變電站自動化設備調試優化研究

程秀娟，廖烽然（國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東　煙臺　264001）

?

變電站自動化設備調試優化研究

程秀娟，廖烽然
（國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東煙臺264001）

摘要：隨著“大運行”體系建設深入推進，變電站自動化設備全面實現分散監控到大規模集中監控的轉變，自動化調試作為自動化設備能否投入運行的最后一道關卡，調試質量至關重要。針對調試現狀，通過改進變電站RTU運行方式、規范調試作業機制，實現遍及主站每套系統、每條通道、每臺RTU的冗余調試，保證變電站RTU與調度主站的可靠通信、上下行數據正確、穩定傳輸，調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、漏報現象，優化提升了監控信息的感知能力。

關鍵詞：自動化調試；RTU雙主運行；冗余調試；優先級；正常方式

0　引言

為使變電站的設備向主站系統傳輸的數據與遠動數據庫一一對應，變電站自動化設備（以下簡稱RTU）與調度端SCADA系統之間需進行遠動調試。調試工作中，應保證變電站RTU與調度主站的可靠通信、上下行數據正確、穩定傳輸，整個調試工作結束之后，調度端能夠實現對該地區電網所有變電站有效、可靠監控。顯然，自動化調試是自動化系統能否投入運行的最后一次全面檢驗，是保證系統安全可靠運行必不可少的步驟。

然而目前的調試環節因受現場RTU配置的限制，為達到一定冗余等因素導致調試存在諸多問題，譬如調試好的廠站仍然存在信息漏發、信息誤發、數據跳變、遙控失敗、網絡拓撲與實際不符等問題，嚴重影響調控業務的正常運轉。針對上述問題，從改進RTU運行方式、規范調試作業機制方面出發，從根本上改善調試作業的現狀，確保調試的正確性和完整性，同時，極大地提升了調試效率。

1　現狀分析

廠站調試涉及三大方面，一是自動化主站系統，二是通道系統，三是RTU。

1.1主站現狀

在“大運行”體系下，自動化主站建成了多套系統，包括：一是針對于輸電網的地縣“一體化”主、備調度控制系統（以下簡稱“一體化”主備系統），二是針對于配電網的地縣配電自動化系統，地縣配電自動化系統是相互獨立的，非地縣“一體化”；“一體化”主備系統，實現的范圍是針對于電網的主網即輸電網，不包含配電網，地縣有相互獨立的配電自動化系統。“一體化”主備系統與配電自動化系統對地縣直屬相關變電站信息均采集，其中配電自動化系統僅采集10 kV出線相關信息［1］。

1.2通道現狀

前置系統通道，是其通過TCP網絡協議與RTU之間建立Socket邏輯網絡鏈路，即主站與RTU之間通過上述邏輯關系建立的虛回路（以下簡稱通道），不同于物理通道［2-3］。一般一個實體RTU與“一體化”前置系統之間僅建立一條鏈路即一個通道，如廠站雙RTU配置就是2個通道，當然，在RTU網口足夠、數據網滿足要求的情況下，一個RTU也可以建立多條邏輯鏈路［4-5］，比如省調500 kV雙RTU廠站就與省主、備調之間建立了8條通道鏈路。此外，RTU還綁定配電自動化系統2個通道鏈路，因此，對于地調自動化系統來講，主站3套系統與變電站2 臺RTU之間建立了多達10條的通道鏈路。

1.3分站現狀

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

2　調試存在的問題

由于主站系統多、變電站RTU不止一臺以及通道鏈路的高度冗余化，自動化與現場人員進行調試時要求較多。一是主站各套系統都要現場進行一一調試，主站“一體化”系統有主備之分，聯動試驗也有主備之別，即2套系統都要與現場做試驗，另外配電自動化系統也要與現場調試，確保其通信可靠；二是2臺RTU都要調試，保證每臺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行可靠調試，確保每條虛回路都能正確傳送數據。然而目前的調試遠遠沒有達到遍及每套系統、每臺RTU和每條通道的冗余調試，導致RTU與主站之間的調試不能滿足正確性、完整性等要求［6-7］。

2.1主站各系統未達到冗余調試

調度自動化主調系統、備調系統以及配電自動化系統都應與RTU建立可靠通信。而目前的調試做法是只進行主調系統與RTU的調試，沒有進行備調系統、配電自動化系統與RTU之間的逐一調試，沒有建立主站各套系統與廠站RTU協同調試的工作機制，經常出現同一變電站發送主站各系統數據不一致的情況。

2.2每條通道未達到冗余調試

一般情況下，變電站RTU與主站系統之間通過調度數據網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，應確保每條鏈路都能實現RTU與主站之間的正常通信才算調試完成。而目前調試的做法是只調試RTU和主站系統之間的一條鏈路，沒有切換至其他通道進行調試，這種調試方式只能保證RTU與主站系統之間的一條鏈路通信正常，不能保證其余鏈路都能實現正常通信，沒有發揮多鏈路配置的優越性，降低了RTU與主站通信的冗余度，一旦這條經過調試的鏈路出現異常或中斷，需要啟用其他鏈路進行通信時，將無法保證其他鏈路能夠正常啟用。

