電力系統(tǒng)故障模擬微機控制系統(tǒng)開發(fā)策略探究

王 振 段銀環(huán)

（1.昌吉供電公司 運維檢修部變電二次檢修一班，新疆 昌吉831100；2.昌吉供電公司 經(jīng)濟技術(shù)研究所,新疆 昌吉831100）

0 前言

隨著我國綜合國力的不斷提升，國內(nèi)生產(chǎn)對于電力的需求日益增大，并且由于我國經(jīng)濟發(fā)展不均衡的現(xiàn)狀，造成常常會出現(xiàn)較長距離的電力資源輸送工程， 換句話說就是高壓線路和超高壓線路越來越多，因此對于高壓輸電線路和超高壓輸電線路的檢測工作就顯得尤為重要。 在日常的檢測中，通常需要記錄高壓輸電線路空載和負載時所產(chǎn)生的現(xiàn)象，并且要及時記錄出現(xiàn)故障時的電力量，用此來檢測高壓輸電線路和超高壓輸電線路的繼電保護裝置和自動檢測裝置的是否正常工作。 再者，電力資源是國家發(fā)展的重要資源，尤其是高壓設(shè)備，不能出現(xiàn)短路或者其他事故， 否則會對社會經(jīng)濟發(fā)展帶來嚴重的挫傷。 因此故障模擬系統(tǒng)就顯得尤為重要，電力系統(tǒng)故障模擬系統(tǒng)能夠有效的解決高壓線路檢測工作不容易操作的難題，通過動態(tài)的微機控制系統(tǒng)對于電路上產(chǎn)生的各種暫態(tài)數(shù)據(jù)進行分析處理，進而實現(xiàn)對于故障的防范和處理。

1 故障控制與分析系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

1）硬件系統(tǒng)主要微型計算機、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成。 其中輸入設(shè)備是由可以進行信號轉(zhuǎn)換的調(diào)理板組成，外來信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換裝置輸入到中央控制系統(tǒng)即監(jiān)控計算機，然后通過可編程控制器也就是PCL 實現(xiàn)對電路故障的控制， 通過輸出設(shè)備中的顯示器和打印設(shè)備可以將故障處理的過程顯示出來。中央計算機主要作用就是完成模擬系統(tǒng)的線路組成、 錄波數(shù)據(jù)的整理、 故障數(shù)據(jù)的波形分析及處理。PCL 可編程控制器主要是輔助中央計算機對故障進行檢測和控制，PCL 可以根據(jù)從計算機中輸出的故障信號進行故障要素的設(shè)定，比如故障線路、故障類型等等。 信號轉(zhuǎn)化器的主要作用就是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C能夠識別的電信號，具體來說是電壓信號。 根據(jù)實際生產(chǎn)的經(jīng)驗，斗會在信號轉(zhuǎn)化器上設(shè)計一個抗干擾的電路，主要是起保護的作用。 轉(zhuǎn)化器主要是A/D 轉(zhuǎn)換器和D/A 轉(zhuǎn)換器組成。

2 故障控制與分析系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

現(xiàn)階段電力系統(tǒng)故障模擬微機控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng)大部分選用微軟的3.2 應(yīng)用平臺，通過LABVIEW 軟件為工具進行開發(fā)研究。此工具軟件主要是通過對于數(shù)據(jù)的采集和處理實現(xiàn)對電路的控制，與傳統(tǒng)的編程工具軟件不同，LabVIEW 通過圖形將編程語言擴充到了可視范圍，操作更為簡便，功能更加完善和強大，電路系統(tǒng)的故障控制和分析完全可以通過利用此工具軟件在客戶端實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整理和處理等各個方面的需求。故障控制與處理系統(tǒng)的軟件部分主要包括系統(tǒng)初始化、簡單及復(fù)雜故障設(shè)置、參數(shù)處理及錄波分析幾部分組成。 其中，系統(tǒng)初始化模塊的主要作用就是完成接入設(shè)備的數(shù)據(jù)初始化、人工操作界面的初始化及設(shè)備原有參數(shù)的初始化設(shè)定功能。

1）對于故障控制系統(tǒng)而言，最重要的莫過于故障控制模塊。 故障控制模塊主要包括簡單的故障設(shè)置與故障重復(fù)檢測模塊，其作用主要是通過既定程序?qū)δM電路進行簡單的故障排查及檢測。人工可以通過外接設(shè)備比如鍵盤等實現(xiàn)對故障控制電路的控制，通過鼠標(biāo)選擇較為重要的故障頻發(fā)點，即線路的初始位置、中間位置和線路的尾端。故障控制系統(tǒng)內(nèi)存有日常經(jīng)驗積累的十余種故障線路數(shù)據(jù)，一旦發(fā)生故障，故障控制系統(tǒng)就會根據(jù)故障數(shù)據(jù)與現(xiàn)存的數(shù)據(jù)進行對比，進而判斷出故障類型和故障產(chǎn)生的位置。在計算機控制系統(tǒng)的主線路板上故障線路會出現(xiàn)顏色變化，進而提醒操作人員及時進行處理。此時，中央計算機也會同時向可編程控制器發(fā)出指令，可編程控制器就會根據(jù)中央處理器發(fā)出的指令進行故障控制， 比如設(shè)定故障檢修的具體步驟，待中央處理器發(fā)出故障維修開始的指令后，實現(xiàn)對于電路系統(tǒng)故障的控制。

