变电站自动化设备调试优化研究

程秀娟，廖烽然（国网山东省电力公司烟台供电公司，山东　烟台　264001）



变电站自动化设备调试优化研究

程秀娟，廖烽然
（国网山东省电力公司烟台供电公司，山东烟台264001）

摘要：随着“大运行”体系建设深入推进，变电站自动化设备全面实现分散监控到大规模集中监控的转变，自动化调试作为自动化设备能否投入运行的最后一道关卡，调试质量至关重要。针对调试现状，通过改进变电站RTU运行方式、规范调试作业机制，实现遍及主站每套系统、每条通道、每台RTU的冗余调试，保证变电站RTU与调度主站的可靠通信、上下行数据正确、稳定传输，调试后的厂站信息满足正确性和完整性要求，从根源消除信息误报、漏报现象，优化提升了监控信息的感知能力。

关键词：自动化调试；RTU双主运行；冗余调试；优先级；正常方式

0　引言

为使变电站的设备向主站系统传输的数据与远动数据库一一对应，变电站自动化设备（以下简称RTU）与调度端SCADA系统之间需进行远动调试。调试工作中，应保证变电站RTU与调度主站的可靠通信、上下行数据正确、稳定传输，整个调试工作结束之后，调度端能够实现对该地区电网所有变电站有效、可靠监控。显然，自动化调试是自动化系统能否投入运行的最后一次全面检验，是保证系统安全可靠运行必不可少的步骤。

然而目前的调试环节因受现场RTU配置的限制，为达到一定冗余等因素导致调试存在诸多问题，譬如调试好的厂站仍然存在信息漏发、信息误发、数据跳变、遥控失败、网络拓扑与实际不符等问题，严重影响调控业务的正常运转。针对上述问题，从改进RTU运行方式、规范调试作业机制方面出发，从根本上改善调试作业的现状，确保调试的正确性和完整性，同时，极大地提升了调试效率。

1　现状分析

厂站调试涉及三大方面，一是自动化主站系统，二是通道系统，三是RTU。

1.1主站现状

在“大运行”体系下，自动化主站建成了多套系统，包括：一是针对于输电网的地县“一体化”主、备调度控制系统（以下简称“一体化”主备系统），二是针对于配电网的地县配电自动化系统，地县配电自动化系统是相互独立的，非地县“一体化”；“一体化”主备系统，实现的范围是针对于电网的主网即输电网，不包含配电网，地县有相互独立的配电自动化系统。“一体化”主备系统与配电自动化系统对地县直属相关变电站信息均采集，其中配电自动化系统仅采集10 kV出线相关信息［1］。

1.2通道现状

前置系统通道，是其通过TCP网络协议与RTU之间建立Socket逻辑网络链路，即主站与RTU之间通过上述逻辑关系建立的虚回路（以下简称通道），不同于物理通道［2-3］。一般一个实体RTU与“一体化”前置系统之间仅建立一条链路即一个通道，如厂站双RTU配置就是2个通道，当然，在RTU网口足够、数据网满足要求的情况下，一个RTU也可以建立多条逻辑链路［4-5］，比如省调500 kV双RTU厂站就与省主、备调之间建立了8条通道链路。此外，RTU还绑定配电自动化系统2个通道链路，因此，对于地调自动化系统来讲，主站3套系统与变电站2 台RTU之间建立了多达10条的通道链路。

1.3分站现状

地县直属变电站的RTU有主备运行和单机运行等方式。其中220 kV变电站的RTU均为双机，运行方式为主备运行；110 kV变电站的RTU有不少是单机运行；35 kV变电站大部分是单机运行。在大运行体制下，保证信息的实时性、一致性、正确性、安全性，不分电压等级都很重要［5］。所以主备运行和单机运行的厂站不可避免地存在缺陷。

2　调试存在的问题

由于主站系统多、变电站RTU不止一台以及通道链路的高度冗余化，自动化与现场人员进行调试时要求较多。一是主站各套系统都要现场进行一一调试，主站“一体化”系统有主备之分，联动试验也有主备之别，即2套系统都要与现场做试验，另外配电自动化系统也要与现场调试，确保其通信可靠；二是2台RTU都要调试，保证每台RTU信息上行正确；三是主站与RTU之间的每条通道链路都要进行可靠调试，确保每条虚回路都能正确传送数据。然而目前的调试远远没有达到遍及每套系统、每台RTU和每条通道的冗余调试，导致RTU与主站之间的调试不能满足正确性、完整性等要求［6-7］。

2.1主站各系统未达到冗余调试

调度自动化主调系统、备调系统以及配电自动化系统都应与RTU建立可靠通信。而目前的调试做法是只进行主调系统与RTU的调试，没有进行备调系统、配电自动化系统与RTU之间的逐一调试，没有建立主站各套系统与厂站RTU协同调试的工作机制，经常出现同一变电站发送主站各系统数据不一致的情况。

