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李國(guó)號(hào)  廣東省中山電力工業(yè)局調(diào)度所(528400)

　　摘要：以中山110kV無(wú)人值班變電所為例，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備GR-90型RTU在運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行淺析，找出解決問(wèn)題的方法，提出一些合理的建議。

　　關(guān)鍵詞：RTU 負(fù)載能力通道故障

　　1　前言

　　在110kV變電所推行無(wú)人值班是目前正在進(jìn)行的一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)影響的技術(shù)變革，亦是供電系統(tǒng)當(dāng)前開(kāi)展的減少值班人員、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和提高經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。我局根據(jù)電網(wǎng)的現(xiàn)狀與發(fā)展，加快了變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的步伐，到目前為止，我局已經(jīng)有21座變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，發(fā)揮了“減人增效”的作用。

　　我局調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)廠所部分的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備是多廠家、多規(guī)約的，擁有28臺(tái)不同廠家的RTU，其中GR-90型RTU就占有11臺(tái)，為使用RTU數(shù)量最多的一種。

　　2　GR-90型RTU的結(jié)構(gòu)和工作特性

　　GR-90型RTU是美國(guó)Haris公司最新研制出來(lái)的產(chǎn)品，它是為了適應(yīng)中國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際需要，按無(wú)人值班變電所的規(guī)范要求而設(shè)計(jì)的，能夠廣泛地應(yīng)用在220、110kV等變電所中。GR-90型RTU采用新的開(kāi)放式、分布式的處理概念，其主CPU可通過(guò)一個(gè)HDLC的鏈路同各種不同類型的I/O模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，然后把所采集的數(shù)據(jù)送到三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理加工后，送到就地或SCADA/EMS主站系統(tǒng)，同時(shí)也可完成控制中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的控制命令。

　　2.1　GR-90型RTU包含一個(gè)主處理器、若干外設(shè)I/O模塊、電源模塊和通信設(shè)備等四大部分，如圖1所示。

　　(1)主處理器(以下稱為GR-90M)，是一種先進(jìn)的單板機(jī)，與VMS兼容的中央處理單元，它是以性能優(yōu)越的32位CPU模塊為基礎(chǔ)，可以處理數(shù)據(jù)采集及與主站通信，以及維護(hù)RTU數(shù)據(jù)庫(kù)中I/O點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

　　(2)I/O模塊為GR-90M的輸入與輸出提供專門的接口，自現(xiàn)場(chǎng)信息源收集數(shù)據(jù)或作為一個(gè)輸出單元而與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，并提供專門的處理、存儲(chǔ)、緩存的功能。

　　(3)電源模塊是一個(gè)開(kāi)關(guān)式的換流器，供電方式為DC/DC，能力RTU的GR-90M、VME卡、調(diào)制解調(diào)器和I/O模塊等提供電源。

　　(4)通信設(shè)備的Modem的型號(hào)為WESCON202/V23，數(shù)據(jù)速率設(shè)置為600Bd，中心頻率為1700Hz，線路阻抗為600Ω。

　　2.2　GR-90型RTU的特點(diǎn)

　　2.2.1　可用的規(guī)約有60多種(在我局與主站通信的規(guī)約是IEC870/5-101)；

　　2.2.2　通信口有3個(gè)，而且相互間獨(dú)立，可用不同的規(guī)約傳送；

　　2.2.3　I/O模塊可以帶電裝卸，軟件具有組態(tài)功能；

　　2.2.4　具有5種不同型式的防干擾和保護(hù)措施，如I/O間用小變壓器隔離、遙信板和遙控板用光電隔離、I/O外設(shè)電源用DC//DC方式等；

　　2.2.5　GR-90M與外設(shè)I/O模塊的連接采用RS-485串行鏈路

　　3　GR-90型RTU的調(diào)試與維護(hù)實(shí)例

　　3.1　RTU的調(diào)制解調(diào)器(Modem)發(fā)送電平低，導(dǎo)致通道故障

　　我局的橫欄110kV變電所是一座剛投入運(yùn)行的無(wú)人值班變電所，它采用的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備為GR-90型RTU。

　　在該所投入運(yùn)行后，曾在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)通道頻繁中斷的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)一天出現(xiàn)幾百次通斷，并且在屏幕上重復(fù)顯示下面四條錯(cuò)誤信息：

　　01∶24　00∶00∶19　　IEC-02　　LRU　Failure　　　出現(xiàn)

