李国号  广东省中山电力工业局调度所(528400)

　　摘要：以中山110kV无人值班变电所为例，对远动设备GR-90型RTU在运行中出现的问题进行浅析，找出解决问题的方法，提出一些合理的建议。

　　关键词：RTU 负载能力通道故障

　　1　前言

　　在110kV变电所推行无人值班是目前正在进行的一项具有深远影响的技术变革，亦是供电系统当前开展的减少值班人员、提高劳动生产率和提高经济效益的一项重要技术措施。我局根据电网的现状与发展，加快了变电所实现无人值班的步伐，到目前为止，我局已经有21座变电所实现无人值班，发挥了“减人增效”的作用。

　　我局调度自动化系统厂所部分的远动设备是多厂家、多规约的，拥有28台不同厂家的RTU，其中GR-90型RTU就占有11台，为使用RTU数量最多的一种。

　　2　GR-90型RTU的结构和工作特性

　　GR-90型RTU是美国Haris公司最新研制出来的产品，它是为了适应中国电力系统发展的实际需要，按无人值班变电所的规范要求而设计的，能够广泛地应用在220、110kV等变电所中。GR-90型RTU采用新的开放式、分布式的处理概念，其主CPU可通过一个HDLC的链路同各种不同类型的I/O模块进行远程通信，然后把所采集的数据送到三个独立的数据库中。对这些数据进行整理加工后，送到就地或SCADA/EMS主站系统，同时也可完成控制中心对现场进行的控制命令。

　　2.1　GR-90型RTU包含一个主处理器、若干外设I/O模块、电源模块和通信设备等四大部分，如图1所示。

　　(1)主处理器(以下称为GR-90M)，是一种先进的单板机，与VMS兼容的中央处理单元，它是以性能优越的32位CPU模块为基础，可以处理数据采集及与主站通信，以及维护RTU数据库中I/O点的数据。

　　(2)I/O模块为GR-90M的输入与输出提供专门的接口，自现场信息源收集数据或作为一个输出单元而与现场设备连接，并提供专门的处理、存储、缓存的功能。

　　(3)电源模块是一个开关式的换流器，供电方式为DC/DC，能力RTU的GR-90M、VME卡、调制解调器和I/O模块等提供电源。

　　(4)通信设备的Modem的型号为WESCON202/V23，数据速率设置为600Bd，中心频率为1700Hz，线路阻抗为600Ω。

　　2.2　GR-90型RTU的特点

　　2.2.1　可用的规约有60多种(在我局与主站通信的规约是IEC870/5-101)；

　　2.2.2　通信口有3个，而且相互间独立，可用不同的规约传送；

　　2.2.3　I/O模块可以带电装卸，软件具有组态功能；

　　2.2.4　具有5种不同型式的防干扰和保护措施，如I/O间用小变压器隔离、遥信板和遥控板用光电隔离、I/O外设电源用DC//DC方式等；

　　2.2.5　GR-90M与外设I/O模块的连接采用RS-485串行链路

　　3　GR-90型RTU的调试与维护实例

　　3.1　RTU的调制解调器(Modem)发送电平低，导致通道故障

　　我局的横栏110kV变电所是一座刚投入运行的无人值班变电所，它采用的远动设备为GR-90型RTU。

　　在该所投入运行后，曾在一段时间内出现通道频繁中断的现象，严重时一天出现几百次通断，并且在屏幕上重复显示下面四条错误信息：

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

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

　　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　　 出现

　　我们在检查主站MODEM时，发现MODEM能够正常运行2～3min然后指示灯全部熄灭，过了几十秒又重新恢复正常，如此反复工作。

　　针对以上的故障现象，我们进行分析与测试。首先，用环路测试法来判断通道是否存在故障。环路测试法的工作原理图如图2所示。平时通道工作，Aa、Bb分别连通；在测试时，把Aa、Bb断开，将A、B两点连通，形成环路，自发自收。这时在主站用PC机发送一询问命令报文，然后把接收到的报文与发送的报文相比较。若两者一样，则说明通道没有问题，否则属于通道故障。经过测试，证实从主站前置机到RTU的MODEM之间的通道是没有问题的。

　　另外，我们对RTU的MODEM的中心频率、波特率与发送电平进行检查。经过测试，结果显示：MODEM的中心频率为1700Hz，属于正常范围内；波特率的设置情况亦正确。而当我们测量MODEM发送电平时，发现只有220mV左右，远远低于正常数值780mV，于是把MODEM的发送电平重新调整，使之保持在780mV左右。经过一段时间的观察，发现通道的运行状态良好，同时在主站的历史数据库不再出现关于“LRU Failure”等错误信息。为了避免再出现类似问题，把已投入使用的GR-90型RTU的MODEM的发送电平重新调整到780mV左右。

