RTU在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中的應(yīng)用

劉偉浩 張 偉 馬 俊

（國網(wǎng)杭州供電公司，杭州 310000）

遠程監(jiān)控終端（RTU）是當今社會和科學(xué)發(fā)展的重要產(chǎn)物，在各個行業(yè)有十分廣泛的應(yīng)用，RTU對社會各行業(yè)的現(xiàn)代化進程都有很大的影響，同時，在電子技術(shù)、計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等各種科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展下，遠程監(jiān)控領(lǐng)域中的遠程通信設(shè)備、技術(shù)等越來越先進。而在電力企業(yè)中，通過RTU的合理應(yīng)用，能使得電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠、安全、持續(xù)的為社會生產(chǎn)及人們生活提供電力資源，下面對此進行詳細介紹。

1 RTU的概述

1.1 RTU的基本概念

所謂的RTU是遠程測控終端系統(tǒng)的英文縮寫，其英文全稱是Remote Terminale Unit，遠程測控終端系統(tǒng)的主要任務(wù)是對工業(yè)設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備、現(xiàn)場信號等進行全方位的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象或者故障后，及時將信息傳遞到控制中心，從而幫助工作人員對整個系統(tǒng)進行安全管控。RTU主要由數(shù)字量輸入、模擬量輸入、脈沖量輸入、開關(guān)量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸出、脈沖量輸出、開關(guān)量輸出等幾個子單元組成。對于工業(yè)上的綜合自動系統(tǒng)而言，RTU是最基本，也是最重要的一部分，RTU的構(gòu)成部分包括電源、開關(guān)設(shè)備、外殼、通信設(shè)備、信號輸入器、信號輸出器、微處理器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、微處理控制器等幾部分。

對RTU來說，可以利用遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)自帶的軟件或者智能軟件對電力系統(tǒng)的調(diào)度、中央監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)測、管控，和其他的現(xiàn)場智能處理器相比較，RTU的性能更加優(yōu)越，其耐用性和適應(yīng)環(huán)境的能力更強，利用RTU能實現(xiàn)SCADA控制中心和現(xiàn)場設(shè)備的快速通信。同時，RTU本身就是一個獨立的系統(tǒng)，能準確的收集、分析現(xiàn)場設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程控制，對于一些重要的運行數(shù)據(jù)，可以通過通信系統(tǒng)，傳送到 SCADA控制中心，供工作人員分析、使用。在電力系統(tǒng)中，RTU可以與調(diào)度系統(tǒng)共同組成電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，利用RTU的自動化監(jiān)控功能，對整個電力系統(tǒng)中的各個網(wǎng)點進行遠程信息采集、分析、歸類，并且還能對現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)、工作信息、數(shù)據(jù)變化等進行監(jiān)測，同時還具備越限報警、安全報警等功能，能讓工作人員在第一時間發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的不安全狀態(tài)。

1.2 RTU發(fā)展進程

RTU發(fā)展至今，經(jīng)歷了多個階段，首先是第一代的RTU，第一代的RTU本質(zhì)上就是由多個分立元件組成的電子設(shè)備，只能用于簡單的數(shù)據(jù)采集，同時還兼?zhèn)湟恍╅_關(guān)量控制作用，第一代RTU的各項能力都十分有限，尤其是在進行數(shù)據(jù)處理時，只能將采集到的各項數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行恼荆缓罄弥髡驹O(shè)備或者控制中心站的設(shè)備對數(shù)據(jù)進行處理、分析。另外，第一代RTU的通信能力也很差，通信速度十分慢，并且通信方式單一，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象后，很難快速、及時的將相關(guān)信息傳送到控制中心站。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，半導(dǎo)體得到了十分廣泛的應(yīng)用，而 RTU的核心芯片逐漸變成微處理器，這就是第二代RTU。在第二代RTU中，其數(shù)據(jù)處理能力比第一代RTU的數(shù)據(jù)處理能力高很多，同時在第二代RTU中，實現(xiàn)了多種復(fù)雜的算法及通信協(xié)議，在進行輸出控制時，不再僅僅依靠控制中心站進行，而是利用本地閉環(huán)實現(xiàn)的。