2.2每条通道未达到冗余调试

一般情况下，变电站RTU与主站系统之间通过调度数据网建立了多条通信链路，尤其是重要厂站，其链路冗余度更高。理论上讲，应确保每条链路都能实现RTU与主站之间的正常通信才算调试完成。而目前调试的做法是只调试RTU和主站系统之间的一条链路，没有切换至其他通道进行调试，这种调试方式只能保证RTU与主站系统之间的一条链路通信正常，不能保证其余链路都能实现正常通信，没有发挥多链路配置的优越性，降低了RTU与主站通信的冗余度，一旦这条经过调试的链路出现异常或中断，需要启用其他链路进行通信时，将无法保证其他链路能够正常启用。

2.3每台RTU未达到冗余调试

绝大多数变电站具备2台RTU，由于现场RTU的配置复杂，任何一个装置参数配置不当就会造成RTU运行异常，并且很难保证2台RTU采集的变电站信息一致，为保证RTU配置正确、组态一致，应分别调试2台RTU。而当前的调试方式是只进行1台RTU与主站之间的调试，现场没有切换RTU主备机，没有做到2台RTU分别与主站调试。当需要新增间隔、信号或1台RTU故障，需要切至另1台RTU（备）运行时，备RTU由于没有提前与主站进行调试，无法保证其能正常采集数据、正确与主站建立通信，这种情况经常导致主站接收数据全部变零、遥测量出现很大的跳变、遥信异常、遥控不成功以及网络拓扑与实际运行方式不符等现象，严重影响调控业务的正常运转。

2.4各系统点表信息不一致

变电站RTU与主站调试的监控信息表不够规范，缺乏统一的监控信息点表模板，主备系统与配电自动化系统各自制定监控信息点表，造成管理混乱。

鉴于以上现象，要想从根本上改变现状，一是建议改进RTU的运行方式，由目前的主备运行方式改为双主运行方式，提高2台RTU分别与主站调试的可操作性，便于主站在线监视2台RTU的运行情况，有效避免数据跳变，提升数据的可靠性［8-9］。二是规范调试流程和提高远动调试作业质量，强化冗余调试，保证调试的正确性和完整性。

3　改进RTU运行方式

3.1推行RTU双主运行方式

变电站与主站系统之间通信，严格按照入网标准，建设双主运行模式，将会很大程度上提高通信可靠性和冗余度，2台RTU双机并列运行，不分主备，同时与主站系统通信，至于谁做主运行，由主站决定，主站可根据RTU通信情况自动切换其运行方式，也可以人工切换，解决了现场切记操作性差的难题。

主站可通过前置系统，检测双RTU实时采样断面的一致性，实现同步采样验证，提高源端数据的准确性、完整性，保证电网“大数据”质量。

3.2固化RTU跟随主备系统的运行方式

主站可以通过设定RTU通信优先级，正常运行方式下，可以将2台RTU分别“绑定”在“一体化”主备系统上，2台RTU并列运行、相互配合、分工明确，便于运维管理，如图1所示。1、2、3、4表示RTU与主备系统建立的4条通道，5表示主备系统之间可以相互转发数据。

在正常方式下，“一体化”系统通过设置通信优先级，使RTU1跟主系统运行（对应图1通道1），RTU2跟备系统运行（对应图1通道2）；在异常方式下，“一体化”系统根据通信情况可以自动切换RTU运行方式，使，使RTU1跟备系统运行（对应图1通道3），RTU2跟主系统运行（对应图1通道4）。在正常方式下，自动化调试工作很简单，RTU1和主系统调试，RTU2和备系统调试，不用再交互调试。因为主备系统程序一致、功能一致、数据库点表一致，理论上垂直调试正确，交互调试也应正确。由此可见，RTU双主运行，大大减少了现场和主站自动化调试工作量，减轻工作压力，达到了事半功倍的效果［10-11］。

图1　 RTU和主备系统连接方式

4　规范调试作业机制

4.1新上厂站RTU三遥调试

自动化人员在主站厂站上挂调试牌。在RTU约定优先级的运行情况下，在主备系统上分别调试一遍（遥控、遥调都要调一遍，遥信和遥测分站做一次，同时在主备系统上核对），然后人工在主备系统前置界面分别切换运行方式，分别再调试一遍。调试完成，人工在主备系统前置界面分别切换运行方式，回到优先级约定状态，调试流程如图2所示。

图2　调试流程

4.2新上间隔RTU三遥调试

自动化人员在主站线路间隔上挂调试牌。在RTU约定优先级的运行情况下，在主备系统上分别调试一遍（遥控都要调一遍，遥信和遥测分站做一次，同时在主备系统上核对），然后人工在主备系统前置界面分别切换运行方式，分别再调试一遍。调试完成，人工在主备系统前置界面分别切换运行方式，回到优先级约定状态。

4.3站端RTU数据库下装

主站厂站不需挂调试牌，分站运检人员在与主站自动化值班人员联系，确认主调系统的备机是RTU2后，拔掉RTU2与通信系统的网线，下装RTU2，完成后重新启动，检查无误后，与自动化人员联系，恢复RTU2与通信系统网线，自动化人员查看备调系统（RTU2作主）的本站数据或在主调系统的前置界面查看RTU2的数据，正常后，分站运检人员拔掉RTU1与通信系统的网线，下装RTU1，完成后重新启动，检查无误后，与自动化人员联系，恢复RTU1与通信系统网线，自动化人员查看主调系统（RTU1作主）本站数据。

