遠(yuǎn)方終端（RTU）常見故障分析及防范措施研究

高清湖，曹張鋒（國網(wǎng)山東省電力公司平原縣供電公司，山東德州，253100）

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遠(yuǎn)方終端（RTU）常見故障分析及防范措施研究

高清湖，曹張鋒
（國網(wǎng)山東省電力公司平原縣供電公司，山東德州，253100）

摘要：文章簡單闡述了遠(yuǎn)方終端（RTU）系統(tǒng)的工作原理，介紹了系統(tǒng)組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對通道故障、收信和發(fā)送電平與正常范圍相偏離以及包含遙信、遙調(diào)、遙測的“三遙”類等常見故障提出了防范處理措施，總結(jié)了處理RTU故障的流程。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)方終端；常見故障；變電站；處理方法

作為遠(yuǎn)程測控裝置的一種，遠(yuǎn)方終端（RUT）在環(huán)境惡劣的供電、油田、石化、水利等行業(yè)中得到了廣泛運用，其主要用于現(xiàn)場信號的采集，為自動監(jiān)控與控制的實行提供指導(dǎo)依據(jù)。此類裝置存在于許多電網(wǎng)系統(tǒng)中，可以全面收集電網(wǎng)信息，方便調(diào)度員合理實施調(diào)度。因此RTU屬于電子產(chǎn)品，在長期使用過程中難免發(fā)生各種故障，影響設(shè)備的正常運行，所以充分了解常見故障，采取防范措施和掌握處理方法是非常重要的。

1 遠(yuǎn)方終端RTU故障檢測方法分析

1.1 短路故障分析

一般在具有測量和保護(hù)功能的智能電器監(jiān)控單元中，為了提高測量和保護(hù)精度，要求被監(jiān)控對象同時配備保護(hù)與測量用的電流互感器CT。但從簡單、經(jīng)濟等方面考慮，特別是用于監(jiān)控柱上開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜的RTU，通常不采用這種方法，而只配備一種CT。測量用CT雖然可以保證測量的精度，但在發(fā)生短路故障時，CT飽和將給故障檢測帶來很大的困難。目前，國外研制出了一種用于柱上開關(guān)及環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)控的飽和型CT，鐵心采用易飽和型材料做成，并帶有一定的氣隙。這種飽和型CT的特性接近于測量用CT的特性，但飽和電流值比一般測量用CT大一些。國內(nèi)生產(chǎn)的線路配電網(wǎng)自動化開關(guān)設(shè)備一般是只裝設(shè)保護(hù)CT，發(fā)展的趨勢是安裝飽和型或測量CT。

在使用RTU的線路中，故障區(qū)段是由控制主站通過比較監(jiān)控區(qū)內(nèi)各RTU的故障檢測結(jié)果來確定的，只要測出有故障，即可判斷出故障區(qū)段。因此RTU不需要傳統(tǒng)的配電電器開關(guān)操作控制單元那樣的選擇性功能，只需檢測有無故障電流出現(xiàn)。另一方面，RTU對電力設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控是實時在線進(jìn)行，只要在設(shè)計中保證有充分的時間對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，就能可靠地檢測故障。使用保護(hù)CT檢測故障RTU，一般要預(yù)設(shè)故障電流閾值（整定值），通過對電流采樣值的處理和分析，根據(jù)線路電流是否超過整定值來判斷是否出現(xiàn)故障。故障電流閩值的選擇必須超過最大負(fù)荷

1.2 小電流系統(tǒng)單相接地故障檢測

我國配電網(wǎng)基本采用小電流接地方式。接地電流小，對單相接地故障的檢測相當(dāng)困難。由于發(fā)生單相接地故障時，三相系統(tǒng)中將會產(chǎn)生零序電流。分析可知，零序電流的暫態(tài)分量值遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)分量值。因此，利用零序電流暫態(tài)分量值檢測單相接地故障，可以提高靈敏度。但由于對瞬時信號的記錄及處理要求A/D轉(zhuǎn)換器和處理器具有非常高的速度，這種單相接地故障檢測方法實施起來有一定的難度。因此，也常常采用計算零序電流穩(wěn)態(tài)分量的基波或某次諧波（一般為3次或5次）方法來確定單相接地故障。另一方面，相當(dāng)一部分單相接地故障是間歇式電弧接地故障，故障點電弧不穩(wěn)定，產(chǎn)生一個持續(xù)的暫態(tài)過程，影響基于穩(wěn)態(tài)基波或諧波分量檢測方法的準(zhǔn)確性。實際應(yīng)用中，單相接地故障還可以通過計算零序電流的真有效值（即均方根值）來識別，控制主站比較監(jiān)控區(qū)內(nèi)不同的RTU在同一時刻檢測到暫態(tài)零序電流真有效值，就可以確定故障線路區(qū)段。

影響小電流接地故障檢測的另一個關(guān)鍵因素，是零序電流互感器的設(shè)置問題。在使用電纜饋線系統(tǒng)中，可以較方便地安裝零序電流互感器來檢測零序電流。但在配有三相CT的架空線路中，就只能通過CT求出三相線路電流，根據(jù)它們的和來求得零序電流。

