电力自动化系统中调度故障及解决措施

营海丽

（陕西省地方电力集团公司延安供电分公司，陕西 延安 716000）

0 引 言

电网调度自动化系统涉及到电力、通信、网络、数据库等多个领域的知识，如今正在朝着规范化、远程化和智能化方向转变。确保电力调度的有效性，尽量避免电力系统调度的误操作，避免出现运行故障是电力调度系统的重要目标[1-3]。

1 电力自动化系统调度运行的体系结构

控制中心与各被控站之间的调度通道角度和连接方式，调度运行的体系结构可以分为如下3种结构模式。

1.1 集中式体系结构

典型的集中式结构采用的是一种星型（huband-spoke）拓扑结构，依赖于一台消息服务器（message server），以其为中心设置其他外界辅助性设备。消息服务器，也称为消息路由器（message router），集中进行信息的采集、处理和运算，且允许系统的其他部分之间进行通信（见图1）。此结构对监控主机的性能要求较高，需要监测的电力设备广泛且分散，抗干扰能力不强，且对于全部数据都接入中央服务器来说，处理难度比较大。

1.2 分布式体系结构

分布式体系结构与集中式体系结构相比，运用的场景更加丰富。分布式环境中，有多种组合实例与数据库的方式，处理各类辅助性任务，统一操作、统一显示，统一输出，最后整合出结果（见图2）。分布式体系结构主要通过在每个电力监控装置周围设置的多台直接数字控制装置来实现其功能，采用网络技术或串行方式实现数据通信，较适合于中低压变电站。

图1 集中式体系结构

1.3 分散（层）分布式体系结构

分散（层）分布式结构采用面向电力系统一次回路设备或电力系统间隔设备的对象设计，如专门的线路保护单元等。分散（层）分布式结构其每处布点为智能设备，数据、采集、控制单元在保护安装接线中仍以对象为主，分散设置于开关柜上，能够实现高效、精确组织双向数字信号，具有更佳的可靠性、稳定性和经济性，是一种面向群体协同工作并的开放集成性系统结构（见图3）。

图2 分布式体系结构

图3 分散（层）分布式体系结构

2 故障分析方法

2.1 观察排除法

观察排除法是一种推理分析法，依据类比、对比及可行性进行系统故障的表面观察与深入分析，包括仪器仪表的指示灯、指针及系统中的反馈机制等运行工况是否正常，回路装置的起动、运转、正转、反转，以及中央控制室是否正常工作等。运用此种方法主要从外部运行环境和系统内部运行工况的客观情况，以及各板块之间的内部联系来进行判断。有时一些疑难故障很难通过外部运行环境和来观察和排除，这就需要检修人员运用自身经验，在充分掌握电力自动化调度装置的构造、原理、性能基础上，对造成故障的因素进行深入剖析。

2.2 监测分析法

根据故障现象识别、判断故障原因，需要借助于检测系统。这就要求技术人员了解本专业所必须的电力调度基本理论和监测理论，对整个电力系统有整体把握。监测过程中应统筹考虑各种可能发生的情况，加强系统性风险管理和监测，按照由低到高的层级进行设备监测，对构件的主要元件和次要元件相区分，对线路和设备的检测应逐层、分段进行。在监测过程中，可将检修中使用的一次或二次接线图变换成原理图，运用抽象法与实际法相结合的方式对设备元件进行独立分析，找出故障的源头。利用系统的智能自我监测功能，使监测分析的精确度更高。

2.3 更换设备元件法

更换设备元件法是一种单元分析法。电力自动化系统的调度工作是通过各种单元模块下的设备间相互交换信息、数据共享来实现的，判断调度故障时，可根据调度系统中元件、导线及其联接方式，根据功能失效情况可大致分析出故障发生的模块，找出引起故障的核心、本质部件、元件。借助相应的监测仪器进行验证，对无法在短时期内修复或者元器件彻底损坏的情况，应对存在相应的元件及时进行更换，从而确保电力系统的正常工作。

3 电力自动化系统中调度故障及解决措施

3.1 分站设备故障及解决措施

电力调度系统由调度中心和调度终端（RTU）两部分构成，分站设备通过各种监控软件进行分散数据采集和集中监控管理，可以有效地拓展各个小型电力系统的数据覆盖面，可以通过仪表和显示器来实时显示电压、电流波形，并根据指数和波动情况来判断是否发生了故障，并依据指数和波动情况判断故障发生的具体位置。电力自动化调度系统的主机硬件和物理线路出现问题时，分站检测报警系统就会产生对应的警报提示，在故障诊断过程中，故障人员依据对应的电力理论和故障现象进行科学判断，有效分析故障的严重程度和发生位置。调度自动化系统遥信信息正确性是确保电力系统中调度各项指标正常的关键因素。因此，应避免接线错误、接触松动、机械故障等因素给遥信准确性带来的负面影响。

3.2 连接设备的光纤出现问题及解决措施

在电力自动化系统调度过程中，多个装置使用标准通信接口并通过光纤来进行连接。脉冲编码调制（Pulse-code modulation，PCM）与光端机都有各自差异性的组成部分，为对产生故障时的具体显示进行辨别，在错误报警体系上采用差异性颜色的指示灯来分别显示，从而减少工作人员判断故障位置和故障设备出现的错误。我国主要采用OPGW和ADSS这两种光缆，对于电力系统信息传输和数据采集有重要作用，光线故障很多情况下是受外力的影响而产生，严重扰乱了电力系统调度工作的有效运行。为避免外力导致的光缆故障而引发的调度故障，要做好对光纤通道的防护工作的严格、规范监管，对其指示灯显示的情况进行随时观测。电力运维人员应加强对光纤通道的定期的检查检测与监督工作，防止光纤通道光缆牵引速度和张力出现问题，发现光纤通道问题后应立即查明原因，采取有效方法灵活处理，确保光纤通道的有效运转。

3.3 电力系统中主服务器故障及解决措施

作为电力调度的核心环节，主服务器故障出现问题就有可能导致整个调度系统的崩溃。本文给出一种电力故障分析系统（见图4），可实现对电流行波波头到达时间的有效检测，然后重新上传回服务器进行故障分析。系统包括多个电能分析装置、多个GPS校时器以及服务器。其中，电能分析装置是故障分析主要元件，电能分析装置之间通过4G、GPRS等无线网络连接，专门用于检测变电站间线路的电流行波波头到达时间。电能分析装置为一台电能分析仪，包括信号调理模块、高速A/D转换器、微控制单元MCU等。根据所属线路电路行波波头到达的时间差来定位线路故障点。根据系统显示的现场故障的情况，电力系统调度运行人员采取有针对性的方法进行分析与解决。情况紧急时启动备用系统，从而确保电力系统的稳定运行。

图4 电力故障分析系统

4 结 论

电力自动化系统调度故障排除是一项复杂的系统工程，为确保调度管理的有效性和经济性，尽量避免电力系统调度的误操作，在充分掌握电力自动化系统调度运行体系结构的基础上，掌握故障分析排除的方法，针对分站设备故障、光纤故障及主服务器故障，分别采用有针对性的解决对策，不断提高电力自动化系统调度智能化、集中化、远程化管理水平。