金新顏（金華電業(yè)局，浙江 金華 321001）
摘 要：針對(duì)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的性質(zhì)和特點(diǎn)，提出了一種利用現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)的基本功能，遠(yuǎn)方診斷廠站（指電廠和變電站）RTU的運(yùn)行工況的方法，如RTU主控單元、遙信單元、遙測(cè)單元、遙控單元和遠(yuǎn)動(dòng)通道等運(yùn)行狀況。詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)原理和功能，這一方法充分利用了現(xiàn)有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、改造方便而且實(shí)用性強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：SCADA 遠(yuǎn)方診斷 RTU
0 引言
調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，如何提高調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，提高調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行管理水平 ，提高工作效率，已越來(lái)越迫切。當(dāng)廠站自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)，值班人員在調(diào)度端如何迅速判斷和確定故障性質(zhì)和故障部位，盡快診斷廠站自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行狀況，是每一位自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)人員非常關(guān)心和要解決的問(wèn)題。
電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)電網(wǎng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，基本功能有遙信、遙測(cè)和遙控等。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分主站設(shè)備、廠站RTU和遠(yuǎn)動(dòng)通道等。主站位于調(diào)度中心，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方便。廠站RTU分布于整個(gè)電網(wǎng)供電區(qū)域，遠(yuǎn)離調(diào)度中心，設(shè)備多而廣，而且很多變電站已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)比較困難。
當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)發(fā)生故障或異常情況時(shí)，調(diào)度自動(dòng)化主站值班人員一般無(wú)法確定廠站RTU的具體運(yùn)行情況，故障究竟出在何處往往很難斷定。給故障判斷和缺陷處理帶來(lái)不少問(wèn)題，往往會(huì)延誤故障和缺陷的處理時(shí)間，影響電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1 利用SCADA基本功能遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況
1.1 設(shè)計(jì)思想
利用SCADA基本功能———遙控功能，遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行狀況。在廠站自動(dòng)化設(shè)備中，只增加和改動(dòng)一小部分電路，不改變?cè)蠸CADA基本功能。它充分利用原有調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的特點(diǎn)和功能，遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況，確定自動(dòng)化設(shè)備的故障性質(zhì)和部位。
在主站系統(tǒng)中，軟件和硬件不需要作任何改動(dòng)。所有遠(yuǎn)方診斷是由調(diào)度端自動(dòng)化值班人員直接控制下按步驟操作來(lái)完成。在診斷過(guò)程中，不影響SCADA系統(tǒng)的基本功能，及遙信、遙測(cè)、遙控運(yùn)行。
當(dāng)某站RTU發(fā)生故障或異常情況時(shí)，調(diào)度自動(dòng)化主站值班人員，可利用增設(shè)的虛擬遙控功能遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況，確定自動(dòng)化設(shè)備故障或缺陷部位�？梢源蟠罂s短自動(dòng)化設(shè)備故障和缺陷的處理時(shí)間，提高了調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行率，提高了電網(wǎng)的安全性和可靠性。
1.2 工作原理
1.2.1 遠(yuǎn)方診斷遙信回路工作原理
在調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中每站增設(shè)一路或多路(可按廠站RTU的遙控板數(shù)，一塊一路)虛擬遙控，(本文以RTU為二塊遙控板，即增設(shè)二路虛擬遙控為例)，在廠站端利用遙控出口啟動(dòng)繼電器J1、J2。由繼電器J1的特點(diǎn)J1－1、J1－2…J1－n，(n為RTU遙信板數(shù))分別作為每一塊遙信板的一路遙信輸入接點(diǎn)，如0YX、64YX…(n－1)64YX(以64路YX為一塊遙信板為例)，如圖1所示。
