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摘要：随着电力技术的发展，新能源日益广泛的应用到电网中来，传统电力系统的运行方式大大改变了，快速提高了电力系统的运行质量，提升变电站供电的可靠性。国内电力系统的厂站均已配备电能采集终端进行采集、计量及监测。通过采集终端可实时、准确地获取电能质量信息和用户用电信息，及时发现并控制电能质量异常现象发生。作为电力系统电能质量的重要信息源，电能量采集终端需要定期进行系统维护，提高终端的运行可靠性及运行水平。本文着重阐述了厂站运维管理现状以及厂站终端维护和在运行中存在的问题，以无线透传RS485装置为例，分析其总体设计以及点对点应用模式、中继应用模式和点对多点应用模式等三种模式的优点，针对各厂家电网厂站所用终端在维护和使用中存在的问题以及相应的解决方法进行了详细研究，从实际操作出发制订相应的操作规范和维护流程。

关键词：厂站;电力系统;电能量采集终端;无线透传RS485装置

目前电能量采集终端一般分为工业级、能源级（主要是高压设备）、智能电能组、变电站智能电能组;一般需要安装在变电站中采集站变运行数据及各类计量装置数据。通常运行维护方式有：日常维护性检修;高压设备维护和检修;负荷预测等。在实际应用中，各厂家对电力信息采集终端维护与验收往往缺乏统一规定和统一标准。因此需要从实际操作出发制订相应的操作规范和维护流程。RS485是一种利用无线电信号传播信息的无线通讯方式。它使用简单，可与任何其他传感器连接，通过有线或无线方式对数据进行传输。RS485有很多优点，可以用于工业控制领域，尤其是工业自动化监控系统中，当检测到环境或设备存在问题时，它可以迅速通知到工厂工作人员，让工厂工作人员及时采取相应措施，减少损失，保证环境及设备工作过程中人身安全。

一、厂站运维管理现状

随着新能源应用日益广泛，各厂家均对新能源发电技术和设备进行了广泛的研究，但由于新能源发电和设备特性等各方面复杂程度不一，因此电能量采集终端实际维护管理存在很大的困难，容易造成不必要的损失;其次目前运维管理方式对电能量采集终端的使用及维护不够科学合理，存在一定的风险和隐患。

1.1厂站人员配置不合理

目前部分设备运维人员已具备一定的专业知识，能够准确理解设备特性，在现场实际运行中能够根据现场实际情况进行合理操作，但随着运维管理理念的提升，部分设备运维人员会因为自身能力限制而对新能源发电及 PTC相关设备的运行维护不够到位，导致设备故障发生后不能及时有效地进行处理，增加了厂站维护成本，不利于电网的安全稳定运行。如图1所示：大部分电网公司厂站运维人员均为专业技术人员，这些厂站运维人员普遍缺少相应的专业知识，无法熟练掌握电力设备原理和操作技能。在某一地区电网公司所管辖的新能源发电区域中主要运行着 PTC设备及 GPRS设备，对它们进行日常维护、检测及故障诊断时需要配置多名专业人员才能完成。厂站运维人员仅负责电站运行状态的监测和诊断方面的工作。

1.2设备性能维护不够科学合理

目前各厂家对于厂站运维管理模式的研究主要围绕电能量终端的运行及维护进行，没有深入挖掘设备性能维护对于电能量采集终端的影响。PTC及 GPRS需要接入现场总线式、网络通信及控制等设备，并进行通信、控制、参数等综合监控、管理，以保障生产、科研等工作顺利进行。但是，在实际管理中，部分厂家却没有对 PTC和 GPRS性能维护予以重视。PTC：由于 PTC是一种新型的远程监控终端，其具有稳定性高、传输距离远、稳定性好等优点，因此在实际应用中较少采用。GPRS：由于目前对 GPRS设备的性能维护较少且相关管理程序尚不完善，因此未将 GPRS设备的运维纳入其中。该管理模式的弊端在于无法实现 PTC、 GPRS及新能源发电设备等信息的实时监测、管理、报警以及异常事件查询/报警等。