4.4夜间RTU异常需重启的情况

夜间由于RTU原因导致某个变电站数据成批量不正常，现场需要重启RTU时，主站厂站不需挂调试牌，运检人员拔下任意一台RTU的网线，重启此RTU，重启成功，插好网线，与监控人员联系，确认数据正常后，监控人员取消人工置入，取消对端代替，运检人员拔下另一台RTU的网线，重启之，重启成功，插好网线。如果处理不好继续保持对端代替和人工置入，待厂家来人处理。

4.5验证双通道数据实时一致性

在调试的过程中，要通过主备前置系统人机界面高度关注双通道数据实时一致性，验证双RTU是否能够同步采样，重点关注实时变化遥信的一致性，更要重点关注开关遥信实时上传的一致性，一旦发现有不一致实时变化的情况，要中断调试，责令现场一查到底，直到问题彻底解决为止。因此，厂站调试工作，特别是新建厂站的调试，人员配置要到位。

4.6高度重视SOE

在调试过程之中，高度重视SOE，变化遥信数据必定伴随SOE，反之有SOE必定有变化遥信，二者缺一不可。主站未收到SOE或变化遥信，应终止调试，责令现场一查到底，直至彻底解决为止；高度重视保护出口动作、间隔事故总、全站事故总或220 kV事故总等，保护出口动作必然伴随间隔事故总、全站事故总或220 kV事故总动作。保护出口动作，三者之一没有动作，应终止调试，责令现场彻查解决才能继续调试，且在做保护出口动作联动试验之前，现场须保持事故总信号处于复归状态，事故总处于动作状态不能进行保护出口联动试验。

4.7统一监控信息点表

统一监控信息点表，不同厂家、型号的RTU点表必须按照统一的模板定制，遥测系数的处理也要规范，遥测满码值必须是32767。务必做到主站各系统与RTU监控信息点表的一致性，规范点表信息管理，从管理上强化作业流程，务必做到主站每一套系统都要与RTU进行联调试验。

4.8做好调试记录

调试涉及的每一个环节都要有详实的作业过程和管理记录，主分站调试记录形成闭环管控。形成档案资料为日后发生故障提供依据，同时也增加了注意事项，为新调试员增加了第一手材料，方便其对设备的了解以及对方法的掌握。首先，对自动化设备的记录，一定要记录RTU的生产厂家及型号，方便对设备的了解，也方便对设备的维修处理；其次，一旦设备出现故障要明确记录，出现故障时设备的生产状态如何，是如何修好或调试好，解除故障后的工作状态或生产质量如何都要明确记录。

5　结语

采取技术手段，推行RTU双主运行方式，从根本上解决了现场切换RTU操作性差、易发生数据跳变等问题，提升数据的源端可靠性。建立固化作业方式，达到主站、通道、RTU之间多重冗余调试，从根本上保证调试的正确性和完整性。调试后厂站能够可靠响应调控操作，有效减少了信息误报、漏报现象，优化提升了监控信息的感知能力，实现了电网的可控、能控、在控。

参考文献

［1］贾占岭．地县”调控一体化“系统模式初探［J］．电工技术，2013 （9）：18-20．

［2］谭辉彦．浅谈安全生产风险管理体系建设［J］．电力安全技术，2012（4）：1-4．

［3］张喜林，万晓华，都昌银．提高调度自动化系统应用效果研究［J］．东北电力技术，2010（9）：24-27．

［4］张喜林，都昌银，万晓华．集控站SCADA远程工作站安全机制［J］．电力信息化，2006（9）：79-80．

［5］辛耀中，新世纪电网电镀自动化技术发展趋势［J］．电网技术，2001，25（12）：1-10．

［6］胡炎，谢小荣，韩英铎，等．电力系统安全体系设计方法综述［J］．电网技术，2005，29（1）：35-39．

［7］向维东，黄天戍，孙东．电力企业信息网络安全管理系统设计与实现［J］．电力系统自动化，2003，27（15）：71-74．

［8］龚庆武，姜芳芳，陈义飞．基于虚拟现实技术的变电站仿真培训系统［J］．电网技术，2005，29（24）：74-75．

［9］张之良，田玉玲，吴立文．电力自动化远动通道监测系统的研究与实现［J］．电力系统通信，2005（6）：9-11．

［10］曾一凡，孙波，王家同．变电站RTU及远动信道故障诊断监测系统设计［J］．电网技术，2005，29（8）：75-79．

［11］赵书涛，李宝树，崔桂彦，等．基于计算机视觉的远程变电站状态检测与诊断新策略［J］．电网技术，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

中图分类号：TM762

文献标志码：A

文章编号：1007-9904（2016）02-0027-04

收稿日期：2015-09-29

作者简介：

程秀娟（1986），女，主要从事调度自动化及计算机信息处理方面的研究工作。