程秀娟，廖烽然（國網(wǎng)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(yōu)化研究

程秀娟，廖烽然
（國網(wǎng)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(xiàn)分散監(jiān)控到大規(guī)模集中監(jiān)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(xiàn)狀，通過改進變電站RTU運行方式、規(guī)范調試作業(yè)機制，實現(xiàn)遍及主站每套系統(tǒng)、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(shù)據(jù)正確、穩(wěn)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(xiàn)象，優(yōu)化提升了監(jiān)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(yōu)先級；正常方式

0　引言

為使變電站的設備向主站系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與遠動數(shù)據(jù)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(tǒng)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(shù)據(jù)正確、穩(wěn)定傳輸，整個調試工作結束之后，調度端能夠實現(xiàn)對該地區(qū)電網(wǎng)所有變電站有效、可靠監(jiān)控。顯然，自動化調試是自動化系統(tǒng)能否投入運行的最后一次全面檢驗，是保證系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的步驟。

然而目前的調試環(huán)節(jié)因受現(xiàn)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(fā)、信息誤發(fā)、數(shù)據(jù)跳變、遙控失敗、網(wǎng)絡拓撲與實際不符等問題，嚴重影響調控業(yè)務的正常運轉。針對上述問題，從改進RTU運行方式、規(guī)范調試作業(yè)機制方面出發(fā)，從根本上改善調試作業(yè)的現(xiàn)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(xiàn)狀分析

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

1.1主站現(xiàn)狀

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

1.2通道現(xiàn)狀

前置系統(tǒng)通道，是其通過TCP網(wǎng)絡協(xié)議與RTU之間建立Socket邏輯網(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)口足夠、數(shù)據(jù)網(wǎng)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(tǒng)2個通道鏈路，因此，對于地調自動化系統(tǒng)來講，主站3套系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)場人員進行調試時要求較多。一是主站各套系統(tǒng)都要現(xiàn)場進行一一調試，主站“一體化”系統(tǒng)有主備之分，聯(lián)動試驗也有主備之別，即2套系統(tǒng)都要與現(xiàn)場做試驗，另外配電自動化系統(tǒng)也要與現(xiàn)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(shù)據(jù)。然而目前的調試遠遠沒有達到遍及每套系統(tǒng)、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(tǒng)未達到冗余調試

調度自動化主調系統(tǒng)、備調系統(tǒng)以及配電自動化系統(tǒng)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(tǒng)與RTU的調試，沒有進行備調系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)與RTU之間的逐一調試，沒有建立主站各套系統(tǒng)與廠站RTU協(xié)同調試的工作機制，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每條通道未達到冗余調試

一般情況下，變電站RTU與主站系統(tǒng)之間通過調度數(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，應確保每條鏈路都能實現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)之間的一條鏈路通信正常，不能保證其余鏈路都能實現(xiàn)正常通信，沒有發(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)過調試的鏈路出現(xiàn)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(shù)變電站具備2臺RTU，由于現(xiàn)場RTU的配置復雜，任何一個裝置參數(shù)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(tài)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(xiàn)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(shù)據(jù)、正確與主站建立通信，這種情況經(jīng)常導致主站接收數(shù)據(jù)全部變零、遙測量出現(xiàn)很大的跳變、遙信異常、遙控不成功以及網(wǎng)絡拓撲與實際運行方式不符等現(xiàn)象，嚴重影響調控業(yè)務的正常運轉。

2.4各系統(tǒng)點表信息不一致

變電站RTU與主站調試的監(jiān)控信息表不夠規(guī)范，缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控信息點表模板，主備系統(tǒng)與配電自動化系統(tǒng)各自制定監(jiān)控信息點表，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(jiān)視2臺RTU的運行情況，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)范調試流程和提高遠動調試作業(yè)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(tǒng)之間通信，嚴格按照入網(wǎng)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(tǒng)通信，至于誰做主運行，由主站決定，主站可根據(jù)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(xiàn)場切記操作性差的難題。

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

3.2固化RTU跟隨主備系統(tǒng)的運行方式

主站可以通過設定RTU通信優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)建立的4條通道，5表示主備系統(tǒng)之間可以相互轉發(fā)數(shù)據(jù)。

