電力自動化系統(tǒng)中調(diào)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(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)涉及到電力、通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等多個領(lǐng)域的知識，如今正在朝著規(guī)范化、遠(yuǎn)程化和智能化方向轉(zhuǎn)變。確保電力調(diào)度的有效性，盡量避免電力系統(tǒng)調(diào)度的誤操作，避免出現(xiàn)運行故障是電力調(diào)度系統(tǒng)的重要目標(biāo)[1-3]。

1 電力自動化系統(tǒng)調(diào)度運行的體系結(jié)構(gòu)

控制中心與各被控站之間的調(diào)度通道角度和連接方式，調(diào)度運行的體系結(jié)構(gòu)可以分為如下3種結(jié)構(gòu)模式。

1.1 集中式體系結(jié)構(gòu)

典型的集中式結(jié)構(gòu)采用的是一種星型（huband-spoke）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依賴于一臺消息服務(wù)器（message server），以其為中心設(shè)置其他外界輔助性設(shè)備。消息服務(wù)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(tǒng)的其他部分之間進行通信（見圖1）。此結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高，需要監(jiān)測的電力設(shè)備廣泛且分散，抗干擾能力不強，且對于全部數(shù)據(jù)都接入中央服務(wù)器來說，處理難度比較大。

1.2 分布式體系結(jié)構(gòu)

分布式體系結(jié)構(gòu)與集中式體系結(jié)構(gòu)相比，運用的場景更加豐富。分布式環(huán)境中，有多種組合實例與數(shù)據(jù)庫的方式，處理各類輔助性任務(wù)，統(tǒng)一操作、統(tǒng)一顯示，統(tǒng)一輸出，最后整合出結(jié)果（見圖2）。分布式體系結(jié)構(gòu)主要通過在每個電力監(jiān)控裝置周圍設(shè)置的多臺直接數(shù)字控制裝置來實現(xiàn)其功能，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，較適合于中低壓變電站。

圖1 集中式體系結(jié)構(gòu)

1.3 分散（層）分布式體系結(jié)構(gòu)

分散（層）分布式結(jié)構(gòu)采用面向電力系統(tǒng)一次回路設(shè)備或電力系統(tǒng)間隔設(shè)備的對象設(shè)計，如專門的線路保護單元等。分散（層）分布式結(jié)構(gòu)其每處布點為智能設(shè)備，數(shù)據(jù)、采集、控制單元在保護安裝接線中仍以對象為主，分散設(shè)置于開關(guān)柜上，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精確組織雙向數(shù)字信號，具有更佳的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，是一種面向群體協(xié)同工作并的開放集成性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖3）。

圖2 分布式體系結(jié)構(gòu)

圖3 分散（層）分布式體系結(jié)構(gòu)

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(jù)類比、對比及可行性進行系統(tǒng)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(tǒng)中的反饋機制等運行工況是否正常，回路裝置的起動、運轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，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(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)部運行工況的客觀情況，以及各板塊之間的內(nèi)部聯(lián)系來進行判斷。有時一些疑難故障很難通過外部運行環(huán)境和來觀察和排除，這就需要檢修人員運用自身經(jīng)驗，在充分掌握電力自動化調(diào)度裝置的構(gòu)造、原理、性能基礎(chǔ)上，對造成故障的因素進行深入剖析。

2.2 監(jiān)測分析法

根據(jù)故障現(xiàn)象識別、判斷故障原因，需要借助于檢測系統(tǒng)。這就要求技術(shù)人員了解本專業(yè)所必須的電力調(diào)度基本理論和監(jiān)測理論，對整個電力系統(tǒng)有整體把握。監(jiān)測過程中應(yīng)統(tǒng)籌考慮各種可能發(fā)生的情況，加強系統(tǒng)性風(fēng)險管理和監(jiān)測，按照由低到高的層級進行設(shè)備監(jiān)測，對構(gòu)件的主要元件和次要元件相區(qū)分，對線路和設(shè)備的檢測應(yīng)逐層、分段進行。在監(jiān)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(jié)合的方式對設(shè)備元件進行獨立分析，找出故障的源頭。利用系統(tǒng)的智能自我監(jiān)測功能，使監(jiān)測分析的精確度更高。