當(dāng)調(diào)度端自動(dòng)化值班人員操作某站虛擬遙控YK(1)時(shí)，某站RTU的遙控出口接點(diǎn)K1閉合。24V電源通過(guò)接點(diǎn)K1加到繼電器J1上，使繼電器J1導(dǎo)通。繼電器J1的接點(diǎn)J1－1、J1－2…J1－n閉合，遙信回路工作電源(24V)通過(guò)接點(diǎn)J1－1、J1－2…J1－n加到(RTU)0YX、64YX…(n－1)64YX的遙信輸入回路。(RTU)將OYX、64YX…(n－1)64YX的合閘信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后，再經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道遠(yuǎn)傳到調(diào)度端主站自動(dòng)化系統(tǒng)。主站自動(dòng)化系統(tǒng)再經(jīng)過(guò)處理將OYX、64YX…(n－1)64YX的變位信號(hào)(由分→合)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上或打印。如0YX、64YX…(n－1)64YX的變位信號(hào)(由分→合)都正確收到，說(shuō)明RTU的第一塊遙控板運(yùn)行正常，遙信單元運(yùn)行正常；如0YX、64YX…(n－1)64YX的變位信號(hào)(由分→合)一個(gè)也沒(méi)有收到，說(shuō)明RTU的第一塊遙控板可能故障或遙信單元故障；如0YX、64YX…(n－1)64YX的變位信號(hào)(由分→合)有一個(gè)或幾個(gè)沒(méi)有收到，說(shuō)明沒(méi)有收到變位信號(hào)(由分→合)的遙信所對(duì)應(yīng)的遙信板故障等等。
在廠站端利用虛擬遙控YK(2)出口啟動(dòng)繼電器J2，由繼電器J2的接點(diǎn)J2－1、J2－2…J2－m(m為RTU遙測(cè)板數(shù))分別接通一路標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量電壓(如直流5V)，作為每一塊遙測(cè)板的一路遙測(cè)量，如0YC、32YC…(m－1)32YC(以32路YC為一塊遙測(cè)板為例)，如圖2所示。
1.2.2 遠(yuǎn)方診斷遙測(cè)回路工作原理
當(dāng)調(diào)度端自動(dòng)化值班人員操作某站虛擬遙控YK(2)時(shí)，某站RTU的遙控出口接點(diǎn)K2閉合。(24V)電源通過(guò)接點(diǎn)K2加到繼電器J2上，使繼電器J2導(dǎo)通。繼電器J2的接點(diǎn)J2－1、J2－2…J2－m閉合，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓(＋5 V)通過(guò)接點(diǎn)J2－1、J2－2…J2－m加到(RTU)的0YC、32YC…(m－1)32YC的遙測(cè)輸入回路。(RTU)將0YC、32YC…(m－1)32YC的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓(＋5 V)經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換、乘系數(shù)等處理后，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道遠(yuǎn)傳到調(diào)度端主站自動(dòng)化系統(tǒng)。主站自動(dòng)化系統(tǒng)再經(jīng)過(guò)處理，將0YC、32YC…(m－1)32YC的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓值的數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。如0YC、32YC…(m－1)32YC的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓值的數(shù)據(jù)都準(zhǔn)確收到，說(shuō)明RTU的第二塊遙控板運(yùn)行正常，遙測(cè)單元運(yùn)行正常；如0YC、32YC…(m－1)32YC的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓值的數(shù)據(jù)一個(gè)也沒(méi)有收到，說(shuō)明RTU的第一塊遙控板可能故障或遙測(cè)單元故障；如0YC、32YC…(m－1)32YC的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓值的數(shù)據(jù)有一個(gè)或幾個(gè)沒(méi)有準(zhǔn)確收到，說(shuō)明沒(méi)有準(zhǔn)確收到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)的遙測(cè)量所對(duì)應(yīng)的遙測(cè)板故障等等。
2 遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況的流程
2.1 遠(yuǎn)方診斷RTU遙信單元運(yùn)行工況的流程
如圖3所示，用虛擬遙控YK(1)遠(yuǎn)方診斷RTU遙信單元運(yùn)行工況(假設(shè)遙控單元運(yùn)行正常)。當(dāng)某站RTU遙信單元發(fā)生故障或異常情況時(shí)，調(diào)度端自動(dòng)化值班人員可以遠(yuǎn)方操作虛擬遙控YK(1)，觀察是否有對(duì)應(yīng)的遙信變位信號(hào)上傳，來(lái)判斷RTU遙信單元的運(yùn)行狀況。如0YX有變位信號(hào)上傳，說(shuō)明第一塊遙信板回路運(yùn)行正常，否則第一塊遙信板回路故障；如64YX有變位信號(hào)上傳，說(shuō)明第二塊遙信板回路運(yùn)行正常，否則第二塊遙信板回路故障……如(n－1)64YX有變位信號(hào)上傳，說(shuō)明第n塊遙信板回路運(yùn)行正常，否則第n塊遙信板回路故障。
如0YX、64YX…(n－1)64YX都有變位信號(hào)上傳，說(shuō)明RTU遙信單元運(yùn)行正常；如0YX、64YX…(n－1)64YX變位信號(hào)一個(gè)也沒(méi)有上傳，說(shuō)明RTU遙信單元故障。故障可能出在RTU遙信回路的公共部分，如(1)遙信回路工作電源故障；(2)遙信網(wǎng)絡(luò)故障；(3)遙信程序走死；(4)其他故障。
2.2 遠(yuǎn)方診斷RTU遙測(cè)單元運(yùn)行工況的流程