1.3现场总线式系统与现场总线式采集终端互连技术有待提高

目前电力监控系统采用总线式系统与现场总线式采集终端的互连技术。目前各厂家对总线式系统与现场总线式采集仪表联网基本采用 CAN技术，通过总线向现场总线式测量仪表接口提供数据;而在 CAN传输的过程中，对总线式现场采集终端使用专用通信线路来传送数据。由于现场总线上系统与现场总线装卡的互连技术存在一定弊端，不利于现场系统管理维护。另外 PTC设备采用模块化设计，使得在设计过程中不利于数据的处理以及信息安全问题，在一些设备出现故障或异常时无法快速有效地进行处理。现阶段随着网络工业的迅速发展，大量数据交互被应用于电力监控与控制系统当中。虽然这些数字接口已经可以支持目前大部分现场设备上的信号传输速率，但是这些网络接口不能被实际应用于电力监控业务中，仍然存在一些限制。

二、厂站终端维护与运行存在的问题

由于各种原因，厂站终端在运行中也存在着一些问题，这些问题需要在充分了解故障原因、确认故障范围的基础上进行处理。首先是操作方法不正确导致不能正常使用。操作人员在站内对用户终端进行接线时是按照现场总线使用标准来接好的，但现场总线接线都是基于IEC61251的规范进行连接，因此就存在操作方法、维护工具、接线参数及方法等方面都没有统一执行标准;其次，部分厂家对厂站终端的管理存在漏洞。在厂站终端施工前只有部分厂家提供系统配置文件及标准操作流程，有的没有提供相应的操作规范;还有部分厂家对厂站所用终端只提供参数配置文件和技术手册，未提供具体操作规范。同时由于厂站是一个封闭系统，所以无法从系统外部直接获得电能量现场数据;同时由于各种原因不能有效地维护运行质量。最后是没有进行定期维护。由于各种原因很难对系统进行全面维护，如安装不正确、设备老化、通讯不畅、损坏导致不能正常使用等，都会影响网内的运行。

2.1接入标准不统一

在安装厂站终端时，部分厂家没有对终端的接电参数进行标准化，也没有提供相应的接线要求。如对于配电网络的总线，由于其功能的特殊性，要求所有总线接口都必须能够承受一定功率级别的电压，如50 kV以上功率等级以上的电压（包括50 kV），其所需要的最高电压等级达到0.7 kV，并且该标准应满足 ISO/IEC 1761251的要求。所以这些厂家的产品都只能满足 IEC标准，而不能满足现在行业内标准的要求。同时，行业内标准过于复杂，造成厂家产品质量不一，难以满足客户需求，影响了用户终端的应用性能。但随着信息化建设的不断深入，各厂家对终端接口、网络接入及维护方式的要求都会越来越高，而且各厂家提供的接入标准在用户终端安装完成后一般都会进行定期检查维护，所以各厂家对终端接入标准都严格按照厂家的配置文件和规范进行设计和安装以及维护工作。同时要求厂家提供厂站终端维护工具并对维护工具进行定期检查和维护，同时要求厂家提供适合厂站终端安装调试的安装工具，并对使用后的维护工具及时进行保养、维护工作。这样做既可以避免用户终端因使用不当造成的故障频发现象，又能保证厂家在运维方面有充足时间投入进行维护和管理。

2.2内部设备老化、通讯不畅

电能量采集终端是一个集成了网络通信功能的设备，与其他相关设备相比，它的外部通信性能更强，而且还具有更强的抗干扰能力和抗电磁干扰能力。所以在电力系统中，它的性能一直都在不断地完善和提升，并且它的价格也相对较低，所以非常受到电力企业的欢迎。由于厂站终端是封闭器件，如果内部的电缆、模块等连接得不是很紧密，就会影响到通讯的可靠性和安全性。因此在日常运行过程中，需要定期检查电缆、模块，对存在问题时要及时更换。当出现通讯不畅的情况时可以通过更换信号管和电源板来解决。需要注意的是在日常维护过程中信号管和电源板是分开维护的，只有通电后信号管才会发出信号，这样就导致对其它接线板造成损坏。

