燃?xì)怆姀S遠(yuǎn)動(dòng)RTU原理及故障分析

崔新育

摘 要：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)數(shù)字化水平的不斷提高，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行正常與否，直接影響設(shè)備和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。筆者結(jié)合自身所學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)了遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一些常見故障，以期為現(xiàn)場(chǎng)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：RTU；故障；處理方法

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）14-0088-02

RTU Principle and Fault Analysis of Gas Power Plant

CUI Xinyu

（Beijing Jingfeng Gas Co.， Ltd.， Beijing 100074）

Abstract： With the continuous improvement of the digital level of power system in China， the operation of the remote control system is normal， which directly affects the safe operation of the equipment and the power grid. The author summarized some common faults of the telecontrol system based on his own experience and work experience in the field， so as to provide reference for the field work.

Keywords： RTU；fault；solution method

隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度不斷提高，燃?xì)怆姀S自動(dòng)化通信結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行越來越重要。遠(yuǎn)動(dòng)裝置作為電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的重要組成部分，為調(diào)度控制中心提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視和控制。其運(yùn)行的可靠性直接影響機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文結(jié)合工作中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的常見問題進(jìn)行分析和探討。

1 RTU系統(tǒng)介紹

RTU（遠(yuǎn)程終端單元），英文全稱Remote Terminal Unit，中文全稱為遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。RTU是構(gòu)成電廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的核心裝置，通常由信號(hào)輸入/輸出模塊、微處理器、有線/無線通信設(shè)備、電源及外殼等組成，由微處理器控制，并支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。RTU通過自身的軟件（或智能軟件）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電廠中央監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制和調(diào)度等功能[1]。

2 RTU系統(tǒng)在“四遙”中的功能

所謂“四遙”功能是指遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)。

①在遙測(cè)方面的主要功能是采集并傳送交流電流、電壓、功率、頻率、蒸汽流量、蒸汽壓力、抽氣量和溫度等實(shí)時(shí)參數(shù)。

②在遙信方面的主要功能是采集并傳送電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置的動(dòng)作信息、斷路器和刀閘的狀態(tài)信息等。

③在遙控方面的主要功能是接收并執(zhí)行調(diào)度員從主站發(fā)送的命令，并完成對(duì)斷路器的分閘或合閘操作。

④在遙調(diào)方面的主要功能是接收并執(zhí)行調(diào)度員或主站計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙調(diào)命令，調(diào)整發(fā)電機(jī)的有功出力或無功出力等[2]。

3 RTU系統(tǒng)常見故障及解決措施

3.1 監(jiān)控軟件故障及解決措施

北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置有兩個(gè)工作站（互為主備），采用的是國(guó)電南瑞NSC2200設(shè)備，軟件采用國(guó)電南瑞CCM程序。工作站監(jiān)視RTU系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和各通信通道狀態(tài)、轉(zhuǎn)發(fā)RTU數(shù)據(jù)、參數(shù)配置等重要功能都是通過監(jiān)視軟件CCM實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)監(jiān)視軟件CCM退出運(yùn)行時(shí)，會(huì)造成與市調(diào)通信中斷，廠內(nèi)數(shù)據(jù)不能上傳，接收不到調(diào)度下發(fā)的指令，嚴(yán)重影響AGC和AVC的調(diào)節(jié)。

