電力自動化系統中調度故障及解決措施

營海麗

（陜西省地方電力集團公司延安供電分公司，陜西 延安 716000）

0 引 言

電網調度自動化系統涉及到電力、通信、網絡、數據庫等多個領域的知識，如今正在朝著規范化、遠程化和智能化方向轉變。確保電力調度的有效性，盡量避免電力系統調度的誤操作，避免出現運行故障是電力調度系統的重要目標[1-3]。

1 電力自動化系統調度運行的體系結構

控制中心與各被控站之間的調度通道角度和連接方式，調度運行的體系結構可以分為如下3種結構模式。

1.1 集中式體系結構

典型的集中式結構采用的是一種星型（huband-spoke）拓撲結構，依賴于一臺消息服務器（message server），以其為中心設置其他外界輔助性設備。消息服務器，也稱為消息路由器（message router），集中進行信息的采集、處理和運算，且允許系統的其他部分之間進行通信（見圖1）。此結構對監控主機的性能要求較高，需要監測的電力設備廣泛且分散，抗干擾能力不強，且對于全部數據都接入中央服務器來說，處理難度比較大。

1.2 分布式體系結構

分布式體系結構與集中式體系結構相比，運用的場景更加豐富。分布式環境中，有多種組合實例與數據庫的方式，處理各類輔助性任務，統一操作、統一顯示，統一輸出，最后整合出結果（見圖2）。分布式體系結構主要通過在每個電力監控裝置周圍設置的多臺直接數字控制裝置來實現其功能，采用網絡技術或串行方式實現數據通信，較適合于中低壓變電站。

圖1 集中式體系結構

1.3 分散（層）分布式體系結構

分散（層）分布式結構采用面向電力系統一次回路設備或電力系統間隔設備的對象設計，如專門的線路保護單元等。分散（層）分布式結構其每處布點為智能設備，數據、采集、控制單元在保護安裝接線中仍以對象為主，分散設置于開關柜上，能夠實現高效、精確組織雙向數字信號，具有更佳的可靠性、穩定性和經濟性，是一種面向群體協同工作并的開放集成性系統結構（見圖3）。

圖2 分布式體系結構

圖3 分散（層）分布式體系結構

2 故障分析方法

2.1 觀察排除法

觀察排除法是一種推理分析法，依據類比、對比及可行性進行系統故障的表面觀察與深入分析，包括儀器儀表的指示燈、指針及系統中的反饋機制等運行工況是否正常，回路裝置的起動、運轉、正轉、反轉，以及中央控制室是否正常工作等。運用此種方法主要從外部運行環境和系統內部運行工況的客觀情況，以及各板塊之間的內部聯系來進行判斷。有時一些疑難故障很難通過外部運行環境和來觀察和排除，這就需要檢修人員運用自身經驗，在充分掌握電力自動化調度裝置的構造、原理、性能基礎上，對造成故障的因素進行深入剖析。

2.2 監測分析法

根據故障現象識別、判斷故障原因，需要借助于檢測系統。這就要求技術人員了解本專業所必須的電力調度基本理論和監測理論，對整個電力系統有整體把握。監測過程中應統籌考慮各種可能發生的情況，加強系統性風險管理和監測，按照由低到高的層級進行設備監測，對構件的主要元件和次要元件相區分，對線路和設備的檢測應逐層、分段進行。在監測過程中，可將檢修中使用的一次或二次接線圖變換成原理圖，運用抽象法與實際法相結合的方式對設備元件進行獨立分析，找出故障的源頭。利用系統的智能自我監測功能，使監測分析的精確度更高。

2.3 更換設備元件法

更換設備元件法是一種單元分析法。電力自動化系統的調度工作是通過各種單元模塊下的設備間相互交換信息、數據共享來實現的，判斷調度故障時，可根據調度系統中元件、導線及其聯接方式，根據功能失效情況可大致分析出故障發生的模塊，找出引起故障的核心、本質部件、元件。借助相應的監測儀器進行驗證，對無法在短時期內修復或者元器件徹底損壞的情況，應對存在相應的元件及時進行更換，從而確保電力系統的正常工作。

3 電力自動化系統中調度故障及解決措施

3.1 分站設備故障及解決措施

電力調度系統由調度中心和調度終端（RTU）兩部分構成，分站設備通過各種監控軟件進行分散數據采集和集中監控管理，可以有效地拓展各個小型電力系統的數據覆蓋面，可以通過儀表和顯示器來實時顯示電壓、電流波形，并根據指數和波動情況來判斷是否發生了故障，并依據指數和波動情況判斷故障發生的具體位置。電力自動化調度系統的主機硬件和物理線路出現問題時，分站檢測報警系統就會產生對應的警報提示，在故障診斷過程中，故障人員依據對應的電力理論和故障現象進行科學判斷，有效分析故障的嚴重程度和發生位置。調度自動化系統遙信信息正確性是確保電力系統中調度各項指標正常的關鍵因素。因此，應避免接線錯誤、接觸松動、機械故障等因素給遙信準確性帶來的負面影響。

3.2 連接設備的光纖出現問題及解決措施

在電力自動化系統調度過程中，多個裝置使用標準通信接口并通過光纖來進行連接。脈沖編碼調制（Pulse-code modulation，PCM）與光端機都有各自差異性的組成部分，為對產生故障時的具體顯示進行辨別，在錯誤報警體系上采用差異性顏色的指示燈來分別顯示，從而減少工作人員判斷故障位置和故障設備出現的錯誤。我國主要采用OPGW和ADSS這兩種光纜，對于電力系統信息傳輸和數據采集有重要作用，光線故障很多情況下是受外力的影響而產生，嚴重擾亂了電力系統調度工作的有效運行。為避免外力導致的光纜故障而引發的調度故障，要做好對光纖通道的防護工作的嚴格、規范監管，對其指示燈顯示的情況進行隨時觀測。電力運維人員應加強對光纖通道的定期的檢查檢測與監督工作，防止光纖通道光纜牽引速度和張力出現問題，發現光纖通道問題后應立即查明原因，采取有效方法靈活處理，確保光纖通道的有效運轉。

3.3 電力系統中主服務器故障及解決措施

作為電力調度的核心環節，主服務器故障出現問題就有可能導致整個調度系統的崩潰。本文給出一種電力故障分析系統（見圖4），可實現對電流行波波頭到達時間的有效檢測，然后重新上傳回服務器進行故障分析。系統包括多個電能分析裝置、多個GPS校時器以及服務器。其中，電能分析裝置是故障分析主要元件，電能分析裝置之間通過4G、GPRS等無線網絡連接，專門用于檢測變電站間線路的電流行波波頭到達時間。電能分析裝置為一臺電能分析儀，包括信號調理模塊、高速A/D轉換器、微控制單元MCU等。根據所屬線路電路行波波頭到達的時間差來定位線路故障點。根據系統顯示的現場故障的情況，電力系統調度運行人員采取有針對性的方法進行分析與解決。情況緊急時啟動備用系統，從而確保電力系統的穩定運行。

圖4 電力故障分析系統

4 結 論

電力自動化系統調度故障排除是一項復雜的系統工程，為確保調度管理的有效性和經濟性，盡量避免電力系統調度的誤操作，在充分掌握電力自動化系統調度運行體系結構的基礎上，掌握故障分析排除的方法，針對分站設備故障、光纖故障及主服務器故障，分別采用有針對性的解決對策，不斷提高電力自動化系統調度智能化、集中化、遠程化管理水平。