2.3实践中RS485线断股现象较为多发

自二零一七年以来变电站部分厂站电能余量表采集器下行通道出现的线路通讯故障问题上可以暴露看出，尤其是从变电站高压室电能表出口至主操纵室厂站电能量表采集器下行通道之间的通讯RS四百八十五跳线多处线路出现故障断股，造成部分厂站电能量采集器出口和高压电能表出口间的二个下行通道通讯线路中断，无法正常收集供电能力数据。上述问题产生的两个主要因素：一是由于部分变电所的建造时间比较偏早，RS485通讯电缆长时间地存放于地下电缆井槽中或由于长期潮湿而造成电缆外部的绝缘层老化和内部屏蔽绝缘层的老化而导致出现电缆断股;二则是由于部分变电站附近的地下电缆井槽内突然进入到了一些小动物对地下电缆井槽内的部分RS485线进行造成了严重损伤，造成部分RS485线的直接断股。

在上述两种因素致使RS485线断股后造成厂站电能力收集器与电力表相互之间的通讯中断后，要尽快解决这一问题与设备故障时必须再次安放RS485线，而且从高压室至主控制系统相距最近的也有80米左右，花费持续时间较长，最少必须2天以内才能再次安放好RS485线。在重新安装或者消除故障期间，下行通道的RS485线处于断股期间，无法采集电能量数据，导致数据采集及时率和成功率大大下降。这也是研制并实施无线透传RS485装置的现实必要性。

三、无线透传RS485装置的应用与优势分析

RS485通信技术是利用电力电子技术将两个以上通信通道连接起来，并通过标准传输协议或专用软件传输数据。它既可用于设备控制，也可用于传输电力控制。无线透传RS485装置用于厂站电能量采集，可以直接替代有线的RS485装置，当有线的RS485断线或者故障时，高压室电能表侧与主控制室厂站电能量采集器侧分别布置无线透传终端，通过设置好相关通讯参数和使用属于免申请使用频段进行数据传输：一是快速解决RS485断线带来通讯中断问题，缩短通讯故障时间。二是在关键时间节点上解决因RS485线断线故障不能及时采集电能量数据的问题。三是保证电能量数据在RS485线断线故障期间，通过及时应用这一技术可以保证不发生数据采集的成功率以及及时率的直线下滑，从而保证数据质量的完整性。无线透传RS485装置非常适用于变电站（厂站）应用场合的长、短距离无线传输和采集控制，适合在运行在苛刻的环境地下和不适合布线的应用场合，通过无线的RS485取代有线的RS485方式，极大地方便了现场多功能电能表和厂站电能量采集终端的部署和安装、调试，同时具备了采集和控制的功能，可以方便地连接各种传感器，从而达到传输和采集、控制为一体。

3.1无线透传RS485装置总体结构

在高压室电度表屏内所有多功能电能表的RS485线接入到无线透传RS485装置，按照规约与波特率要求设置好通讯条件，将多功能电能表的电能量数据采集后利用免申请电台频率传输到主控制室厂站电能量采集器上所布置的另一台无线透传RS485装置上数据传输到厂站电能量采集器上，同时间设置好通讯路数以及规约、波特率要求，按照要求在厂站电能量采集器侧完成无线透传RS485装置设置，最终完成数据传输和采集任务。如图1所示。