在系統(tǒng)運(yùn)行了近3年時(shí)，北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司頻繁出現(xiàn)2臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)裝置CCM程序自動(dòng)關(guān)閉的故障。對(duì)此，北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司對(duì)設(shè)備進(jìn)行軟件殺毒，下載最新的殺毒軟件病毒庫(kù)，判斷是否是由于中毒導(dǎo)致的程序運(yùn)行不正常。經(jīng)過檢測(cè)，該故障并不是由病毒引起的。經(jīng)過程序測(cè)評(píng)，CCM軟件自動(dòng)退出是由于NSC2200硬件出現(xiàn)問題導(dǎo)致的。為了解決本問題，為每臺(tái)機(jī)器都安裝了“看門狗”程序。在CCM程序無故退出時(shí)，“看門狗”程序判定其退出，會(huì)馬上重新啟動(dòng)CCM軟件，以防止2臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)裝置都退出。但是，此方法只能暫時(shí)緩解該問題，并不能徹底解決，即使安裝了“看門狗”軟件，CCM軟件也會(huì)處于不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。后經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙某電廠和湖州500kV某變電站與北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司設(shè)備型號(hào)與版本號(hào)一致，也頻繁出現(xiàn)此故障，他們通過更換新型號(hào)裝置從根本上解決了此問題。因此，北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司也更換了新型號(hào)裝置。

3.2 工作站死機(jī)故障及解決措施

隨著電網(wǎng)和通信技術(shù)的發(fā)展，RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置在運(yùn)行過程中增加了通信通道、遙測(cè)遙信量和投退功能等負(fù)載。RTU為單機(jī)運(yùn)行，雙CPU配置，CPU負(fù)荷率逐漸達(dá)到了90%左右，導(dǎo)致RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置在較為惡劣的高負(fù)荷工況下運(yùn)行，逐漸出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行加快部分元器件老化和損壞。向研發(fā)單位中國(guó)電科院咨詢，已證實(shí)CPU使用率高，會(huì)導(dǎo)致CPU速度變慢，程序反應(yīng)不過來，CPU停頓或頻繁死機(jī)等現(xiàn)象。

當(dāng)遇到此類問題時(shí)，應(yīng)急措施是和調(diào)度協(xié)商，暫時(shí)甩掉備用通信通道和一些不重要的上傳數(shù)據(jù)，以降低CPU使用率，但效果不明顯。之后，將交流采樣板更換為新型板件。通過測(cè)試，CPU負(fù)荷率降到了70%左右，基本可以滿足較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行。新型板件本身具有數(shù)據(jù)處理功能，可以分擔(dān)一部分CPU的負(fù)擔(dān)，這是CPU負(fù)荷率下降的主要原因。

3.3 通道故障及解決措施

RTU系統(tǒng)與調(diào)度通信通有2個(gè)通道，分別是101模擬通道和104數(shù)字通道。兩個(gè)通道不僅有軟件設(shè)置，還要經(jīng)過很多硬件設(shè)備進(jìn)行傳輸，出現(xiàn)故障的概率很大。

3.3.1 配置問題。調(diào)度通過104通道下發(fā)AGC計(jì)劃指令，RTU接受計(jì)劃指令正常，但返回值和下發(fā)指令不一致，存在偏差。子站與市調(diào)兩側(cè)對(duì)報(bào)文時(shí)發(fā)現(xiàn)子站側(cè)已給調(diào)度側(cè)發(fā)送返回值，但調(diào)度側(cè)接收不到。經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，調(diào)度側(cè)返回值遙測(cè)數(shù)據(jù)類型設(shè)置為歸一化值，而北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司設(shè)置為浮點(diǎn)值，調(diào)度側(cè)修改為浮點(diǎn)值后，可以收到AGC返回值，問題得以解決。

3.3.2 設(shè)備問題。RTU通道對(duì)話框顯示網(wǎng)調(diào)104不通，可以通過分段ping的方法鎖定故障點(diǎn)范圍，查看北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司側(cè)網(wǎng)調(diào)路由器和調(diào)度側(cè)路由器IP地址是否通暢，排查是廠內(nèi)故障還是廠外故障。發(fā)現(xiàn)廠站內(nèi)不通，檢查跟RTU通信相關(guān)的所有通信設(shè)備，發(fā)現(xiàn)廠內(nèi)網(wǎng)調(diào)路由器E1口全部亮紅燈，設(shè)備故障造成通道不通。

