變電站自動化系統(tǒng)常見故障及處理分析

顏紅得

【摘??要】針對自動化系統(tǒng)在現(xiàn)場實際運行中的常見故障：通信網(wǎng)絡(luò)類故障、數(shù)據(jù)采集故障、誤報警故障和與其他廠家裝置不匹配故障進(jìn)行了分析和歸納，從大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)中找出其規(guī)律性，分析了產(chǎn)生的原因（產(chǎn)品質(zhì)量、不同廠家設(shè)備的接口通信、開放性等問題），提出了處理建議與改進(jìn)措施。著重介紹了與變電站自動化系統(tǒng)密切相關(guān)幾類典型問題的解決方法，為快速查找和正確處理變電站自動化系統(tǒng)故障提供了指導(dǎo)方法。

【關(guān)鍵詞】變電站;自動化系統(tǒng);故障;措施

一、引言

電網(wǎng)對我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民的正常生活具有重要的影響，變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，對電網(wǎng)的正常運行有著關(guān)鍵的影響。隨著變電站研究的不斷深入，建立綜合自動化系統(tǒng)目前成為變電站改革的主要方向。通過對變電站綜合化系統(tǒng)常見故障的分析和對策研究，有利于提高我國變電站的工作質(zhì)量，保證電力供應(yīng)的及時與正常。

二、自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

變電站自動化系統(tǒng)采用自動控制和計算機技術(shù)實現(xiàn)變電站二次系統(tǒng)的部分或全部功能。為達(dá)到這一目的，滿足電網(wǎng)運行對變電站的要求，變電站自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)體系由數(shù)據(jù)采集和控制、繼電保護(hù)、直流電源系統(tǒng)三大塊構(gòu)成。變電站自動化系統(tǒng)目前有分布式、集中式、分層分布式3類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

a.分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)采用主從CPU協(xié)同工作方式，多CPU系統(tǒng)提高了處理并行多發(fā)事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。該模式在安裝上有集中組屏和分層組屏2種方式，較適合于中低壓變電站。

b.集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按信息類型劃分功能。采用這類結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)其功能模塊與硬件無關(guān)，各功能模塊的連接通過模塊化軟件實現(xiàn)，信息是集中采集、處理和運算的。受計算機硬件水平的限制，該結(jié)構(gòu)在早期自動化系統(tǒng)中應(yīng)用較多。此類結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護(hù)性等方面較差，抗干擾能力不強。

c.分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O(shè)計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點是功能分散、管理集中。所謂面向?qū)ο?，就是面向電氣一次回路設(shè)備或電氣間隔設(shè)備，間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元（I/O單元）和保護(hù)單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備附近，相互間通過通信網(wǎng)絡(luò)相連，與監(jiān)控主機通信。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動化系統(tǒng)中較為流行，現(xiàn)在的智能設(shè)備大多是按面向?qū)ο笤O(shè)計的。分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢，大幅度地減少了連接電纜，減少了電纜傳送信息的電磁干擾，且具有很高的可靠性，比較好地實現(xiàn)了部分故障不相互影響，也方便維護(hù)和擴展，擴展性與開放性較高，有利于工程設(shè)計及應(yīng)用。

三、變電站綜合自動化系統(tǒng)常見故障及原因

目前，變電站新建的500kV以上都實現(xiàn)了綜合自動化，但是由于綜合自動化系統(tǒng)正處于起步和推廣階段，在實際的應(yīng)用中存在的問題較多，在變電站總故障中占到了三分之一以上。根據(jù)故障發(fā)生的位置來看，站控層出現(xiàn)故障的次數(shù)最多，其次是間隔層，之后是遠(yuǎn)動系統(tǒng)，最后是網(wǎng)絡(luò)層。

1、站控層發(fā)生的故障

在變電站綜合自動化系統(tǒng)中站控層出現(xiàn)故障的次數(shù)最多，主要體現(xiàn)在后臺系統(tǒng)的硬件故障、后臺系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置錯誤、前置機軟件出現(xiàn)故障等方面。①后臺系統(tǒng)的硬件故障體現(xiàn)在計算機設(shè)備死機情況比較常見，導(dǎo)致這一問題的原因是設(shè)備持續(xù)運行的時間比較長，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，從而使主板和硬盤發(fā)生損壞;而且后臺機系統(tǒng)的參數(shù)顯示器等硬件設(shè)施毀壞情況也較為嚴(yán)重。②后臺系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置錯誤主要體現(xiàn)在報文名稱定義不夠清晰，主畫面顯示與分畫面顯示內(nèi)容與實際情況不同，導(dǎo)致這一問題的主要原因是綜合自動化系統(tǒng)的信息量比較大，新建設(shè)的工程、改建以及擴建工程的驗收傳動未到位;另外不規(guī)范的報文名稱同樣是導(dǎo)致這個問題的原因之一。③前置機軟件故障主要體現(xiàn)在不明情況的死機、應(yīng)用程序出現(xiàn)走死問題，處理這種問題的方法是重新啟動前置機軟件。