3.2无线透传RS485装置应用模式

3.2.1点对点应用模式

点对点传输是最常用的一种模式，通过两个无线透传RS485装置实现无线串口（RS485）的应用，可以实现两台相距2KM范围内的一台厂站电能量采集器和一只多功能电能表之间的数据传输和采集。RS485无线传输装置是一种将传统RS485网络向无线传感网络的转变方式，同时具有灵活、小体积、轻重量、低成本、低功耗等特点，使其在工业环境监控、应急救援等领域得到广泛应用。如图2所示。

3.2.2中继应用模式

中继传输主要是用一台或者多台的无线透传RS485装置作为中继，从而实现扩展无线传输的距离，从而实现距离2KM以上的无线数据传输。RS485无线透传装置是通过对无线信号处理分析，将数据以无线方式透传到主机内部的监测系统，它对监测系统中的信号传输具有很好的应用效果，同时具有较强的抗电磁干扰能力，能经受住恶劣环境下对无线传输系统的冲击和干扰，是一种环境友好型产品。

3.2.3点对多点应用模式

点对多点也是一种采集的常用应用模式，现场有多个采集点需要把电能量数据汇总到一台或者两台电能量采集器上。RS485装置具有自动透传功能，根据装置的功能需求可以设置透传模块功能的操作方式。同时透传装置也具有通讯功能，可以方便地通过RS485通信终端与监测设备进行通信。无线传输装置具有方便、快捷等优点，可以在无网络控制下实时地监测监控设备的运行状态，从而达到提高监测设备质量，减少运营成本，提高设备运行效率，降低能耗。设计了包括硬件设计、无线网络模块设计三个部分。

3.3无线透传RS485装置优势分析

无线透传RS485装置具有4路数字量输入、4路数字量输出、2路模拟量输入，支持Modbus读写和I/O桥接。无线传输距离在2KM之内（实际测试为准）。国际通信联盟无线电通信局（ISM）开放频段433MHz，无需申请频点。具备超强穿透能力，可以穿透多堵墙面（变电站高压室设备在全密闭的空间内运行需要考虑信号传输强弱问题）。同时，支持多种协议智能转换协议（与多功能电能表规约通讯以及厂站电能量采集器通讯规约转换问题）。软硬件防护、智能检测机制及工业级器件、可确保无线模块在各种恶劣环境工业场合长期运行。彻底解决有线方案施工繁琐、设备后期维护成本高难题。能快速安装布置，能快速恢复因R485线断线导致通讯中断的问题。随着计算机技术和通信技术水平的不断发展，未来各种新一代测量技术、测量方法都将为网络测量和无线传感技术创造条件。

四、总结

在终端的建设和运行过程中，厂站人员的专业知识、技术水平和维护能力是保障终端稳定运行的基础。因此，专业技术人员要熟悉生产工艺的各个环节和相关设备的运行状态，掌握设备各部件的运行状态和各种测量参数，保证在复杂的现场环境中能够及时准确地获取数据。同时根据变电站具体使用情况、客户需求等对测量设备进行针对性的维护和调试。定期对电能量采集终端完成日常维护工作，避免因硬件故障导致设备报废，保障工作顺利的进行。针对当前存在的设备运行方式不完善、用户接入困难等问题，要积极与相关专家、技术人员以及设计单位进行沟通解决方案，确保能够满足用户实际需要。本文介绍了电能量采集终端运行维护要点和方法，以帮助用户更加高效快捷地完成各种运维工作，实现更高质量的电力终端运维效率和质量标准。目前，相关单位已经在电网厂站电能量采集终端设备维护方面取得了一定效果，但其工作的复杂性和难度较大，仍需要各方面密切配合才能更好地完成工作。本文提出了通过无线透传RS485装置优化厂站电能量采集终端运行维护工作方法并形成完整经验做法，对提升厂站电能量采集终端用户运维效率以及加强安全用电管理具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]吴军，郑维权.（2020）.智能变电站变电运维安全与设备维护探讨.通信电源技术，244-246.

[2]储恩平，李方.（2020）.变电站电力设备运行监测与维护研究.中国设备工程，126-127.