2）參數(shù)模塊主要是控制整個模擬微機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參數(shù)，比如波形的長度和電壓、電流數(shù)據(jù)等。 模擬微機控制系統(tǒng)的頻率可以根據(jù)實際需要進行微調(diào)，通常情況下不能超過500ks/s，對于錄波的長度可以根據(jù)具體的頻率進行變動， 一般都會先錄取一段時間的正常數(shù)據(jù)，一旦發(fā)生故障，操作人員可以通過事先錄好的波形進行參考，根據(jù)電壓與電流的變化才調(diào)整相關(guān)技術(shù)參數(shù)。參數(shù)模塊與錄波模塊是相互依存的關(guān)系，錄波模塊的主要功能是對相關(guān)數(shù)據(jù)進行存儲然后通過示波器顯示出來，并自動完成對波形的分析處理。 現(xiàn)階段故障控制系統(tǒng)有外部信號刺激啟動和按鍵控制兩種開啟方式，錄波功能開啟后，中央計算機會想可編程控制器發(fā)出故障啟動指令，可編程控制器按照既定程序進行故障處理和模擬故障。中央計算機按照基礎(chǔ)頻率及錄波來分析故障數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過示波器顯示出來，從而實現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)控，錄波模塊由波形分析與頻譜分析模塊組成，其中波形分析模塊主要是將各種數(shù)據(jù)傳送到示波器窗口，方便人工對故障數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，頻譜分析模塊主要是負責(zé)分析諧波的功率譜和相關(guān)數(shù)據(jù)。 微機監(jiān)測系統(tǒng)主要作用就是模擬系統(tǒng)運行時的參數(shù)， 包括對于數(shù)據(jù)的采集、處理和顯示等。 其主要元件還是中央計算機，在工業(yè)上通常是采用采集卡來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和處理。

3 國內(nèi)電網(wǎng)自動化發(fā)展概述

3.1 電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度的自動化建設(shè)

在電網(wǎng)調(diào)度的自動化控制中， 首先要對電網(wǎng)的靜態(tài)運行進行分析，并通過對電網(wǎng)調(diào)動系統(tǒng)進行仿真來檢驗其靜態(tài)運行的效果，通過對電網(wǎng)調(diào)度自動化的仿真模擬， 進一步保障了電力資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)了電廠電力的經(jīng)濟調(diào)度。 多年來我國電網(wǎng)調(diào)度自動化的發(fā)展，使得其在自動化建設(shè)的理論和實踐中都取得了多項發(fā)展成果，為我國的電力系統(tǒng)的自動化建設(shè)作出了突出貢獻，也逐漸成為我國電力系統(tǒng)建設(shè)中的重要組成部分。 在當(dāng)下電網(wǎng)建設(shè)尤其是自動化系統(tǒng)的建設(shè)中，電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的自動化有效保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，使得我國的電力系統(tǒng)自動化發(fā)展能夠達到國際化發(fā)展水平，并在國家各級電力部門及政府的科學(xué)調(diào)配下進一步完善調(diào)度機制，為我國的電力系統(tǒng)自動化發(fā)展奠定電網(wǎng)調(diào)度的穩(wěn)固基礎(chǔ)。

3.2 火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)的自動化建設(shè)

我國大量的煤炭儲備促進了火力發(fā)電站的發(fā)展，在火力發(fā)電廠的發(fā)展進程中， 科學(xué)技術(shù)的有效利用使得電力系統(tǒng)在建設(shè)中不斷完善。在火力發(fā)電廠的發(fā)展中，電力設(shè)備由最初的人工操作，發(fā)展至現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的自動化控制， 科學(xué)技術(shù)在其中的推動作用是不可或缺的。當(dāng)下我國的火力發(fā)電廠電力的供給主要是通過大型火力發(fā)電機組的自動化運行得以實現(xiàn)，通過遠程監(jiān)控與控制，實現(xiàn)對火力發(fā)電機工作過程的有效控制，通過加強發(fā)電機組之間的系統(tǒng)耦合，實現(xiàn)對火力發(fā)電系統(tǒng)的進一步調(diào)控。 在火力發(fā)電站的自動化電力系統(tǒng)中，發(fā)電機的單元機組能夠在自動化控制下完成機組的發(fā)電操作，機組的自動化控制還能對系統(tǒng)進行自動維護與檢修，保證發(fā)電機組正常的電力供給。

4 總結(jié)語

電力系統(tǒng)故障模擬微機控制系統(tǒng)通過簡單的電子元件就能實現(xiàn)對電力故障的模擬和監(jiān)測，具有成本低操作簡便的先天優(yōu)勢，而且整個過程安全。利用實驗處理不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對于電力系統(tǒng)正常運行時的各項數(shù)據(jù)和基本的物理現(xiàn)象，還能通過在模擬電路中設(shè)置各種故障，來觀察故障發(fā)生時線路各點的具體數(shù)據(jù)，電力系統(tǒng)故障模擬微機控制系統(tǒng)符合當(dāng)下各種繼電保護裝置的實際需求。

［1］肖紅，王慧，范正林，潘貞存.電力系統(tǒng)故障分析[M].電力工業(yè)出版社，2012.

［2］王兆義.可編程控制器教程[M].機械工業(yè)出版社，2012.

［3］梁軍，李新堂.動末實驗室微機監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)級其自動化學(xué)報，2012.

［4］李仁俊.動態(tài)模擬發(fā)電機組的自動控制系統(tǒng)[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012.