1 引言

隨著自動化技術在電力系統中的深入應用，新興的分層分布式變電站自動化系統與原有的集中式安裝遠動系統（以下簡稱為RTU）形成了強烈的對比，特別是在抗干擾能力、日常維護和缺陷處理方面，越來越使后者的薄弱環節暴露無遺，加上本局無人值班改造時間較早，RTU系統的器件開始老化，病痛不斷，對一些老病號進行技術改造已迫在眉睫。但是，對集中式安裝的RTU系統進行整體更換，其工作量不亞于重新對變電站進行無人值班改造，而且隨著用戶對供電質量要求的不斷提高，新RTU系統所必須進行的開關遙控分合閘試驗是得不到允許的。因此，尋找一套與老系統兼容并且運行管理簡單、檢修維護方便的替代產品是RTU系統技術改造選型之關鍵所在，而其改造方案更是重中之重。

2 我局主要采用的RTU系統的運行維護情況

我局于1998年完成了所有常規變電所的無人值班改造工作，其中，35kV變電所中10個采用了集中安裝的FJY-1型集中安裝的分布式交流采樣遠動裝置，4個采用了集中安裝的FJY-2型集中安裝的分布式交流采樣遠動裝置，6個110kV變電所采用了SM2000型分布式信息采集控制和集中安裝的FJY-1型交流采樣相結合的遠動系統。下面以FJY-1型和FJY-2型RTU為重點，簡單介紹一下其運行、維護情況。這些RTU系統在1998年初就全部竣工投產，至今已運行5~7年，在2001年對這些RTU系統還增設了當地監控和VQC裝置（外設一工控機）。在這些RTU系統中，有一套在雷雨天氣時經常因雷電波侵入而導致大面積插件損壞，還有兩套也有似雷電波侵入而導致通道板（調制解調插件）損壞甚至多塊功能插件損壞，這種情況下，運管部門經常需派人在這些變電所值班，檢修維護部門也必須抽出大量時間來應付這種突發事件；另外，大多數RTU系統常常因器件老化或其它原因引起RTU與VQC裝置之間的通訊異常中斷（不能自復歸），為此，變檢所的QC小組還專門制作了一個遠方復歸VQC的裝置，以免在檢修力量相對緊張的情況下窮于應對。椐生產這些RTU系統的廠方技術人員所述，FJY-1型和FJY-2型RTU系統的器件壽命為5~6年，我局的大部分RTU系統已過了年限，出現這種情況并非產品質量問題，而且，這些老系統現已不再生產，那么，用哪種新系統來替代，用什么樣的方案來更新改造這些工程呢？

3 FJY-1型和FJY-2型RTU系統的主要技術特點及缺陷

3.1 FJY-1型和FJY-2型RTU系統的主要技術特點

FJY-1型RTU系統采用了多CPU串行通訊總線結構，各功能板包括匯總板、遙測板（YC）、遙信板（YX）、遙控板（YK）等，均有其獨立的CPU進行工作。匯總板負責管理與各功能板及調度主機的通訊；遙測板運用兩表法原理，采集線路電壓、電流交流信號，經過數學模型運算，得到f、cosφ、UAB、UBC、IA、IC、P、Q、WP、WQ等電量，YC板可處理12條線路的交流信號，外接兩個交流采樣層（每個交流采樣層可轉接6條線路的交流信號）；遙信板可外接48個開關狀態；遙控板可控制8個對象的狀態，需外接YK執行箱作用于開關二次操作回路；面板顯示采用8位8段數碼管，用來顯示各種數據。

FJY-2型RTU系統的大部分特點與FJY-1型相同，其中最為不同的是遙測板外接6個交流采樣隔離板（每個交流采樣隔離板可轉接兩條線路的交流信號），還有就是人機界面更為良好，面板有240×128點陣大容量液晶顯示屏，操作顯示畫面采用全漢字菜單方式。

3.2 FJY-1型和FJY-2型RTU系統的主要技術缺陷

FJY-1型RTU系統采用了一個交流采樣層完成6條線路交流采樣，并且用配線方式直接與外部交流電壓電流回路相連，當有一條線路的采樣回路出現故障時，就必須對進行整體更換，檢修極為不便；面板顯示采用8位8段數碼管，電氣量選擇和遙測系數設定均需進行16進制換算，調試操作不直觀。

FJY-2型RTU系統雖引用的一些新技術，但并不是FJY-1型RTU系統的升級產品，其抗外部干擾方面能力較弱，容易出現一些異常死機現象。

對于這兩種RTU系統，雖然各功能板都有指示燈顯示其工作狀況，但因所有功能板均插入機箱并被面板覆蓋，因而使運行管理人員無法發現、判斷RTU系統的詳細工作情況，給設備巡視帶來不便；還有，在我局的RTU裝置屏內采用的交流電壓接線端子中的熔絲卡座的彈性較差，常有因電壓接線端子中的熔絲松動引起一些故障現象。

