RTU在电力系统安全监测中的应用

2015-08-15刘伟浩

电气技术 2015年12期

刘伟浩张伟马俊

（国网杭州供电公司，杭州 310000）

远程监控终端（RTU）是当今社会和科学发展的重要产物，在各个行业有十分广泛的应用，RTU对社会各行业的现代化进程都有很大的影响，同时，在电子技术、计算机技术、互联网技术、通信技术等各种科学技术的飞速发展下，远程监控领域中的远程通信设备、技术等越来越先进。而在电力企业中，通过RTU的合理应用，能使得电力系统更加稳定、可靠、安全、持续的为社会生产及人们生活提供电力资源，下面对此进行详细介绍。

1 RTU的概述

1.1 RTU的基本概念

所谓的RTU是远程测控终端系统的英文缩写，其英文全称是Remote Terminale Unit，远程测控终端系统的主要任务是对工业设备、现场设备、现场信号等进行全方位的监测，发现异常现象或者故障后，及时将信息传递到控制中心，从而帮助工作人员对整个系统进行安全管控。RTU主要由数字量输入、模拟量输入、脉冲量输入、开关量输入、数字量输出、模拟量输出、脉冲量输出、开关量输出等几个子单元组成。对于工业上的综合自动系统而言，RTU是最基本，也是最重要的一部分，RTU的构成部分包括电源、开关设备、外壳、通信设备、信号输入器、信号输出器、微处理器、网络系统、微处理控制器等几部分。

对RTU来说，可以利用远程监测控制系统自带的软件或者智能软件对电力系统的调度、中央监控系统进行监测、管控，和其他的现场智能处理器相比较，RTU的性能更加优越，其耐用性和适应环境的能力更强，利用RTU能实现SCADA控制中心和现场设备的快速通信。同时，RTU本身就是一个独立的系统，能准确的收集、分析现场设备的运行数据，并对现场设备进行远程控制，对于一些重要的运行数据，可以通过通信系统，传送到 SCADA控制中心，供工作人员分析、使用。在电力系统中，RTU可以与调度系统共同组成电力监控调度系统，利用RTU的自动化监控功能，对整个电力系统中的各个网点进行远程信息采集、分析、归类，并且还能对现场设备的运行状态、工作信息、数据变化等进行监测，同时还具备越限报警、安全报警等功能，能让工作人员在第一时间发现现场设备的不安全状态。

1.2 RTU发展进程

RTU发展至今，经历了多个阶段，首先是第一代的RTU，第一代的RTU本质上就是由多个分立元件组成的电子设备，只能用于简单的数据采集，同时还兼备一些开关量控制作用，第一代RTU的各项能力都十分有限，尤其是在进行数据处理时，只能将采集到的各项数据传输到控制中心站，然后利用主站设备或者控制中心站的设备对数据进行处理、分析。另外，第一代RTU的通信能力也很差，通信速度十分慢，并且通信方式单一，出现异常现象后，很难快速、及时的将相关信息传送到控制中心站。

随着科学技术的不断进步，半导体得到了十分广泛的应用，而 RTU的核心芯片逐渐变成微处理器，这就是第二代RTU。在第二代RTU中，其数据处理能力比第一代RTU的数据处理能力高很多，同时在第二代RTU中，实现了多种复杂的算法及通信协议，在进行输出控制时，不再仅仅依靠控制中心站进行，而是利用本地闭环实现的。

近年来，伴随着互联网技术、通信技术的持续发展，RTU有了更先进的科学技术支撑，同时，网络技术和通信技术也为 RTU设备提供了更加广泛的应用。在20世纪80年代，RTU开始采用微型计算机，这就为RTU提供了一个新的发展方向，当前的大部分RTU的核心都是微型计算机系统，这种计算机系统具有多输入、多输出功能，其信息通道齐全，数据处理能力极强，对于不同的程序，能设定不同的功能，工作灵活性极强，可靠性很高，能满足电力系统安全监测的需求。

随着社会各行业对电力企业重视力度的加大，人们对电力系统安全生产的要求也越来越高，因此，对电力系统进行安全监测是十分重要的。在电力系统安全监测中，RTU承担着执行调度命令，收集、传输电力系统运行数据的重任，对电力系统的安全运行有很大的影响，所以，保证RTU能为电力运行提供真实、有效、及时、可靠的数据，对电力系统的安全、可靠运行十分重要。

2 RTU的特点

RTU是社会发展和科技进步的产物，具有多种优势，这些优势也使得RTU广泛应用在各个行业，具体的来说，RTU主要具有以下特点：

1）对于RTU，可以与IP/TCP有效地结合起来使用，同时RTU还能与各种无线设备结合在一起使用，使得RTU能发挥出越来越重要的作用。

2）在遥控、遥测中，RTU具有良好的应用效果，特别是在水利、电力调度、市政调度等遥信领域中，RTU的作用更加明显。

3）在进行 RTU设计时，其结构以模块的形式进行设计，因此，RTU的拓展性很好，在应用过程中，可以根据实际需求，不断拓展、更新。

4）RTU适应环境的能力很强，不管是良好的运行环境下，还是在恶劣的工业现场，RTU都可以良好的运行，加上RTU的通信距离比较远，通信功能稳定，能及时、有效地为控制中心站传递信息。

