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李國號  廣東省中山電力工業局調度所(528400)

　　摘要：以中山110kV無人值班變電所為例，對遠動設備GR-90型RTU在運行中出現的問題進行淺析，找出解決問題的方法，提出一些合理的建議。

　　關鍵詞：RTU 負載能力通道故障

　　1　前言

　　在110kV變電所推行無人值班是目前正在進行的一項具有深遠影響的技術變革，亦是供電系統當前開展的減少值班人員、提高勞動生產率和提高經濟效益的一項重要技術措施。我局根據電網的現狀與發展，加快了變電所實現無人值班的步伐，到目前為止，我局已經有21座變電所實現無人值班，發揮了“減人增效”的作用。

　　我局調度自動化系統廠所部分的遠動設備是多廠家、多規約的，擁有28臺不同廠家的RTU，其中GR-90型RTU就占有11臺，為使用RTU數量最多的一種。

　　2　GR-90型RTU的結構和工作特性

　　GR-90型RTU是美國Haris公司最新研制出來的產品，它是為了適應中國電力系統發展的實際需要，按無人值班變電所的規范要求而設計的，能夠廣泛地應用在220、110kV等變電所中。GR-90型RTU采用新的開放式、分布式的處理概念，其主CPU可通過一個HDLC的鏈路同各種不同類型的I/O模塊進行遠程通信，然后把所采集的數據送到三個獨立的數據庫中。對這些數據進行整理加工后，送到就地或SCADA/EMS主站系統，同時也可完成控制中心對現場進行的控制命令。

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

　　(1)主處理器(以下稱為GR-90M)，是一種先進的單板機，與VMS兼容的中央處理單元，它是以性能優越的32位CPU模塊為基礎，可以處理數據采集及與主站通信，以及維護RTU數據庫中I/O點的數據。

　　(2)I/O模塊為GR-90M的輸入與輸出提供專門的接口，自現場信息源收集數據或作為一個輸出單元而與現場設備連接，并提供專門的處理、存儲、緩存的功能。

　　(3)電源模塊是一個開關式的換流器，供電方式為DC/DC，能力RTU的GR-90M、VME卡、調制解調器和I/O模塊等提供電源。

　　(4)通信設備的Modem的型號為WESCON202/V23，數據速率設置為600Bd，中心頻率為1700Hz，線路阻抗為600Ω。

　　2.2　GR-90型RTU的特點

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

　　2.2.2　通信口有3個，而且相互間獨立，可用不同的規約傳送；

　　2.2.3　I/O模塊可以帶電裝卸，軟件具有組態功能；

　　2.2.4　具有5種不同型式的防干擾和保護措施，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外設電源用DC//DC方式等；

　　2.2.5　GR-90M與外設I/O模塊的連接采用RS-485串行鏈路

　　3　GR-90型RTU的調試與維護實例

　　3.1　RTU的調制解調器(Modem)發送電平低，導致通道故障

　　我局的橫欄110kV變電所是一座剛投入運行的無人值班變電所，它采用的遠動設備為GR-90型RTU。

　　在該所投入運行后，曾在一段時間內出現通道頻繁中斷的現象，嚴重時一天出現幾百次通斷，并且在屏幕上重復顯示下面四條錯誤信息：

　　01∶24　00∶00∶19　　IEC-02　　LRU　Failure　　　出現

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

　　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

　　我們在檢查主站MODEM時，發現MODEM能夠正常運行2～3min然后指示燈全部熄滅，過了幾十秒又重新恢復正常，如此反復工作。

　　針對以上的故障現象，我們進行分析與測試。首先，用環路測試法來判斷通道是否存在故障。環路測試法的工作原理圖如圖2所示。平時通道工作，Aa、Bb分別連通；在測試時，把Aa、Bb斷開，將A、B兩點連通，形成環路，自發自收。這時在主站用PC機發送一詢問命令報文，然后把接收到的報文與發送的報文相比較。若兩者一樣，則說明通道沒有問題，否則屬于通道故障。經過測試，證實從主站前置機到RTU的MODEM之間的通道是沒有問題的。

　　另外，我們對RTU的MODEM的中心頻率、波特率與發送電平進行檢查。經過測試，結果顯示：MODEM的中心頻率為1700Hz，屬于正常范圍內；波特率的設置情況亦正確。而當我們測量MODEM發送電平時，發現只有220mV左右，遠遠低于正常數值780mV，于是把MODEM的發送電平重新調整，使之保持在780mV左右。經過一段時間的觀察，發現通道的運行狀態良好，同時在主站的歷史數據庫不再出現關于“LRU Failure”等錯誤信息。為了避免再出現類似問題，把已投入使用的GR-90型RTU的MODEM的發送電平重新調整到780mV左右。