4 新系統的選擇

經過一年多的探討和研究，我局最終確立了替代用的新系統為原廠方——國電南瑞生產的FJY-3集散型微機遠動裝置。原因其實比較簡單，FJY-3集散型微機遠動裝置是南瑞公司在總結數千套MWY—C，DFY及FJY系列微機遠動裝置成功經驗的基礎上而推出的，可以說FJY-3集散型RTU是集技術的先進性，安裝維護簡易性，擴充靈活性，運行穩定可靠性于一身的具有較高性能價格比的跨世紀的電力系統微機遠動裝置的主導產品。

4.1 FJY-3集散型RTU的主要技術特點

4.1.1 所有功能插件通過Harting連接器與背板總線相連、安裝于6U機箱中，各個功能插件有豐富的燈光指示，美觀大方，組件可通過專用工具拔插，便于維護。

4.1.2 先進的電源供電系統支持集中與分散供電方案，能夠實現交直流自動切換、雙電源均流備份。

4.1.3 與原產品的TTL電路完全不同的是，大量采用低功耗CMOS電路，并且統一設計的CPU模板，嵌入各模件中，能夠方便地實現維護及系統升級換代。

4.1.4 所有模板采用無跳線設計，可選控制功能由內部控制電路自動實現，提高了可靠性，減少了人為操作失誤。

4.1.5 繼承了原產品的分布式體系結構，多CPU并行處理信息，可實現集中和分散安裝與控制。

4.1.6 交流測量二表法、三表法任選、改進的測量算法計及15次諧波，特殊的電路和處理，可實現自動校準，大大減輕了調試工作量。

4.1.7 系統保留了原有的大屏幕液晶顯示功能，還增加了許多新功能，除了顯示實時遙信變位、事件及遙控操作情況的歷史數據。遙控操作也能記錄命令來源（如當地，遠方），信息量更大，操作更方便。

4.1.8 先進的遙信電路支持有源節點（DC110V或DC220V）、無源節點（裝置內部提供48V）信號接入，功能完善的硬件處理加信號提取算法，保證消除遙信誤報之頑疾，同時提供全面的輸入保護。

4.1.9 多重閉鎖及保護保證遙控操作的正確性，特有的監視回路能夠檢測出口繼電器接點的粘連，并及時發出告警信息。

4.1.10 完善的自診斷功能，能夠實現當地和遠方診斷及維護。

4.1.11 加裝抗干擾及防雷設備，保證一般干擾情況下的正常運轉。

4.1.12 采用看門狗技術及自復位電路，避免死機現象。

4.2 FJY-3集散型RTU的單元結構及主要功能

FJY—3集散型RTU是由完成特定功能的單元模件，按一定規則組裝在一起之后構成的，而每一智能功能模件，又都是由嵌入式CPU板ARTCPU外加接口電路組成，主要的單元模件有主控單元（MC），鍵盤顯示單元（MMI），調制解調單元（SMD），直流采樣單元（AI），交流采樣單元（AC及AMP），開關量采集單元（DI），控制單元（DO及RLY），電度脈沖采集單元（PI）等。

MC是整個FJY—3集散型RTU的核心，它負責調度、協調與MMI、AC、AI、DI、PI、DO等功能單元及微機保護，上級調度（SCADA/EMS，當地功能等）及智能設備的通訊，以及收集被監控設備的實時信息，同時執行上級系統的命令。MMI是RTU最主要、最常用的人機接口單元，除此之外，它還實現對電源的監測與管理。AI是FJY-3為了保留直流量采集，以實現傳統的RTU模式而培植的模件板，可采集32點的模擬電壓或電流信號，可實現運行過程中的零漂和溫漂的自動補償，并具有免調試功能。交流采樣單元（AC及AMP）主要完成交流量的測量和計算，每個單元可處理12組交流量（每組包括6個交流量：3個電壓和3個電流），對每一輸入用FFT算法進行諧波分析，計至15次諧波，并通過計算可得f、cosφ、Uab、Ubc、Ia、Ic、P、Q——兩表法，f、cosφ、Uan、Ubn、Ucn、Ia、Ia、Ic、P、Q、Pa、Pb、Pc、Qa、Qb、Qc——三表法。DI負責完成狀態開關量的采集、判別、處理等功能，每個單元可采集32點的狀態量信息，每個輸入都有光耦隔離，所接受的信號為48V（由本機提供），110V或220VDC，微處理器掃描每個輸入并提供可選擇的消振時間為5至999毫秒，判別起表化并處理，同時產生時間順序記錄。整個YK單元由DO和RLY組成，每個DO可連接12個RLY，每個RLY完成2路對象的控制，可完成遙控操作及主變分接頭調節。

5 改造方案的確立和實施

FJY—3集散型RTU雖然在性能上比原有的RTU優越，而且已經是一個