目前，RTU在国外的应用主要是应用于室外环境比较恶劣的情况下，如无人值守站点。RTU本身具有C语言编程、屏幕组态软件编程等功能，加上RTU可以绘制梯形图，在工程车间流水线中也会发挥十分重要的作用，首先RTU的运算能力比较强，能保证各项信息的准确性；其次，RTU具备液晶显示的功能，能将现场运行情况及控制情况直接展现出来；再者，RTU的通信方式有很多种，如数传、RS485、拨号等，能保证信息的安全传输，同时，RTU还可以保证掉电保护程序不会丢失；最后，RTU的模拟量采集水平很高，能同时进行24路采集。

正因为RTU具有以上多种特点，因此，RTU能广泛的应用于电力系统安全监测中，确保电力系统供电的稳定性及安全性，这对电力系统综合自动化的发展有很大的帮助。

3 RTU在电力系统安全检测中的应用

对现代电力企业而言，为了保证电力系统朝着现代化、科学化的方向发展，首先要实现电网自动化调度，对于省级、市级、县级的电网调度，其职责虽然有一定的差异，但是电网调度的组成大致相同，都是由主站和RTU构成。对电力系统而言，RTU就是其安装在发电厂、变电站的一种电网监视和电网控制的远程装置，主要负责将在发电厂、变电站采集到的状态信息、模拟量传输到主站，并且当调度中心发出命令时，RTU负责执行和落实调度中心的命令。随着现代技术和电子技术的不断发展，社会各行业的自动化程度越来越高，对于电力企业，建立无人值班变电站已经是实现自动化管理的重要手段，通过建设无人值班变电站，能使得电力企业的生产成本降低，保证变电站更加科学、安全、可靠的运行，对于无人值班变电站，RTU是十分重要的一个环节，因此，全面分析RTU在电力系统安全监测中的应用十分重要。

在电力系统安全监测系统中，RTU主要负责对电力系统的运行进行监测和控制，具有RTU自动检测、RTU自动调节、RTU自动恢复等功能。在实际工作中，面对电力系统这个复杂的系统，RTU监测的设备数量不仅多，还十分复杂，因此，RTU需要通过信息传输来完成自身的监控作用，而RTU与主站之间的配合，可以通过遥测、遥信、遥控实现。

1）遥测。人们常说的远程测量其实就是指遥测，在电力系统安全监测中，利用RTU可以将被监测设备的各项参数，如运行参数、状态参数等通过编码，转变成相应的遥测信息，然后按照通信规约，将遥测信息传输到电力系统的调度中心，为电力调度提供有力的依据。RTU在收集、处理被监测设备的数据时，其模拟量就是RTU的要测量，一般情况下，电力系统被监测设备的遥测量主要有变压器参数、母线、无功功率和有功功率、线路电流及电压、变压器油温、功率因素等。遥测量的收集与处理对整个电力系统安全监测质量有很大的影响。

2）遥信。对于电力系统安全监测而言，RTU的遥测功能就是指RTU的远程信号，也就是说根据通信规约，将收集的被监测设备的状态信号传递给电力系统调度中心的过程。在RTU遥信中，涉及到的设备有很多，如漏电保护装置、模拟开关器、自动保护装置、继电保护装置、断路器、隔离开关等。在这些设备中，一般情况下，其运行状态只有两种可能，一种是关闭状态，即设备处于不运行状态；另一种是开启状态，即设备处于运行状态，如隔离开关的控制按钮处于“合”的位置，代表着隔离开关处于运行状态。因此，在RTU中，对某个遥信对象进行控制时，可以通过信号对其运行状态进行控制，一般情况下是采用二进制数进行控制，即一个码元代表着设备的一种运行状态。

3）遥控。在电力系统安全监测中，RTU的遥控是指电力系统调度中心的远程命令，即调度中心根据RTU收集、传递的遥测信息，发出相应的指令，从而改变当前设备的运行情况。在电力系统中，变压器电压回路的投切补偿电容器投入、断开、断路器开断、电抗器开断等都是遥控命令。因此，对于电力系统调度中心而言，发出的指令也只有两种状态，一种是开启；另一种是关闭，如断路器的“分”“合”命令。在电力系统安全监测中，一个RTU可以远程遥控多个设备。

在RTU中，遥测、遥信主要是负责为中心站收集、传递信息，而遥控主要是中心站向被监测设备发出命令，因此，遥控会直接改变电力系统的运行状态，这就对RTU遥控提出了更高的要求。目前，在RTU遥控中，经常会采用“返送校核”的方法，一般情况下，中心站向被监测设备发出的RTU命令有三种情况，一是遥控选择命令；而是遥控执行命令；三是遥控撤销命令，通过这三种命令能保证中心站发出指令的正确性。