　　01∶24　00∶00∶21　　IEC-02　　Device(1)Failure　出現(xiàn)

　　01∶24　00∶00∶57　　IEC-02　　LRU　Failure　　 消失

　　01∶24　00∶00∶54　　IEC-02　　Device(1)Failure　消失

　　01∶24　00∶00∶35　　IEC-02　　LUR　Failure　　 出現(xiàn)

　　我們?cè)跈z查主站MODEM時(shí)，發(fā)現(xiàn)MODEM能夠正常運(yùn)行2～3min然后指示燈全部熄滅，過(guò)了幾十秒又重新恢復(fù)正常，如此反復(fù)工作。

　　針對(duì)以上的故障現(xiàn)象，我們進(jìn)行分析與測(cè)試。首先，用環(huán)路測(cè)試法來(lái)判斷通道是否存在故障。環(huán)路測(cè)試法的工作原理圖如圖2所示。平時(shí)通道工作，Aa、Bb分別連通；在測(cè)試時(shí)，把Aa、Bb斷開(kāi)，將A、B兩點(diǎn)連通，形成環(huán)路，自發(fā)自收。這時(shí)在主站用PC機(jī)發(fā)送一詢問(wèn)命令報(bào)文，然后把接收到的報(bào)文與發(fā)送的報(bào)文相比較。若兩者一樣，則說(shuō)明通道沒(méi)有問(wèn)題，否則屬于通道故障。經(jīng)過(guò)測(cè)試，證實(shí)從主站前置機(jī)到RTU的MODEM之間的通道是沒(méi)有問(wèn)題的。

　　另外，我們對(duì)RTU的MODEM的中心頻率、波特率與發(fā)送電平進(jìn)行檢查。經(jīng)過(guò)測(cè)試，結(jié)果顯示：MODEM的中心頻率為1700Hz，屬于正常范圍內(nèi)；波特率的設(shè)置情況亦正確。而當(dāng)我們測(cè)量MODEM發(fā)送電平時(shí)，發(fā)現(xiàn)只有220mV左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常數(shù)值780mV，于是把MODEM的發(fā)送電平重新調(diào)整，使之保持在780mV左右。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)通道的運(yùn)行狀態(tài)良好，同時(shí)在主站的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)不再出現(xiàn)關(guān)于“LRU Failure”等錯(cuò)誤信息。為了避免再出現(xiàn)類似問(wèn)題，把已投入使用的GR-90型RTU的MODEM的發(fā)送電平重新調(diào)整到780mV左右。

　　3.2　RTU的電源模塊負(fù)載能力不足，導(dǎo)致遙測(cè)板不能正常工作

　　我局的一個(gè)無(wú)人值班變電所——坦洲110kV變電所曾經(jīng)一度出現(xiàn)RTU的遙測(cè)板在運(yùn)行一段時(shí)間后停止工作，而其他I/O模塊都能正常工作的故障現(xiàn)象。該所的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備GR-90型RTU的電源模塊提供的功率最大值為63W。

　　我們用PC機(jī)檢查RTU的遙測(cè)地址參數(shù)的設(shè)置情況，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；再換上備用遙測(cè)板來(lái)觀察其工作情況，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的遙測(cè)板是好的。這時(shí)，我們懷疑是由于該所的信息量大，I/O模塊的數(shù)目相應(yīng)增多，使電源模塊的工作電源不足。

　　經(jīng)過(guò)測(cè)量，我們知道，RTU的各I/O模塊都處在靜態(tài)工作時(shí)共需要功率48W，而當(dāng)有I/O模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)工作時(shí)，消耗的功率要增大，最大可以達(dá)到78W。為了找出問(wèn)題的真正原因，對(duì)RTU投入運(yùn)行后各I/O模塊工作特性作進(jìn)一步的分析。

　　遙測(cè)板一直處于動(dòng)態(tài)工作，需要消耗功率21W，而工作在遙測(cè)板上的A/D轉(zhuǎn)換要求工作電源的變化限制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。如果電源的變化幅度偏高，A/D轉(zhuǎn)換不能正常工作，最終會(huì)導(dǎo)致遙測(cè)板停止工作。對(duì)于遙信板來(lái)說(shuō)，需要的功率較小，同時(shí)它允許工作電源的變化幅度可以大一些。平時(shí)調(diào)度員在進(jìn)行遙控操作時(shí)會(huì)令遙控繼電器動(dòng)作，從而使遙控板消耗的功率增大(最大可以達(dá)到33W)。當(dāng)遙控板消耗的功率增大到一定程度時(shí)，電源模塊提供給遙測(cè)板的功率會(huì)大為減少，影響到遙測(cè)板上的A/D轉(zhuǎn)換工作，遙測(cè)板會(huì)因此而停止工作。但對(duì)遙信板影響不大，遙信板能繼續(xù)工作。