2.3 更換設(shè)備元件法

更換設(shè)備元件法是一種單元分析法。電力自動化系統(tǒng)的調(diào)度工作是通過各種單元模塊下的設(shè)備間相互交換信息、數(shù)據(jù)共享來實現(xiàn)的，判斷調(diào)度故障時，可根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)中元件、導(dǎo)線及其聯(lián)接方式，根據(jù)功能失效情況可大致分析出故障發(fā)生的模塊，找出引起故障的核心、本質(zhì)部件、元件。借助相應(yīng)的監(jiān)測儀器進行驗證，對無法在短時期內(nèi)修復(fù)或者元器件徹底損壞的情況，應(yīng)對存在相應(yīng)的元件及時進行更換，從而確保電力系統(tǒng)的正常工作。

3 電力自動化系統(tǒng)中調(diào)度故障及解決措施

3.1 分站設(shè)備故障及解決措施

電力調(diào)度系統(tǒng)由調(diào)度中心和調(diào)度終端（RTU）兩部分構(gòu)成，分站設(shè)備通過各種監(jiān)控軟件進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理，可以有效地拓展各個小型電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(jù)指數(shù)和波動情況來判斷是否發(fā)生了故障，并依據(jù)指數(shù)和波動情況判斷故障發(fā)生的具體位置。電力自動化調(diào)度系統(tǒng)的主機硬件和物理線路出現(xiàn)問題時，分站檢測報警系統(tǒng)就會產(chǎn)生對應(yīng)的警報提示，在故障診斷過程中，故障人員依據(jù)對應(yīng)的電力理論和故障現(xiàn)象進行科學(xué)判斷，有效分析故障的嚴(yán)重程度和發(fā)生位置。調(diào)度自動化系統(tǒng)遙信信息正確性是確保電力系統(tǒng)中調(diào)度各項指標(biāo)正常的關(guān)鍵因素。因此，應(yīng)避免接線錯誤、接觸松動、機械故障等因素給遙信準(zhǔn)確性帶來的負(fù)面影響。

3.2 連接設(shè)備的光纖出現(xiàn)問題及解決措施

在電力自動化系統(tǒng)調(diào)度過程中，多個裝置使用標(biāo)準(zhǔn)通信接口并通過光纖來進行連接。脈沖編碼調(diào)制（Pulse-code modulation，PCM）與光端機都有各自差異性的組成部分，為對產(chǎn)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(shè)備出現(xiàn)的錯誤。我國主要采用OPGW和ADSS這兩種光纜，對于電力系統(tǒng)信息傳輸和數(shù)據(jù)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(chǎn)生，嚴(yán)重擾亂了電力系統(tǒng)調(diào)度工作的有效運行。為避免外力導(dǎo)致的光纜故障而引發(fā)的調(diào)度故障，要做好對光纖通道的防護工作的嚴(yán)格、規(guī)范監(jiān)管，對其指示燈顯示的情況進行隨時觀測。電力運維人員應(yīng)加強對光纖通道的定期的檢查檢測與監(jiān)督工作，防止光纖通道光纜牽引速度和張力出現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)光纖通道問題后應(yīng)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(zhuǎn)。

3.3 電力系統(tǒng)中主服務(wù)器故障及解決措施

作為電力調(diào)度的核心環(huán)節(jié)，主服務(wù)器故障出現(xiàn)問題就有可能導(dǎo)致整個調(diào)度系統(tǒng)的崩潰。本文給出一種電力故障分析系統(tǒng)（見圖4），可實現(xiàn)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(wù)器進行故障分析。系統(tǒng)包括多個電能分析裝置、多個GPS校時器以及服務(wù)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(wǎng)絡(luò)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(diào)理模塊、高速A/D轉(zhuǎn)換器、微控制單元MCU等。根據(jù)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(jù)系統(tǒng)顯示的現(xiàn)場故障的情況，電力系統(tǒng)調(diào)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(tǒng)，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

圖4 電力故障分析系統(tǒng)

4 結(jié) 論

電力自動化系統(tǒng)調(diào)度故障排除是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，為確保調(diào)度管理的有效性和經(jīng)濟性，盡量避免電力系統(tǒng)調(diào)度的誤操作，在充分掌握電力自動化系統(tǒng)調(diào)度運行體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，掌握故障分析排除的方法，針對分站設(shè)備故障、光纖故障及主服務(wù)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(tǒng)調(diào)度智能化、集中化、遠(yuǎn)程化管理水平。