1.3 RTU的配置及維護(hù)

在不同的應(yīng)用場合， RTU采集的數(shù)據(jù)類型、數(shù)量及控制和通信功能，往往都有很大的差別，使得面向具體工程應(yīng)用的二次開發(fā)設(shè)計工作量很大。因此， RTU的發(fā)展方向，應(yīng)該是一個開放的、電力自動化裝置的開發(fā)平臺。硬件必須模塊化設(shè)計，可擴展性要好；軟件應(yīng)用層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，便于新的功能模塊植入。RTU實際能完成的功能，由設(shè)在內(nèi)存中的配置方式字確定。用戶可以基本不依賴生產(chǎn)廠商，只通過修改配置方式字，就能改變裝置的功能。這大大減少了工程應(yīng)用的開發(fā)工作量，提高了裝置的性能價格比。一般RTU配有專用的維護(hù)通信口，可以直接與PC連接，用戶在臺式PC上通過執(zhí)行專用程序，即可在線檢查、修改裝置的配置方式字，監(jiān)測裝置的測量數(shù)據(jù)及運行狀態(tài)。有些RTU甚至可以通過維護(hù)通信口把應(yīng)用程序模塊裝入臺式PC，可以方便更改有錯誤的程序，增加新的功能。通過RTU對控制主站的通信口，操作人員能夠在主站通過通信網(wǎng)絡(luò)上裝或下載裝置的配置方式字。

2 RTU故障的自我診斷

2.1 模擬量采集及A/D轉(zhuǎn)換的故障檢測

模擬量遙測輸入回路包括采樣多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換兩部分。采樣多路開關(guān)的故障有：多路開關(guān)內(nèi)部譯碼器故障，多路開關(guān)始終導(dǎo)通、始終斷開以及元件特性的變壞引起的測量誤差等。A/D轉(zhuǎn)換器中的標(biāo)準(zhǔn)電源、控制邏輯、D/A電阻網(wǎng)絡(luò)、數(shù)碼寄存器等也可能發(fā)生故障．致使A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果不合標(biāo)準(zhǔn)。

對于模擬量采集及A/D轉(zhuǎn)換的故障檢測也可從功能著手，輸入預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)電壓，考察其轉(zhuǎn)換后果，如合乎要求，就認(rèn)為無故障。為了檢查A/D轉(zhuǎn)換器中固定1或固定0的故障，可以設(shè)置兩個標(biāo)準(zhǔn)檢驗電壓，使A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果互為反碼。

為了檢查采樣開關(guān)譯碼電路是否有固定1或固定0的故障，可以使用兩個互為反碼的地址來檢查。

如果多路開關(guān)中有開關(guān)始終為導(dǎo)通狀態(tài)，在采用上述標(biāo)準(zhǔn)電壓檢查時，因常通開關(guān)引入了另一路模擬電壓，使標(biāo)準(zhǔn)電壓測試時所得結(jié)果偏離預(yù)定范圍．從而可以發(fā)現(xiàn)這一類故障。但如多路開關(guān)中有的開關(guān)始終斷開，不能閉合，用標(biāo)準(zhǔn)電壓檢查時就無法發(fā)現(xiàn)。

2.2 隨機存貯器RAM的故障檢測

RAM可能出現(xiàn)的故障有：電源或控制線故障；某些存儲單元固定為1或0；有的數(shù)據(jù)線固定為l或0；地址譯碼器故障，有的地址線固定為1或0等幾種。從功能角度考慮，對RAM的主要要求是：所選中的地址正確、能讀能寫、數(shù)據(jù)正確、各單元互不影響。

對RAM的檢測分為破壞性測試和非破壞性測試兩種。在剛上電時進(jìn)行的靜態(tài)自檢可以做破壞性測試，即可以破壞原來RAM中存放的數(shù)據(jù)，檢查每一RAM單元的每二位。開始時將一個基準(zhǔn)寄存器和全部RAM單元清零，每次測試時將基準(zhǔn)寄存器與一個RAM單元比較，如兩者相等，則將此單元加1，然后檢查下一個單元。對每個單元都檢查完后，基準(zhǔn)寄存器加l。上述過程再次重復(fù)，直到基準(zhǔn)寄存器變?yōu)镕FH后，又恢復(fù)到零。這種方法所用時間較長，且完全改變了RAM中的內(nèi)容。

遠(yuǎn)動裝置在運行中要檢查RAM時，為了保護(hù)RAM中原有的數(shù)據(jù)。應(yīng)先將它讀出保存．待檢查結(jié)束后再恢復(fù)，這就屬于非破壞性測試。檢查RAM時按單元逐個進(jìn)行，常用的方法是先將指定單元中的原有數(shù)據(jù)讀出、保存，將數(shù)據(jù)55H（01010101）寫入該單元，再讀出校對，如不正確就報警。然后將55H的反碼AAH （即10101010）重新寫入該單元，再讀出校對。正常情況下應(yīng)互為反碼。否則說明RAM的這一單元有故障。最后恢復(fù)該單元的原有數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

綜上所述，RTU承擔(dān)著溝通調(diào)度主站與廠站的責(zé)任，同時還負(fù)責(zé)交換廠內(nèi)重要的非實時與實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，投入使用后必須長期運行，因此要求設(shè)備處于良好健康狀態(tài)并具有較高的可靠性，一旦RTU發(fā)生故障，整個電網(wǎng)的正常運行都會受到影響。所以工作人員應(yīng)當(dāng)加強日常維護(hù)工作，并定期加以檢查，盡早發(fā)現(xiàn)和處理故障，在最大程度上降低其造成的影響，并且制定緊急處理RTU故障的預(yù)案，以便及時排除故障，保障電網(wǎng)安全運行。

參考文獻(xiàn)

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Analysis and preventive measures of the common faults of the remote terminal （RTU）

Gao Qinghu，Cao Zhangfeng
（State Grid Shandong electric power company Dezhou Shandong，253100）

Abstract：This paper briefly discusses the working principle of the remote terminal unit（RTU）system，introduced the system composition and topology，channel fault，the reader and the transmission level and normal range for phase deviation and contains remote signal，remote control and telemetry remote common faults of the preventive and treatment measures，summarizes the RTU failure to deal with the process.

Keywords：remote terminal；common fault；substation；processing method