遠方終端（RTU）常見故障分析及防范措施研究

高清湖，曹張鋒（國網山東省電力公司平原縣供電公司，山東德州，253100）

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遠方終端（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：文章簡單闡述了遠方終端（RTU）系統的工作原理，介紹了系統組成與拓撲結構，針對通道故障、收信和發送電平與正常范圍相偏離以及包含遙信、遙調、遙測的“三遙”類等常見故障提出了防范處理措施，總結了處理RTU故障的流程。

關鍵詞：遠方終端；常見故障；變電站；處理方法

作為遠程測控裝置的一種，遠方終端（RUT）在環境惡劣的供電、油田、石化、水利等行業中得到了廣泛運用，其主要用于現場信號的采集，為自動監控與控制的實行提供指導依據。此類裝置存在于許多電網系統中，可以全面收集電網信息，方便調度員合理實施調度。因此RTU屬于電子產品，在長期使用過程中難免發生各種故障，影響設備的正常運行，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功能的智能電器監控單元中，為了提高測量和保護精度，要求被監控對象同時配備保護與測量用的電流互感器CT。但從簡單、經濟等方面考慮，特別是用于監控柱上開關、環網柜的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及環網柜監控的飽和型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。國內生產的線路配電網自動化開關設備一般是只裝設保護CT，發展的趨勢是安裝飽和型或測量CT。

在使用RTU的線路中，故障區段是由控制主站通過比較監控區內各RTU的故障檢測結果來確定的，只要測出有故障，即可判斷出故障區段。因此RTU不需要傳統的配電電器開關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。另一方面，RTU對電力設備運行狀態的監控是實時在線進行，只要在設計中保證有充分的時間對采樣數據進行分析判斷，就能可靠地檢測故障。使用保護CT檢測故障RTU，一般要預設故障電流閾值（整定值），通過對電流采樣值的處理和分析，根據線路電流是否超過整定值來判斷是否出現故障。故障電流閩值的選擇必須超過最大負荷

1.2 小電流系統單相接地故障檢測

我國配電網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困難。由于發生單相接地故障時，三相系統中將會產生零序電流。分析可知，零序電流的暫態分量值遠大于穩態分量值。因此，利用零序電流暫態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態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，故障點電弧不穩定，產生一個持續的暫態過程，影響基于穩態基波或諧波分量檢測方法的準確性。實際應用中，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，控制主站比較監控區內不同的RTU在同一時刻檢測到暫態零序電流真有效值，就可以確定故障線路區段。

影響小電流接地故障檢測的另一個關鍵因素，是零序電流互感器的設置問題。在使用電纜饋線系統中，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，根據它們的和來求得零序電流。

1.3 RTU的配置及維護

在不同的應用場合， RTU采集的數據類型、數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用的二次開發設計工作量很大。因此， RTU的發展方向，應該是一個開放的、電力自動化裝置的開發平臺。硬件必須模塊化設計，可擴展性要好；軟件應用層次化結構設計，采用實時多任務操作系統，便于新的功能模塊植入。RTU實際能完成的功能，由設在內存中的配置方式字確定。用戶可以基本不依賴生產廠商，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用的開發工作量，提高了裝置的性能價格比。一般RTU配有專用的維護通信口，可以直接與PC連接，用戶在臺式PC上通過執行專用程序，即可在線檢查、修改裝置的配置方式字，監測裝置的測量數據及運行狀態。有些RTU甚至可以通過維護通信口把應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絡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轉換的故障檢測

模擬量遙測輸入回路包括采樣多路開關和A/D轉換兩部分。采樣多路開關的故障有：多路開關內部譯碼器故障，多路開關始終導通、始終斷開以及元件特性的變壞引起的測量誤差等。A/D轉換器中的標準電源、控制邏輯、D/A電阻網絡、數碼寄存器等也可能發生故障．致使A/D轉換的結果不合標準。

對于模擬量采集及A/D轉換的故障檢測也可從功能著手，輸入預先設置的標準電壓，考察其轉換后果，如合乎要求，就認為無故障。為了檢查A/D轉換器中固定1或固定0的故障，可以設置兩個標準檢驗電壓，使A/D轉換后的結果互為反碼。

為了檢查采樣開關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。

如果多路開關中有開關始終為導通狀態，在采用上述標準電壓檢查時，因常通開關引入了另一路模擬電壓，使標準電壓測試時所得結果偏離預定范圍．從而可以發現這一類故障。但如多路開關中有的開關始終斷開，不能閉合，用標準電壓檢查時就無法發現。

2.2 隨機存貯器RAM的故障檢測

RAM可能出現的故障有：電源或控制線故障；某些存儲單元固定為1或0；有的數據線固定為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、數據正確、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。在剛上電時進行的靜態自檢可以做破壞性測試，即可以破壞原來RAM中存放的數據，檢查每一RAM單元的每二位。開始時將一個基準寄存器和全部RAM單元清零，每次測試時將基準寄存器與一個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，基準寄存器加l。上述過程再次重復，直到基準寄存器變為FFH后，又恢復到零。這種方法所用時間較長，且完全改變了RAM中的內容。

遠動裝置在運行中要檢查RAM時，為了保護RAM中原有的數據。應先將它讀出保存．待檢查結束后再恢復，這就屬于非破壞性測試。檢查RAM時按單元逐個進行，常用的方法是先將指定單元中的原有數據讀出、保存，將數據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。正常情況下應互為反碼。否則說明RAM的這一單元有故障。最后恢復該單元的原有數據。

3 結語

綜上所述，RTU承擔著溝通調度主站與廠站的責任，同時還負責交換廠內重要的非實時與實時生產數據，投入使用后必須長期運行，因此要求設備處于良好健康狀態并具有較高的可靠性，一旦RTU發生故障，整個電網的正常運行都會受到影響。所以工作人員應當加強日常維護工作，并定期加以檢查，盡早發現和處理故障，在最大程度上降低其造成的影響，并且制定緊急處理RTU故障的預案，以便及時排除故障，保障電網安全運行。

參考文獻

［1］ 林功平.微型機遠動系統遠方終端（RTU）程序設計中的幾個問題［J］.電力系統自動化，2014，（6）︰17-24.

［2］ 曾一凡，孫波，王家同.變電站RTU及遠動信道故障診斷監測系統設計［J］. 電網技術，2015，（8）︰75-79.

［3］ 徐丙垠，薛永端，趙建民. 配電網饋線自動化系統遠方終端的故障檢測［J］.供用電，2014，（3）︰9-12.

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