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RTU信息采集的分析和改進

更新時間:2013-12-27點擊次數(shù):1296

變電站RTU裝置在匯集遠(yuǎn)動信息(包括遙信和微機保護報文)的過程中,存在著遙信誤發(fā)、漏發(fā)和微機保護報文異常、丟失的現(xiàn)象,文章對其產(chǎn)生原因分別進行了詳細(xì)地分析,并具體提出了相應(yīng)的改進措施.經(jīng)維護實踐證明,這些措施有力地提高了接點量遙信和微機保護報文的準(zhǔn)確率,是行之有效的。
隨著微機保護和自動裝置的廣泛使用,在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中,微機保護報文和接點量遙信一樣,已經(jīng)成為遠(yuǎn)動事件信息的重要組成部分。
遙信量反映變電站設(shè)備的實際運行狀態(tài),調(diào)度員以此為依據(jù)對開關(guān)進行遙控操作。微機保護報文則反映微機裝置的保護動作情況和自診斷信息,二者缺一不可,相輔相承。
因此,遠(yuǎn)動系統(tǒng)準(zhǔn)確地反映變電站運行狀態(tài),正確進行事故分析,必須盡可能減少錯誤事件信息的出現(xiàn),包括:減少遙信誤發(fā)、漏發(fā),減少微機保護報文錯誤、丟失和提高設(shè)備抗干擾能力等。
一、誤遙信的原因分析和改進
在遠(yuǎn)動系統(tǒng)中,接點量遙信由設(shè)備的無源空接點接入RTU裝置,通常包括斷路器開關(guān)量、電磁繼電保護裝置的出口信號、異常報警信號和非電氣量遙信。經(jīng)過分析,認(rèn)為導(dǎo)致接點量誤遙信有下面幾方面原因。
1. 遙信電壓偏低導(dǎo)致誤遙信
在遠(yuǎn)動系統(tǒng)投運初期,遙信回路采集電壓為直流24V,在一段時間的運行后,體現(xiàn)出以下不足:
(1) 遙信信號抗干擾能力差
由于大量在舊站改造中使用的二次遙信電纜未帶屏蔽層,設(shè)備處于強電、磁場運行環(huán)境中時,信號回路上會感應(yīng)較強的干擾信號(幅值大于24 V),產(chǎn)生誤遙信。在變電站事故環(huán)境下,回路感應(yīng)產(chǎn)生干擾的機率更大。
(2) 繼電器觸點的工作電壓(220 V),與遙信回路工作電壓不匹配當(dāng)觸點發(fā)生氧化或接觸不良現(xiàn)象,觸點接觸電阻增大。如果直流24V電壓不能擊穿氧化層,則無法反映遙信變位。
因此,在隨后的自動化改造和工程中開始使用帶屏蔽的控制電纜,并將遙信電壓從直流24V調(diào)整為直流220V,對于運行中的RTU設(shè)備,可利用一種直流220號轉(zhuǎn)換端子板,將直流220V降壓成直流24V并加以光電隔離。這樣可以減少由于觸點接觸電阻增大導(dǎo)致的誤遙信,同時減少強電磁場的干擾。
2. 二次系統(tǒng)自身原因?qū)е抡`遙信
由于部分無人值班變電站是在原來有人值班變電站的基礎(chǔ)上改建的,原二次系統(tǒng)的一些欠缺以及設(shè)備運行的不穩(wěn)定,導(dǎo)致了一定量的誤遙信。
(1) 繼電器瞬動觸點導(dǎo)致遙信丟失
在舊站遠(yuǎn)動改造時,DX—4A /4XX系列信號繼電器2對常動觸點分別接入“掉牌未復(fù)歸"信號回路和中央信號光字牌。遙信觸點只能使用瞬動觸點作為遙信源。
實際運行中,我們發(fā)現(xiàn)瞬動觸點并不適合作為遙信輸出,主要原因:(1)遙信同時采用常動和瞬動觸點,不利于調(diào)度員正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài),容易作出錯誤判斷,將瞬動觸點遙信誤當(dāng)作遙信抖動;(2)由于RTU裝置的遙信去抖動延時不能單獨設(shè)置和瞬動觸點氧化等多種因素干擾,接入瞬動觸點的遙信量丟失現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
(2) 斷路器設(shè)備輔助觸點工作異常
斷路器開關(guān)遙信,一般取自操作機構(gòu)的輔助觸點,當(dāng)斷路器操作一定次數(shù)以后,輔助觸點的機械傳動部分可能會出現(xiàn)間隙;開關(guān)動作時的振動有可能造成輔助觸點接觸不良或不對位;輔助觸點表面的氧化也會造成接觸不良,使其在接觸的過程中可能時斷時通。以上三種原因都有可能導(dǎo)致遙信的誤動、拒動或頻繁抖動。
此外,一些型號的110kVSF6開關(guān)的輔助氣體密度繼電器誤動現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致了“SF6壓力低",誤遙信頻繁誤發(fā),zui嚴(yán)重時誤發(fā)頻度可達28次/h。
(3) 遙控復(fù)歸導(dǎo)致遙信抖動
當(dāng)無人值班變電站中央信號掉牌時,調(diào)度員有時需要遙控復(fù)歸中央信號。當(dāng)調(diào)度員確認(rèn),變電站發(fā)出的信號對站端中央信號回路進行復(fù)歸時,站內(nèi)所有信號繼電器復(fù)歸線圈均通電動作。DX - 4A /4XX系列信號繼電器屬于電磁脫鉤型機械結(jié)構(gòu),復(fù)歸線圈正常時不帶電,通電時則動作復(fù)歸繼電器。線圈動作有可能令觸點產(chǎn)生誤動和誤遙信。針對上述現(xiàn)象,我們加強了和繼保部門的溝通,協(xié)助對二次系統(tǒng)進行了相應(yīng)的改進。