2.3每臺RTU未達到冗余調試

絕大多數變電站具備2臺RTU，由于現場RTU的配置復雜，任何一個裝置參數配置不當就會造成RTU運行異常，并且很難保證2臺RTU采集的變電站信息一致，為保證RTU配置正確、組態一致，應分別調試2臺RTU。而當前的調試方式是只進行1臺RTU與主站之間的調試，現場沒有切換RTU主備機，沒有做到2臺RTU分別與主站調試。當需要新增間隔、信號或1臺RTU故障，需要切至另1臺RTU（備）運行時，備RTU由于沒有提前與主站進行調試，無法保證其能正常采集數據、正確與主站建立通信，這種情況經常導致主站接收數據全部變零、遙測量出現很大的跳變、遙信異常、遙控不成功以及網絡拓撲與實際運行方式不符等現象，嚴重影響調控業務的正常運轉。

2.4各系統點表信息不一致

變電站RTU與主站調試的監控信息表不夠規范，缺乏統一的監控信息點表模板，主備系統與配電自動化系統各自制定監控信息點表，造成管理混亂。

鑒于以上現象，要想從根本上改變現狀，一是建議改進RTU的運行方式，由目前的主備運行方式改為雙主運行方式，提高2臺RTU分別與主站調試的可操作性，便于主站在線監視2臺RTU的運行情況，有效避免數據跳變，提升數據的可靠性［8-9］。二是規范調試流程和提高遠動調試作業質量，強化冗余調試，保證調試的正確性和完整性。

3　改進RTU運行方式

3.1推行RTU雙主運行方式

變電站與主站系統之間通信，嚴格按照入網標準，建設雙主運行模式，將會很大程度上提高通信可靠性和冗余度，2臺RTU雙機并列運行，不分主備，同時與主站系統通信，至于誰做主運行，由主站決定，主站可根據RTU通信情況自動切換其運行方式，也可以人工切換，解決了現場切記操作性差的難題。

主站可通過前置系統，檢測雙RTU實時采樣斷面的一致性，實現同步采樣驗證，提高源端數據的準確性、完整性，保證電網“大數據”質量。

3.2固化RTU跟隨主備系統的運行方式

主站可以通過設定RTU通信優先級，正常運行方式下，可以將2臺RTU分別“綁定”在“一體化”主備系統上，2臺RTU并列運行、相互配合、分工明確，便于運維管理，如圖1所示。1、2、3、4表示RTU與主備系統建立的4條通道，5表示主備系統之間可以相互轉發數據。

在正常方式下，“一體化”系統通過設置通信優先級，使RTU1跟主系統運行（對應圖1通道1），RTU2跟備系統運行（對應圖1通道2）；在異常方式下，“一體化”系統根據通信情況可以自動切換RTU運行方式，使，使RTU1跟備系統運行（對應圖1通道3），RTU2跟主系統運行（對應圖1通道4）。在正常方式下，自動化調試工作很簡單，RTU1和主系統調試，RTU2和備系統調試，不用再交互調試。因為主備系統程序一致、功能一致、數據庫點表一致，理論上垂直調試正確，交互調試也應正確。由此可見，RTU雙主運行，大大減少了現場和主站自動化調試工作量，減輕工作壓力，達到了事半功倍的效果［10-11］。

圖1　 RTU和主備系統連接方式

4　規范調試作業機制

4.1新上廠站RTU三遙調試

自動化人員在主站廠站上掛調試牌。在RTU約定優先級的運行情況下，在主備系統上分別調試一遍（遙控、遙調都要調一遍，遙信和遙測分站做一次，同時在主備系統上核對），然后人工在主備系統前置界面分別切換運行方式，分別再調試一遍。調試完成，人工在主備系統前置界面分別切換運行方式，回到優先級約定狀態，調試流程如圖2所示。

圖2　調試流程

4.2新上間隔RTU三遙調試

自動化人員在主站線路間隔上掛調試牌。在RTU約定優先級的運行情況下，在主備系統上分別調試一遍（遙控都要調一遍，遙信和遙測分站做一次，同時在主備系統上核對），然后人工在主備系統前置界面分別切換運行方式，分別再調試一遍。調試完成，人工在主備系統前置界面分別切換運行方式，回到優先級約定狀態。

4.3站端RTU數據庫下裝

主站廠站不需掛調試牌，分站運檢人員在與主站自動化值班人員聯系，確認主調系統的備機是RTU2后，拔掉RTU2與通信系統的網線，下裝RTU2，完成后重新啟動，檢查無誤后，與自動化人員聯系，恢復RTU2與通信系統網線，自動化人員查看備調系統（RTU2作主）的本站數據或在主調系統的前置界面查看RTU2的數據，正常后，分站運檢人員拔掉RTU1與通信系統的網線，下裝RTU1，完成后重新啟動，檢查無誤后，與自動化人員聯系，恢復RTU1與通信系統網線，自動化人員查看主調系統（RTU1作主）本站數據。