近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，RTU有了更先進的科學(xué)技術(shù)支撐，同時，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)也為 RTU設(shè)備提供了更加廣泛的應(yīng)用。在20世紀80年代，RTU開始采用微型計算機，這就為RTU提供了一個新的發(fā)展方向，當前的大部分RTU的核心都是微型計算機系統(tǒng)，這種計算機系統(tǒng)具有多輸入、多輸出功能，其信息通道齊全，數(shù)據(jù)處理能力極強，對于不同的程序，能設(shè)定不同的功能，工作靈活性極強，可靠性很高，能滿足電力系統(tǒng)安全監(jiān)測的需求。

隨著社會各行業(yè)對電力企業(yè)重視力度的加大，人們對電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求也越來越高，因此，對電力系統(tǒng)進行安全監(jiān)測是十分重要的。在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中，RTU承擔著執(zhí)行調(diào)度命令，收集、傳輸電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的重任，對電力系統(tǒng)的安全運行有很大的影響，所以，保證RTU能為電力運行提供真實、有效、及時、可靠的數(shù)據(jù)，對電力系統(tǒng)的安全、可靠運行十分重要。

2 RTU的特點

RTU是社會發(fā)展和科技進步的產(chǎn)物，具有多種優(yōu)勢，這些優(yōu)勢也使得RTU廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)，具體的來說，RTU主要具有以下特點：

1）對于RTU，可以與IP/TCP有效地結(jié)合起來使用，同時RTU還能與各種無線設(shè)備結(jié)合在一起使用，使得RTU能發(fā)揮出越來越重要的作用。

2）在遙控、遙測中，RTU具有良好的應(yīng)用效果，特別是在水利、電力調(diào)度、市政調(diào)度等遙信領(lǐng)域中，RTU的作用更加明顯。

3）在進行 RTU設(shè)計時，其結(jié)構(gòu)以模塊的形式進行設(shè)計，因此，RTU的拓展性很好，在應(yīng)用過程中，可以根據(jù)實際需求，不斷拓展、更新。

4）RTU適應(yīng)環(huán)境的能力很強，不管是良好的運行環(huán)境下，還是在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，RTU都可以良好的運行，加上RTU的通信距離比較遠，通信功能穩(wěn)定，能及時、有效地為控制中心站傳遞信息。

目前，RTU在國外的應(yīng)用主要是應(yīng)用于室外環(huán)境比較惡劣的情況下，如無人值守站點。RTU本身具有C語言編程、屏幕組態(tài)軟件編程等功能，加上RTU可以繪制梯形圖，在工程車間流水線中也會發(fā)揮十分重要的作用，首先RTU的運算能力比較強，能保證各項信息的準確性；其次，RTU具備液晶顯示的功能，能將現(xiàn)場運行情況及控制情況直接展現(xiàn)出來；再者，RTU的通信方式有很多種，如數(shù)傳、RS485、撥號等，能保證信息的安全傳輸，同時，RTU還可以保證掉電保護程序不會丟失；最后，RTU的模擬量采集水平很高，能同時進行24路采集。

正因為RTU具有以上多種特點，因此，RTU能廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中，確保電力系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性及安全性，這對電力系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展有很大的幫助。

3 RTU在電力系統(tǒng)安全檢測中的應(yīng)用

對現(xiàn)代電力企業(yè)而言，為了保證電力系統(tǒng)朝著現(xiàn)代化、科學(xué)化的方向發(fā)展，首先要實現(xiàn)電網(wǎng)自動化調(diào)度，對于省級、市級、縣級的電網(wǎng)調(diào)度，其職責(zé)雖然有一定的差異，但是電網(wǎng)調(diào)度的組成大致相同，都是由主站和RTU構(gòu)成。對電力系統(tǒng)而言，RTU就是其安裝在發(fā)電廠、變電站的一種電網(wǎng)監(jiān)視和電網(wǎng)控制的遠程裝置，主要負責(zé)將在發(fā)電廠、變電站采集到的狀態(tài)信息、模擬量傳輸?shù)街髡?，并且當調(diào)度中心發(fā)出命令時，RTU負責(zé)執(zhí)行和落實調(diào)度中心的命令。隨著現(xiàn)代技術(shù)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，社會各行業(yè)的自動化程度越來越高，對于電力企業(yè)，建立無人值班變電站已經(jīng)是實現(xiàn)自動化管理的重要手段，通過建設(shè)無人值班變電站，能使得電力企業(yè)的生產(chǎn)成本降低，保證變電站更加科學(xué)、安全、可靠的運行，對于無人值班變電站，RTU是十分重要的一個環(huán)節(jié)，因此，全面分析RTU在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中的應(yīng)用十分重要。