逐步將DX-4A/4XX系列信號繼電器更換為具有3對常動觸點的同系列繼電器,取消瞬動觸點作為遙信源。 及時發(fā)現(xiàn)誤動頻繁的輔助氣體密度繼電器和在遙控復(fù)歸中央信號時誤動的信號繼電器,并進行更換。明確信號觸點維護的責(zé)任,加強繼電器觸點和斷路器輔助觸點的維護,保證遙信的可靠變位。
二、對微機保護誤報文的分析和改進
微機保護與RTU的串行通信,是一項新技術(shù),因此,必然存在一些不足,需要不斷地改進和創(chuàng)新。
(1) 微機保護設(shè)計存在缺陷
某型號保護的通信管理器存在嚴(yán)重的設(shè)計缺陷,當(dāng)接入事件打印機時,與RTU的通信很容易死機,需要運行人員頻繁重啟。
某些微機保護在開關(guān)分合閘時,有“控制回路斷線"信號發(fā)出。原因就是在開關(guān)變位時,輔助觸點轉(zhuǎn)換的時間差造成合閘位置繼電器(KCC)和跳閘位置繼電器(KCT)均瞬間失電,導(dǎo)致誤發(fā)“控制回路斷線"信號。
保護裝置未提供各個報文發(fā)送的軟開關(guān),以方便維護人員根據(jù)實際運行進行設(shè)置,過濾掉無用報文。特別類似“風(fēng)扇啟動"之類的次要報文,*可以予以過濾,避免大量次要報文涌入調(diào)度系統(tǒng),影響了SCA2DA系統(tǒng)運行和調(diào)度員的正常工作。
(2) RTU 缺乏對保護通信的有效監(jiān)控 微機保護發(fā)送正確報文至調(diào)度SCADA 系統(tǒng),必須保證通信鏈路的正常工作,這里包含了:
(1)通訊管理器與本屏微機保護之間的上、下行通信;
(2)RTU與各屏的通信管理器之間的上、下行通信。
當(dāng)上行通道出錯時,保護報文無法發(fā)送至調(diào)度端顯示。當(dāng)下行通道不通時,由于微機保護裝置無法接受RTU的對時,會導(dǎo)致報文中保護動作時間參數(shù)不對,無法對應(yīng)相應(yīng)開關(guān)的遙信變位時間。
因此, RTU裝置應(yīng)該能*監(jiān)控通信鏈路的工作狀態(tài),并發(fā)送相應(yīng)信息至調(diào)度SCADA系統(tǒng)。
山東利津局一批早期投運的微機保護裝置,由于通信管理器無法統(tǒng)計本屏內(nèi)微機保護的通信狀況并上傳RTU,導(dǎo)致遠(yuǎn)動系統(tǒng)無法對整個通信鏈路進行監(jiān)控,特別是對微機保護裝置的監(jiān)視。在2000 年9 月25日,利津站F11微機保護發(fā)生故障,但是調(diào)度系統(tǒng)卻未收到信號,幸虧運行班巡站人員及時發(fā)現(xiàn),避免了保護越級事故的發(fā)生。
(3) 改進措施
對于以上不足和缺憾,有必要進行如下措施:
① 注重設(shè)備的科學(xué)選型和廠家售后服務(wù)
在選型時,注意微機保護設(shè)備的運行可靠性,與遠(yuǎn)動設(shè)備(站端RTU和變電站自動化系統(tǒng))的通信、數(shù)據(jù)接口的穩(wěn)定和完善,特別是強調(diào)實現(xiàn)對站端設(shè)備各通信端口運行狀態(tài)的監(jiān)視。目前生產(chǎn)微機保護裝置的廠家競爭激烈,產(chǎn)品更新?lián)Q代快,人員流動也頻繁。因此,要求廠家保證提供長期和備品更換,也是很重要的。
② 運行中設(shè)備的改進和完善
對于運行中的設(shè)備,應(yīng)該督促廠家及時改進。例如,在廠家積極改進下,ISA-1H 保護已經(jīng)解決了誤發(fā)“控制回路斷線"的缺陷,并提供了“控制回路斷線"報文發(fā)送的軟開關(guān)。如果某些缺陷短期內(nèi)確實無法解決,必須采取其他“亡羊補牢"的措施,對于自動化系統(tǒng)無法監(jiān)視保護裝置運行的缺陷,我們專門接入一對反映保護運行狀態(tài)的接點遙信量至RTU,實現(xiàn)對保護運行狀態(tài)的監(jiān)視。
③ RTU裝置的更新?lián)Q代
除了以上因素,RTU裝置的設(shè)計也對穩(wěn)定運行很重要。通過近年來的計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶不斷提出建議,新安裝和投運的新型號的RTU性能已經(jīng)有了很大的進步,主要表現(xiàn)在:
系統(tǒng)強大,具備雙總控自動切換,各模塊之間采用CANBUS通信,與單主機,采用串行總線的早期產(chǎn)品相比,可靠性有了明顯的提高;
每個遙信點可以進行個性化延時去抖動設(shè)置,對各類型接點開關(guān)量有很強的適應(yīng)性;與微機保護的通信支持完善,串口多,功能強大。
4.增強SCADA系統(tǒng)處理保護報文的功能
隨著微機保護的快速發(fā)展, SCADA系統(tǒng)對微機保護報文的智能化處理能力需要進一步加強和完善,例如增加對保護報文的分類處理和屏蔽特定設(shè)備的特定報文的手段,以屏蔽大量類似“風(fēng)扇啟動"等的次要報文。

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