　　3.2　RTU的電源模塊負載能力不足，導致遙測板不能正常工作

　　我局的一個無人值班變電所——坦洲110kV變電所曾經一度出現RTU的遙測板在運行一段時間后停止工作，而其他I/O模塊都能正常工作的故障現象。該所的遠動設備GR-90型RTU的電源模塊提供的功率最大值為63W。

　　我們用PC機檢查RTU的遙測地址參數的設置情況，沒有發現問題；再換上備用遙測板來觀察其工作情況，發現原來的遙測板是好的。這時，我們懷疑是由于該所的信息量大，I/O模塊的數目相應增多，使電源模塊的工作電源不足。

　　經過測量，我們知道，RTU的各I/O模塊都處在靜態工作時共需要功率48W，而當有I/O模塊進行動態工作時，消耗的功率要增大，最大可以達到78W。為了找出問題的真正原因，對RTU投入運行后各I/O模塊工作特性作進一步的分析。

　　遙測板一直處于動態工作，需要消耗功率21W，而工作在遙測板上的A/D轉換要求工作電源的變化限制在一個很小的范圍內。如果電源的變化幅度偏高，A/D轉換不能正常工作，最終會導致遙測板停止工作。對于遙信板來說，需要的功率較小，同時它允許工作電源的變化幅度可以大一些。平時調度員在進行遙控操作時會令遙控繼電器動作，從而使遙控板消耗的功率增大(最大可以達到33W)。當遙控板消耗的功率增大到一定程度時，電源模塊提供給遙測板的功率會大為減少，影響到遙測板上的A/D轉換工作，遙測板會因此而停止工作。但對遙信板影響不大，遙信板能繼續工作。

　　根據以上分析的情況，為了便于以后的維護工作，我們決定對遙信板的電源工作電路進行改造，即遙信板不再需要原來的電源模塊供電，增加一外部直流電源單獨給遙信板供電(如圖3所示)。通過計算可知，在動態工作方式下遙測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象。

　　3.2.1　改造前Z2與Z3的跳線1、2連通，2、3斷開，這時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　現在我們把跳線1、2斷開，2、3跳通，這時電源模塊不再經過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，同時在TB1處增加一輸出功率為30W的電源，單獨給遙信板供電，滿足其的工作需要(如虛線部分所示)。

　　方案實施后，RTU的運行情況穩定，不再出現遙測板停止工作的現象。

　　3.3　新投入運行的變電所進行調試時，RTU起動不起來

　　對新投入運行的GR-90型RTU進行調試是一項非常重要的工作，我們在五桂山110kV變電所進行RTU調試時，出現了RTU運行不起來的故障。

　　這時，RTU的主處理器(即GR-90M)出現故障因為GR-90M作為整個RTU的“首腦”，它出了問題，必會導致RTU起動不起來。RTU的起動有一個初始化的過程，而GR-90型RTU是由存儲在GR-90M的EPROM芯片里的BOOTROM所初始化。在初始化的過程中，BOOTROM先進行自檢，然后進行EPROM、NVRAM、SRAM的檢驗和初始化。如果在存儲器出錯或存在嚴重缺陷，會導致系統不能正常工作而完全停機，反之，則所有的駐留固件以及所供應的用戶應用程序都可以運行于RAM或EPOROM。

　　我們在GR-90M板上的BOOT ROM芯片、其他EPROM芯片及RAM芯片分別進行測試，結果查出M27C2001-12FI型的EPROM型芯片(U41)里的程序出錯，導致RTU不能進行。換上一塊備用的EPROM芯片，重新下裝RTU的地址參數，起動RTU，這時RTU能正常運行，問題也就迎刃而解。

　　4　建議

　　針對在電網調度自動化的建設和調試維護過程中出現的問題，提出以下的一些建議；

　　4.1　在引進廠家的設備時，要確保設備的質量，保證設備的各種元件的完好和技術參數的正確。有技術力量的話，應派人參與設備的技術鑒定。

　　4.2　RTU要增加負荷時，要考慮到RTU電源模塊的負載能力，盡量避免發生個別I/O模塊停止工作，從而影響到RTU的正常工作。

　　4.3　在RTU投入運行前，要對RTU的各部分器件進行仔細地檢查，不要漏掉某一環節沒有檢查，如跳線、發送電平等的調整。

　　(注：本文獲優秀論文三等獎)