　　3.2　RTU的电源模块负载能力不足，导致遥测板不能正常工作

　　我局的一个无人值班变电所——坦洲110kV变电所曾经一度出现RTU的遥测板在运行一段时间后停止工作，而其他I/O模块都能正常工作的故障现象。该所的远动设备GR-90型RTU的电源模块提供的功率最大值为63W。

　　我们用PC机检查RTU的遥测地址参数的设置情况，没有发现问题；再换上备用遥测板来观察其工作情况，发现原来的遥测板是好的。这时，我们怀疑是由于该所的信息量大，I/O模块的数目相应增多，使电源模块的工作电源不足。

　　经过测量，我们知道，RTU的各I/O模块都处在静态工作时共需要功率48W，而当有I/O模块进行动态工作时，消耗的功率要增大，最大可以达到78W。为了找出问题的真正原因，对RTU投入运行后各I/O模块工作特性作进一步的分析。

　　遥测板一直处于动态工作，需要消耗功率21W，而工作在遥测板上的A/D转换要求工作电源的变化限制在一个很小的范围内。如果电源的变化幅度偏高，A/D转换不能正常工作，最终会导致遥测板停止工作。对于遥信板来说，需要的功率较小，同时它允许工作电源的变化幅度可以大一些。平时调度员在进行遥控操作时会令遥控继电器动作，从而使遥控板消耗的功率增大(最大可以达到33W)。当遥控板消耗的功率增大到一定程度时，电源模块提供给遥测板的功率会大为减少，影响到遥测板上的A/D转换工作，遥测板会因此而停止工作。但对遥信板影响不大，遥信板能继续工作。

　　根据以上分析的情况，为了便于以后的维护工作，我们决定对遥信板的电源工作电路进行改造，即遥信板不再需要原来的电源模块供电，增加一外部直流电源单独给遥信板供电(如图3所示)。通过计算可知，在动态工作方式下遥测板和遥控板消耗的最大功率为54W，低于电源模块提供的功率63W，消除了工作电源不足现象。

　　3.2.1　改造前Z2与Z3的跳线1、2连通，2、3断开，这时遥信板的电源工作电路由RTU的电源模块(A)提供电源；

　　3.2.2　现在我们把跳线1、2断开，2、3跳通，这时电源模块不再经过Z2、Z3供电给遥信板的工作电路，直接从回路A→B输出到其他电源工作回路，同时在TB1处增加一输出功率为30W的电源，单独给遥信板供电，满足其的工作需要(如虚线部分所示)。

　　方案实施后，RTU的运行情况稳定，不再出现遥测板停止工作的现象。

　　3.3　新投入运行的变电所进行调试时，RTU起动不起来

　　对新投入运行的GR-90型RTU进行调试是一项非常重要的工作，我们在五桂山110kV变电所进行RTU调试时，出现了RTU运行不起来的故障。

　　这时，RTU的主处理器(即GR-90M)出现故障因为GR-90M作为整个RTU的“首脑”，它出了问题，必会导致RTU起动不起来。RTU的起动有一个初始化的过程，而GR-90型RTU是由存储在GR-90M的EPROM芯片里的BOOTROM所初始化。在初始化的过程中，BOOTROM先进行自检，然后进行EPROM、NVRAM、SRAM的检验和初始化。如果在存储器出错或存在严重缺陷，会导致系统不能正常工作而完全停机，反之，则所有的驻留固件以及所供应的用户应用程序都可以运行于RAM或EPOROM。

　　我们在GR-90M板上的BOOT ROM芯片、其他EPROM芯片及RAM芯片分别进行测试，结果查出M27C2001-12FI型的EPROM型芯片(U41)里的程序出错，导致RTU不能进行。换上一块备用的EPROM芯片，重新下装RTU的地址参数，起动RTU，这时RTU能正常运行，问题也就迎刃而解。

　　4　建议

　　针对在电网调度自动化的建设和调试维护过程中出现的问题，提出以下的一些建议；

　　4.1　在引进厂家的设备时，要确保设备的质量，保证设备的各种元件的完好和技术参数的正确。有技术力量的话，应派人参与设备的技术鉴定。

　　4.2　RTU要增加负荷时，要考虑到RTU电源模块的负载能力，尽量避免发生个别I/O模块停止工作，从而影响到RTU的正常工作。

　　4.3　在RTU投入运行前，要对RTU的各部分器件进行仔细地检查，不要漏掉某一环节没有检查，如跳线、发送电平等的调整。

　　(注：本文获优秀论文三等奖)