)試的過(guò)程中，要通過(guò)主備前置系統(tǒng)人機(jī)界面高度關(guān)注雙通道數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)一致性，驗(yàn)證雙RTU是否能夠同步采樣，重點(diǎn)關(guān)注實(shí)時(shí)變化遙信的一致性，更要重點(diǎn)關(guān)注開(kāi)關(guān)遙信實(shí)時(shí)上傳的一致性，一旦發(fā)現(xiàn)有不一致實(shí)時(shí)變化的情況，要中斷調(diào)試，責(zé)令現(xiàn)場(chǎng)一查到底，直到問(wèn)題徹底解決為止。因此，廠站調(diào)試工作，特別是新建廠站的調(diào)試，人員配置要到位。

4.6高度重視SOE

在調(diào)試過(guò)程之中，高度重視SOE，變化遙信數(shù)據(jù)必定伴隨SOE，反之有SOE必定有變化遙信，二者缺一不可。主站未收到SOE或變化遙信，應(yīng)終止調(diào)試，責(zé)令現(xiàn)場(chǎng)一查到底，直至徹底解決為止；高度重視保護(hù)出口動(dòng)作、間隔事故總、全站事故總或220 kV事故總等，保護(hù)出口動(dòng)作必然伴隨間隔事故總、全站事故總或220 kV事故總動(dòng)作。保護(hù)出口動(dòng)作，三者之一沒(méi)有動(dòng)作，應(yīng)終止調(diào)試，責(zé)令現(xiàn)場(chǎng)徹查解決才能繼續(xù)調(diào)試，且在做保護(hù)出口動(dòng)作聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)之前，現(xiàn)場(chǎng)須保持事故總信號(hào)處于復(fù)歸狀態(tài)，事故總處于動(dòng)作狀態(tài)不能進(jìn)行保護(hù)出口聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)。

4.7統(tǒng)一監(jiān)控信息點(diǎn)表

統(tǒng)一監(jiān)控信息點(diǎn)表，不同廠家、型號(hào)的RTU點(diǎn)表必須按照統(tǒng)一的模板定制，遙測(cè)系數(shù)的處理也要規(guī)范，遙測(cè)滿碼值必須是32767。務(wù)必做到主站各系統(tǒng)與RTU監(jiān)控信息點(diǎn)表的一致性，規(guī)范點(diǎn)表信息管理，從管理上強(qiáng)化作業(yè)流程，務(wù)必做到主站每一套系統(tǒng)都要與RTU進(jìn)行聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。

4.8做好調(diào)試記錄

調(diào)試涉及的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要有詳實(shí)的作業(yè)過(guò)程和管理記錄，主分站調(diào)試記錄形成閉環(huán)管控。形成檔案資料為日后發(fā)生故障提供依據(jù)，同時(shí)也增加了注意事項(xiàng)，為新調(diào)試員增加了第一手材料，方便其對(duì)設(shè)備的了解以及對(duì)方法的掌握。首先，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的記錄，一定要記錄RTU的生產(chǎn)廠家及型號(hào)，方便對(duì)設(shè)備的了解，也方便對(duì)設(shè)備的維修處理；其次，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障要明確記錄，出現(xiàn)故障時(shí)設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)如何，是如何修好或調(diào)試好，解除故障后的工作狀態(tài)或生產(chǎn)質(zhì)量如何都要明確記錄。

5　結(jié)語(yǔ)

采取技術(shù)手段，推行RTU雙主運(yùn)行方式，從根本上解決了現(xiàn)場(chǎng)切換RTU操作性差、易發(fā)生數(shù)據(jù)跳變等問(wèn)題，提升數(shù)據(jù)的源端可靠性。建立固化作業(yè)方式，達(dá)到主站、通道、RTU之間多重冗余調(diào)試，從根本上保證調(diào)試的正確性和完整性。調(diào)試后廠站能夠可靠響應(yīng)調(diào)控操作，有效減少了信息誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象，優(yōu)化提升了監(jiān)控信息的感知能力，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的可控、能控、在控。

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Optim ization Study of Substation Automation Equipment Debugging

CHENG Xiujuan，LIAO Fengran
（S tate Grid Yantai Electric Power Supply Company，Yantai 264001，China）

Abstract:With the devolpment of“big run”system construction，the supervisory control mode of substation automation equipment is changed from distributed monitoring to large-scale centralized monitoring．As the last hurdle of the automation device operation，debugging is very important．In view of the existing situation，redundancy debugging of every master system，channel and RTU is applied by improving RTU operation mode and normalizing debugging mechanism，which ensured communications reliable and correct and transmission stable between RTU and master scheduling．After the debugging，the factory information meets requirements of correctness and completeness，and the phenomenon of information false positives and omission is eliminated，which promoted the perception of monitoring information．

Key words:automated debugging；RTU double main run；redundancy debugging；priority；normal way

中圖分類號(hào)：TM762

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-9904（2016）02-0027-04

收稿日期：2015-09-29

作者簡(jiǎn)介：

程秀娟（1986），女，主要從事調(diào)度自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)信息處理方面的研究工作。