在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測系統(tǒng)中，RTU主要負責(zé)對電力系統(tǒng)的運行進行監(jiān)測和控制，具有RTU自動檢測、RTU自動調(diào)節(jié)、RTU自動恢復(fù)等功能。在實際工作中，面對電力系統(tǒng)這個復(fù)雜的系統(tǒng)，RTU監(jiān)測的設(shè)備數(shù)量不僅多，還十分復(fù)雜，因此，RTU需要通過信息傳輸來完成自身的監(jiān)控作用，而RTU與主站之間的配合，可以通過遙測、遙信、遙控實現(xiàn)。

1）遙測。人們常說的遠程測量其實就是指遙測，在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中，利用RTU可以將被監(jiān)測設(shè)備的各項參數(shù)，如運行參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等通過編碼，轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的遙測信息，然后按照通信規(guī)約，將遙測信息傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)的調(diào)度中心，為電力調(diào)度提供有力的依據(jù)。RTU在收集、處理被監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)時，其模擬量就是RTU的要測量，一般情況下，電力系統(tǒng)被監(jiān)測設(shè)備的遙測量主要有變壓器參數(shù)、母線、無功功率和有功功率、線路電流及電壓、變壓器油溫、功率因素等。遙測量的收集與處理對整個電力系統(tǒng)安全監(jiān)測質(zhì)量有很大的影響。

2）遙信。對于電力系統(tǒng)安全監(jiān)測而言，RTU的遙測功能就是指RTU的遠程信號，也就是說根據(jù)通信規(guī)約，將收集的被監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)信號傳遞給電力系統(tǒng)調(diào)度中心的過程。在RTU遙信中，涉及到的設(shè)備有很多，如漏電保護裝置、模擬開關(guān)器、自動保護裝置、繼電保護裝置、斷路器、隔離開關(guān)等。在這些設(shè)備中，一般情況下，其運行狀態(tài)只有兩種可能，一種是關(guān)閉狀態(tài)，即設(shè)備處于不運行狀態(tài)；另一種是開啟狀態(tài)，即設(shè)備處于運行狀態(tài)，如隔離開關(guān)的控制按鈕處于“合”的位置，代表著隔離開關(guān)處于運行狀態(tài)。因此，在RTU中，對某個遙信對象進行控制時，可以通過信號對其運行狀態(tài)進行控制，一般情況下是采用二進制數(shù)進行控制，即一個碼元代表著設(shè)備的一種運行狀態(tài)。

3）遙控。在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中，RTU的遙控是指電力系統(tǒng)調(diào)度中心的遠程命令，即調(diào)度中心根據(jù)RTU收集、傳遞的遙測信息，發(fā)出相應(yīng)的指令，從而改變當前設(shè)備的運行情況。在電力系統(tǒng)中，變壓器電壓回路的投切補償電容器投入、斷開、斷路器開斷、電抗器開斷等都是遙控命令。因此，對于電力系統(tǒng)調(diào)度中心而言，發(fā)出的指令也只有兩種狀態(tài)，一種是開啟；另一種是關(guān)閉，如斷路器的“分”“合”命令。在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中，一個RTU可以遠程遙控多個設(shè)備。

在RTU中，遙測、遙信主要是負責(zé)為中心站收集、傳遞信息，而遙控主要是中心站向被監(jiān)測設(shè)備發(fā)出命令，因此，遙控會直接改變電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，這就對RTU遙控提出了更高的要求。目前，在RTU遙控中，經(jīng)常會采用“返送校核”的方法，一般情況下，中心站向被監(jiān)測設(shè)備發(fā)出的RTU命令有三種情況，一是遙控選擇命令；而是遙控執(zhí)行命令；三是遙控撤銷命令，通過這三種命令能保證中心站發(fā)出指令的正確性。

4 結(jié)論

RTU是現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，也是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的重要依據(jù)，因此，在新環(huán)境下，分析RTU在電力系統(tǒng)安全監(jiān)測中的應(yīng)用，對現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的構(gòu)建有十分重要的意義。

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