3.4 數(shù)據(jù)故障及解決措施

3.4.1 接收的遙調(diào)指令與轉(zhuǎn)發(fā)給廠內(nèi)機(jī)組DCS的指令不一致問題。104通道接收遙調(diào)指令后，轉(zhuǎn)發(fā)給廠內(nèi)機(jī)組DCS的數(shù)據(jù)有1MW偏差。聯(lián)系調(diào)度通過104通道下發(fā)遙調(diào)指令300和197，對(duì)兩點(diǎn)進(jìn)行了開環(huán)測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)并對(duì)比偏差。經(jīng)過分析報(bào)文并與研發(fā)人員溝通發(fā)現(xiàn)，調(diào)度下發(fā)的指令在經(jīng)過RTU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中存在問題，可以通過升級(jí)RTU程序來解決。

3.4.2 機(jī)組負(fù)荷與調(diào)度接收到的負(fù)荷不一致問題。實(shí)際機(jī)組負(fù)荷為350MW，調(diào)度1接收到的負(fù)荷為355MW，調(diào)度2接收到的負(fù)荷為350MW。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，向調(diào)度1轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)組負(fù)荷由5.5m測(cè)控裝置采集，此值偏高2～3MW，是由測(cè)控裝置偏正誤差引起的。而轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)度2的是由0m三菱變送器采集，此值偏低，是由偏負(fù)誤差引起的。因此，對(duì)遙測(cè)轉(zhuǎn)發(fā)表調(diào)度1的遙測(cè)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以補(bǔ)償正負(fù)誤差。

3.4.3 AVC接收遙調(diào)指令與調(diào)度下發(fā)的不一致問題。RTU接收調(diào)度下發(fā)的AVC調(diào)節(jié)指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給AVC。在AVC調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，RTU接收到的AVC遙調(diào)指令正確，但轉(zhuǎn)發(fā)給AVC后數(shù)據(jù)發(fā)生了改變。經(jīng)過查找程序發(fā)現(xiàn)，RTU遙調(diào)參數(shù)設(shè)置中“給AVC發(fā)送數(shù)據(jù)”系數(shù)為1，但有一個(gè)默認(rèn)系數(shù)為0.844，即0.844=1。所以，RTU接收完指令后再乘以這個(gè)系數(shù)后轉(zhuǎn)發(fā)給AVC。指令發(fā)生了改變，更改參數(shù)設(shè)置后恢復(fù)正常。

3.4.4 RTU接收到的指令與計(jì)劃指令不一致問題。首先查看RTU的事件記錄，查看實(shí)際接收到的負(fù)荷指令是多少；其次，檢查當(dāng)?shù)毓δ?，查看?fù)荷曲線與遙測(cè)對(duì)比表，查看北京京豐燃?xì)庥邢挢?zé)任公司側(cè)的計(jì)劃值、實(shí)際機(jī)組出力和TCS返回值等數(shù)據(jù)是否一致，對(duì)比給兩個(gè)調(diào)度的返回值與RTU接收的調(diào)度下發(fā)的計(jì)劃值是否一致，從而判斷是廠內(nèi)問題還是調(diào)度側(cè)問題，然后再解決問題。

4 結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)動(dòng)RTU在電廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制起著至關(guān)重要的作用，其是廠站與調(diào)度溝通的橋梁，而這對(duì)設(shè)備的可靠性和安全性提出較高的要求。我們?cè)谌粘＞S護(hù)時(shí)，要注意巡回檢查，加強(qiáng)設(shè)備管理，盡早發(fā)現(xiàn)問題，將設(shè)備的故障率和造成的影響降到最低。

參考文獻(xiàn)：

[1]百度文庫(kù).《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》（國(guó)能安全〔2015〕36號(hào)）[EB/OL].（2017-11-10）[2018-04-10]. https：//wenku.baidu.com/view/1c73048d0d22590102020740be1e650e52eacf93.html.

[2]張明光.電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度自動(dòng)化[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.