2、間隔層故障

間隔層設(shè)備出現(xiàn)的故障主要是來自兩方面：①出現(xiàn)故障最多的是二次回路問題，主要體現(xiàn)在每次進(jìn)行操作設(shè)備以后，由于絕緣點出現(xiàn)不良、輔助接點未到位等使通信狀態(tài)與實際情況未實現(xiàn)良好的銜接。②測控裝置引起的問題主要表現(xiàn)在硬件設(shè)備上，由于內(nèi)部插件、模塊存在問題等可能導(dǎo)致通信出現(xiàn)中斷情況，測控裝置軟件出現(xiàn)的問題較少，但是一旦出現(xiàn)問題則比較嚴(yán)重，例如如果同期定值出現(xiàn)丟失，現(xiàn)場檢測也沒有到位，很容易產(chǎn)生操作上的失誤。

3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障

根據(jù)調(diào)查資料顯示，目前網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備存在的問題并不嚴(yán)重，但是一旦出現(xiàn)問題那么會造成嚴(yán)重的后果，很容易導(dǎo)致變電站以及變電站設(shè)備數(shù)據(jù)采集工作出現(xiàn)中斷，因此需要對這類故障進(jìn)行及時的處理。通過對網(wǎng)絡(luò)故障設(shè)備進(jìn)行分析，導(dǎo)致問題的主要原因是設(shè)備的質(zhì)量較差，尤其是各類集線器、交換機等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備問題。

4、遠(yuǎn)動系統(tǒng)故障

遠(yuǎn)動系統(tǒng)出現(xiàn)故障的次數(shù)較少，故障產(chǎn)生的原因主要有兩個方面：①設(shè)備自身存在問題，大部分的遠(yuǎn)動系統(tǒng)主要應(yīng)用的是工控機器，所以硬件設(shè)備在傳輸過程中容易出現(xiàn)終端。②因為設(shè)置參數(shù)存在失誤，調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)置和遠(yuǎn)動信息轉(zhuǎn)發(fā)表二者不同使信息傳輸存在問題。

四、常見故障解決對策

1、完善硬件設(shè)備管理

經(jīng)過分析和總結(jié)，變電站綜合自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置主要集中在后臺系統(tǒng)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)等的計算機和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備故障，通常情況下這些設(shè)備大部分是從監(jiān)控系統(tǒng)的廠家進(jìn)行外購，部分為了降低成本選擇了質(zhì)量較差以及不適合電力系統(tǒng)使用的硬件設(shè)備，所以在這些硬件設(shè)備運行一段時間以后，各種質(zhì)量問題不斷顯性。所以完善變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件設(shè)備管理十分必要，后臺系統(tǒng)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)使用的計算機和網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備的選型工作也尤為重要。首先，需要根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的文件選擇硬件設(shè)備，避免出現(xiàn)隨意選擇外購設(shè)備的情況，保證這些設(shè)備質(zhì)量上乘、性能優(yōu)良，符合電力系統(tǒng)長期的電磁干擾、長期運行等工作條件。計算機這些硬件設(shè)備由于電子元件具有一定的使用壽命、運行環(huán)境等條件限制，使其使用時間不超過五年，所以需要定期更換這些電子設(shè)備，使其長期處于良好的工作狀態(tài)。

2、做好調(diào)試、驗收工作的過程控制

變電站綜合自動化系統(tǒng)建成以后，需要進(jìn)行調(diào)試以及驗收，這是一項非常復(fù)雜和繁瑣的工作，產(chǎn)生的信息量巨大，并且涉及的知識領(lǐng)域較廣，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，所以需要編寫詳細(xì)的調(diào)試與驗收計劃，做好調(diào)試和驗收的過程管理，細(xì)致檢查每一個參數(shù)的設(shè)置，認(rèn)真完成調(diào)試試驗，保證對變電站綜合自動化系統(tǒng)調(diào)試與驗收的全過程控制。最后加強對驗收報告等的檢查與管理。

3、加強檢修維護(hù)

做好變電站綜合自動化系統(tǒng)的檢修與維護(hù)是十分重要的，可以及時發(fā)現(xiàn)其潛在的故障與問題，做到防患于未然。首先需要認(rèn)真進(jìn)行綜合自動化系統(tǒng)的定期核查工作，因為后臺系統(tǒng)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)所使用的計算機一級網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備要求較為嚴(yán)格的運行工作環(huán)境，所以需要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范完善運行環(huán)境，定期對工作環(huán)境進(jìn)行檢查;其次，須及時開啟空調(diào)設(shè)備，加強日常的設(shè)備清理工作，做好除灰除塵，使設(shè)備一直處于良好的工作狀態(tài);最后，針對隔層設(shè)備，可以進(jìn)行定期的檢測，例如進(jìn)行高精度的檢驗可以及時發(fā)現(xiàn)交流采用模塊存在的精度問題。

五、結(jié)論

針對自動化系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，在實際檢查處理過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，并對其進(jìn)行歸類分析，找出其規(guī)律性，可以對自動化系統(tǒng)各類故障的排查進(jìn)行指導(dǎo)，以便迅速發(fā)現(xiàn)故障點，消除缺陷，縮短故障存在時間，進(jìn)而提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

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（作者單位：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局）