在正常方式下，“一體化”系統(tǒng)通過設置通信優(yōu)先級，使RTU1跟主系統(tǒng)運行（對應圖1通道1），RTU2跟備系統(tǒng)運行（對應圖1通道2）；在異常方式下，“一體化”系統(tǒng)根據(jù)通信情況可以自動切換RTU運行方式，使，使RTU1跟備系統(tǒng)運行（對應圖1通道3），RTU2跟主系統(tǒng)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(tǒng)調試，RTU2和備系統(tǒng)調試，不用再交互調試。因為主備系統(tǒng)程序一致、功能一致、數(shù)據(jù)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(xiàn)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(tǒng)連接方式

4　規(guī)范調試作業(yè)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(yōu)先級的運行情況下，在主備系統(tǒng)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(tǒng)上核對），然后人工在主備系統(tǒng)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(tǒng)前置界面分別切換運行方式，回到優(yōu)先級約定狀態(tài)，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(yōu)先級的運行情況下，在主備系統(tǒng)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(tǒng)上核對），然后人工在主備系統(tǒng)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(tǒng)前置界面分別切換運行方式，回到優(yōu)先級約定狀態(tài)。

4.3站端RTU數(shù)據(jù)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(lián)系，確認主調系統(tǒng)的備機是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，檢查無誤后，與自動化人員聯(lián)系，恢復RTU2與通信系統(tǒng)網(wǎng)線，自動化人員查看備調系統(tǒng)（RTU2作主）的本站數(shù)據(jù)或在主調系統(tǒng)的前置界面查看RTU2的數(shù)據(jù)，正常后，分站運檢人員拔掉RTU1與通信系統(tǒng)的網(wǎng)線，下裝RTU1，完成后重新啟動，檢查無誤后，與自動化人員聯(lián)系，恢復RTU1與通信系統(tǒng)網(wǎng)線，自動化人員查看主調系統(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原因導致某個變電站數(shù)據(jù)成批量不正常，現(xiàn)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(wǎng)線，重啟此RTU，重啟成功，插好網(wǎng)線，與監(jiān)控人員聯(lián)系，確認數(shù)據(jù)正常后，監(jiān)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(wǎng)線，重啟之，重啟成功，插好網(wǎng)線。如果處理不好繼續(xù)保持對端代替和人工置入，待廠家來人處理。

4.5驗證雙通道數(shù)據(jù)實時一致性

在調試的過程中，要通過主備前置系統(tǒng)人機界面高度關注雙通道數(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)有不一致實時變化的情況，要中斷調試，責令現(xiàn)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(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，應終止調試，責令現(xiàn)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(xiàn)場徹查解決才能繼續(xù)調試，且在做保護出口動作聯(lián)動試驗之前，現(xiàn)場須保持事故總信號處于復歸狀態(tài)，事故總處于動作狀態(tài)不能進行保護出口聯(lián)動試驗。

4.7統(tǒng)一監(jiān)控信息點表

統(tǒng)一監(jiān)控信息點表，不同廠家、型號的RTU點表必須按照統(tǒng)一的模板定制，遙測系數(shù)的處理也要規(guī)范，遙測滿碼值必須是32767。務必做到主站各系統(tǒng)與RTU監(jiān)控信息點表的一致性，規(guī)范點表信息管理，從管理上強化作業(yè)流程，務必做到主站每一套系統(tǒng)都要與RTU進行聯(lián)調試驗。

4.8做好調試記錄

調試涉及的每一個環(huán)節(jié)都要有詳實的作業(yè)過程和管理記錄，主分站調試記錄形成閉環(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(chǎn)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(xiàn)故障要明確記錄，出現(xiàn)故障時設備的生產(chǎn)狀態(tài)如何，是如何修好或調試好，解除故障后的工作狀態(tài)或生產(chǎn)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(xiàn)場切換RTU操作性差、易發(fā)生數(shù)據(jù)跳變等問題，提升數(shù)據(jù)的源端可靠性。建立固化作業(yè)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(xiàn)象，優(yōu)化提升了監(jiān)控信息的感知能力，實現(xiàn)了電網(wǎng)的可控、能控、在控。

參考文獻

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

［2］譚輝彥．淺談安全生產(chǎn)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(tǒng)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(wǎng)電鍍自動化技術發(fā)展趨勢［J］．電網(wǎng)技術，2001，25（12）：1-10．

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

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

［8］龔慶武，姜芳芳，陳義飛．基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站仿真培訓系統(tǒng)［J］．電網(wǎng)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(jiān)測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［J］．電力系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)設計［J］．電網(wǎng)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(tài)檢測與診斷新策略［J］．電網(wǎng)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。