4.4夜間RTU異常需重啟的情況

夜間由于RTU原因導致某個變電站數據成批量不正常，現場需要重啟RTU時，主站廠站不需掛調試牌，運檢人員拔下任意一臺RTU的網線，重啟此RTU，重啟成功，插好網線，與監控人員聯系，確認數據正常后，監控人員取消人工置入，取消對端代替，運檢人員拔下另一臺RTU的網線，重啟之，重啟成功，插好網線。如果處理不好繼續保持對端代替和人工置入，待廠家來人處理。

4.5驗證雙通道數據實時一致性

在調試的過程中，要通過主備前置系統人機界面高度關注雙通道數據實時一致性，驗證雙RTU是否能夠同步采樣，重點關注實時變化遙信的一致性，更要重點關注開關遙信實時上傳的一致性，一旦發現有不一致實時變化的情況，要中斷調試，責令現場一查到底，直到問題徹底解決為止。因此，廠站調試工作，特別是新建廠站的調試，人員配置要到位。

4.6高度重視SOE

在調試過程之中，高度重視SOE，變化遙信數據必定伴隨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，應終止調試，責令現場一查到底，直至徹底解決為止；高度重視保護出口動作、間隔事故總、全站事故總或220 kV事故總等，保護出口動作必然伴隨間隔事故總、全站事故總或220 kV事故總動作。保護出口動作，三者之一沒有動作，應終止調試，責令現場徹查解決才能繼續調試，且在做保護出口動作聯動試驗之前，現場須保持事故總信號處于復歸狀態，事故總處于動作狀態不能進行保護出口聯動試驗。

4.7統一監控信息點表

統一監控信息點表，不同廠家、型號的RTU點表必須按照統一的模板定制，遙測系數的處理也要規范，遙測滿碼值必須是32767。務必做到主站各系統與RTU監控信息點表的一致性，規范點表信息管理，從管理上強化作業流程，務必做到主站每一套系統都要與RTU進行聯調試驗。

4.8做好調試記錄

調試涉及的每一個環節都要有詳實的作業過程和管理記錄，主分站調試記錄形成閉環管控。形成檔案資料為日后發生故障提供依據，同時也增加了注意事項，為新調試員增加了第一手材料，方便其對設備的了解以及對方法的掌握。首先，對自動化設備的記錄，一定要記錄RTU的生產廠家及型號，方便對設備的了解，也方便對設備的維修處理；其次，一旦設備出現故障要明確記錄，出現故障時設備的生產狀態如何，是如何修好或調試好，解除故障后的工作狀態或生產質量如何都要明確記錄。

5　結語

采取技術手段，推行RTU雙主運行方式，從根本上解決了現場切換RTU操作性差、易發生數據跳變等問題，提升數據的源端可靠性。建立固化作業方式，達到主站、通道、RTU之間多重冗余調試，從根本上保證調試的正確性和完整性。調試后廠站能夠可靠響應調控操作，有效減少了信息誤報、漏報現象，優化提升了監控信息的感知能力，實現了電網的可控、能控、在控。

參考文獻

［1］賈占嶺．地縣”調控一體化“系統模式初探［J］．電工技術，2013 （9）：18-20．

［2］譚輝彥．淺談安全生產風險管理體系建設［J］．電力安全技術，2012（4）：1-4．

［3］張喜林，萬曉華，都昌銀．提高調度自動化系統應用效果研究［J］．東北電力技術，2010（9）：24-27．

［4］張喜林，都昌銀，萬曉華．集控站SCADA遠程工作站安全機制［J］．電力信息化，2006（9）：79-80．

［5］辛耀中，新世紀電網電鍍自動化技術發展趨勢［J］．電網技術，2001，25（12）：1-10．

［6］胡炎，謝小榮，韓英鐸，等．電力系統安全體系設計方法綜述［J］．電網技術，2005，29（1）：35-39．

［7］向維東，黃天戍，孫東．電力企業信息網絡安全管理系統設計與實現［J］．電力系統自動化，2003，27（15）：71-74．

［8］龔慶武，姜芳芳，陳義飛．基于虛擬現實技術的變電站仿真培訓系統［J］．電網技術，2005，29（24）：74-75．

［9］張之良，田玉玲，吳立文．電力自動化遠動通道監測系統的研究與實現［J］．電力系統通信，2005（6）：9-11．

［10］曾一凡，孫波，王家同．變電站RTU及遠動信道故障診斷監測系統設計［J］．電網技術，2005，29（8）：75-79．

［11］趙書濤，李寶樹，崔桂彥，等．基于計算機視覺的遠程變電站狀態檢測與診斷新策略［J］．電網技術，2005，29（6）：63-64．

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：TM762

文獻標志碼：A

文章編號：1007-9904（2016）02-0027-04

收稿日期：2015-09-29

作者簡介：

程秀娟（1986），女，主要從事調度自動化及計算機信息處理方面的研究工作。