如圖4所示，用虛擬遙控YK(2)遠(yuǎn)方診斷RTU遙測(cè)單元運(yùn)行工況(假設(shè)遙控單元運(yùn)行正常)。當(dāng)某站RTU遙測(cè)單元發(fā)生故障或異常情況時(shí)，調(diào)度端自動(dòng)化值班人員可以遠(yuǎn)方操作虛擬遙控YK(2)，觀察是否有對(duì)應(yīng)的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確上傳，以判斷RTU遙測(cè)單元的運(yùn)行狀況。如0YC有遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)上傳，說(shuō)明第一塊遙測(cè)板回路運(yùn)行正常，否則第一塊遙測(cè)板回路故障；如32YC有遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)上傳，說(shuō)明第二塊遙測(cè)板回路運(yùn)行正常，否則第二塊遙測(cè)板回路故障……如(m－1)32YC有遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)上傳，說(shuō)明第m塊遙測(cè)板回路運(yùn)行正常，否則第m塊遙測(cè)板回路故障。
如0YC、32YC…(m－1)32YC的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)都準(zhǔn)確上傳，說(shuō)明RTU遙測(cè)單元運(yùn)行正常；如0YC、32YC…(m－1)32YC的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)一個(gè)也沒(méi)有準(zhǔn)確上傳 ，說(shuō)明RTU遙測(cè)單元故障。故障可能出在RTU遙測(cè)回路的公共部分，如：(1)遙測(cè)單元工作電源故障；(2)變送器工作電源故障；(3)遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障；(4)遙測(cè)程序走死；(5)其他故障。
2.3 遠(yuǎn)方診斷RTU遙控單元運(yùn)行工況的流程
如圖5所示，用虛擬遙控YK(1)和YK(2)遠(yuǎn)方診斷RTU遙控單元運(yùn)行工況(假設(shè)遙信單元和遙測(cè)單元運(yùn)行正常)。當(dāng)某站RTU遙控單元發(fā)生故障或異常情況時(shí)，調(diào)度端自動(dòng)化值班人員可以遠(yuǎn)方操作虛擬遙控YK(1)和YK(2)，觀察是否有對(duì)應(yīng)的遙信變位信號(hào)上傳和對(duì)應(yīng)的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確上傳，來(lái)判斷RTU遙控單元的運(yùn)行情況。
如操作虛擬遙控YK(1)時(shí)，有對(duì)應(yīng)的遙信變位信號(hào)上傳，說(shuō)明第一塊遙控板回路運(yùn)行正常，否則第一塊遙控板回路故障；如操作虛擬遙控YK(2)時(shí)，有對(duì)應(yīng)的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確上傳，說(shuō)明第二塊遙控板回路運(yùn)行正常，否則第二塊遙控板回路故障。
如有對(duì)應(yīng)的遙信變位信號(hào)和對(duì)應(yīng)的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確上傳，說(shuō)明RTU遙控單元運(yùn)行正常；如對(duì)應(yīng)的遙信變位信號(hào)和對(duì)應(yīng)的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)一個(gè)也沒(méi)有準(zhǔn)確上傳，說(shuō)明RTU遙控單元故障。故障可能出在RTU遙控回路的公共部分，如：(1)遙控單元工作電源故障；(2)遙控網(wǎng)絡(luò)故障；(3)遙控程序走死；(4)其他故障。
2.4 遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況流程
用虛擬遙控YK(1)和YK(2)遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況。當(dāng)某站RTU發(fā)生故障或異常情況時(shí)，在調(diào)度端自動(dòng)化值班人員可以遠(yuǎn)方操作虛擬遙控YK(1)和YK(2)，觀察是否有對(duì)應(yīng)的遙信變位信號(hào)上傳和對(duì)應(yīng)的遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確上傳，來(lái)判斷RTU的運(yùn)行情況。
如前所述，遠(yuǎn)方操作虛擬遙控YK(1)和YK(2)分別診斷RTU的遙信單元、遙測(cè)單元 、遙控單元的運(yùn)行工況。如遙信單元、遙測(cè)單元、遙控單元運(yùn)行都正常，說(shuō)明RTU運(yùn)行正常；如遙信單元、遙測(cè)單元、遙控單元運(yùn)行都不正常，說(shuō)明RTU故障。故障可能出在RTU公共部分回路，如：(1)遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)用通道故障；(2)RTU主機(jī)工作電源故障；(3)CPU主板故障；(4)網(wǎng)絡(luò)故障；(5)程序走死；(6)其他故障。
3 結(jié)論
利用SCADA基本功能遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況的方法充分利用了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)和現(xiàn)有資源，不需要另外增加投資，只在廠站自動(dòng)化設(shè)備中，增加和改動(dòng)一少部分電路就行。在診斷過(guò)程中也不影響SCADA系統(tǒng)的正常運(yùn)行。它是一種既簡(jiǎn)單又非常實(shí)用的遠(yuǎn)方診斷RTU運(yùn)行工況的方法。當(dāng)然這種方法也有一定的局限性，它不能診斷所有RTU的故障和缺陷。在實(shí)際應(yīng)用中，如能與其他診斷方法一起使用，進(jìn)行互相補(bǔ)充，將達(dá)到非常好的效果。可大大縮短RTU故障的診斷和處理時(shí)間，提高工作效率 ，提高調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行管理水平，可提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
參考文獻(xiàn)［1］金新顏．地區(qū)電網(wǎng)RTU遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的探討［J］．浙江電力，1999，18(6)：32～34