　　根據(jù)以上分析的情況，為了便于以后的維護(hù)工作，我們決定對(duì)遙信板的電源工作電路進(jìn)行改造，即遙信板不再需要原來(lái)的電源模塊供電，增加一外部直流電源單獨(dú)給遙信板供電(如圖3所示)。通過(guò)計(jì)算可知，在動(dòng)態(tài)工作方式下遙測(cè)板和遙控板消耗的最大功率為54W，低于電源模塊提供的功率63W，消除了工作電源不足現(xiàn)象。

　　3.2.1　改造前Z2與Z3的跳線1、2連通，2、3斷開(kāi)，這時(shí)遙信板的電源工作電路由RTU的電源模塊(A)提供電源；

　　3.2.2　現(xiàn)在我們把跳線1、2斷開(kāi)，2、3跳通，這時(shí)電源模塊不再經(jīng)過(guò)Z2、Z3供電給遙信板的工作電路，直接從回路A→B輸出到其他電源工作回路，同時(shí)在TB1處增加一輸出功率為30W的電源，單獨(dú)給遙信板供電，滿足其的工作需要(如虛線部分所示)。

　　方案實(shí)施后，RTU的運(yùn)行情況穩(wěn)定，不再出現(xiàn)遙測(cè)板停止工作的現(xiàn)象。

　　3.3　新投入運(yùn)行的變電所進(jìn)行調(diào)試時(shí)，RTU起動(dòng)不起來(lái)

　　對(duì)新投入運(yùn)行的GR-90型RTU進(jìn)行調(diào)試是一項(xiàng)非常重要的工作，我們?cè)谖骞鹕?10kV變電所進(jìn)行RTU調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)了RTU運(yùn)行不起來(lái)的故障。

　　這時(shí)，RTU的主處理器(即GR-90M)出現(xiàn)故障因?yàn)镚R-90M作為整個(gè)RTU的“首腦”，它出了問(wèn)題，必會(huì)導(dǎo)致RTU起動(dòng)不起來(lái)。RTU的起動(dòng)有一個(gè)初始化的過(guò)程，而GR-90型RTU是由存儲(chǔ)在GR-90M的EPROM芯片里的BOOTROM所初始化。在初始化的過(guò)程中，BOOTROM先進(jìn)行自檢，然后進(jìn)行EPROM、NVRAM、SRAM的檢驗(yàn)和初始化。如果在存儲(chǔ)器出錯(cuò)或存在嚴(yán)重缺陷，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作而完全停機(jī)，反之，則所有的駐留固件以及所供應(yīng)的用戶應(yīng)用程序都可以運(yùn)行于RAM或EPOROM。

　　我們?cè)贕R-90M板上的BOOT ROM芯片、其他EPROM芯片及RAM芯片分別進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果查出M27C2001-12FI型的EPROM型芯片(U41)里的程序出錯(cuò)，導(dǎo)致RTU不能進(jìn)行。換上一塊備用的EPROM芯片，重新下裝RTU的地址參數(shù)，起動(dòng)RTU，這時(shí)RTU能正常運(yùn)行，問(wèn)題也就迎刃而解。

　　4　建議

　　針對(duì)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的建設(shè)和調(diào)試維護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出以下的一些建議；

　　4.1　在引進(jìn)廠家的設(shè)備時(shí)，要確保設(shè)備的質(zhì)量，保證設(shè)備的各種元件的完好和技術(shù)參數(shù)的正確。有技術(shù)力量的話，應(yīng)派人參與設(shè)備的技術(shù)鑒定。

　　4.2　RTU要增加負(fù)荷時(shí)，要考慮到RTU電源模塊的負(fù)載能力，盡量避免發(fā)生個(gè)別I/O模塊停止工作，從而影響到RTU的正常工作。

　　4.3　在RTU投入運(yùn)行前，要對(duì)RTU的各部分器件進(jìn)行仔細(xì)地檢查，不要漏掉某一環(huán)節(jié)沒(méi)有檢查，如跳線、發(fā)送電平等的調(diào)整。

　　(注：本文獲優(yōu)秀論文三等獎(jiǎng))