发布时间：2023-05-29 16:03:26
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[关键词]电力 远动系统 故障 措施
中图分类号：TH165+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0156-01
引言
电力系统远动是为电力系统调度服务的远程监视与控制技术。远动技术起源于20世纪30年代，首先应用于铁路运输系统.20世纪40年代用于电力系统，20世纪50年代末在我国的电力系统才得到应用。远动技术是对分散在相距较远的生产单位及生产设备，为完成同一生产任务，服从一个调度机构指挥，收集信息、实现生产过程的监视与控制而产生的一门技术。它将各个发电厂、变电站的运行工况转换成便于传输的信号形式，加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰，经过调制后，由通信通道传送到凋度端。在调度端经过反调制，如无干扰就还原为原来发电厂、变电站工况的一些信号并显示出来，供给调度人员监视之用。调度端的各种调度命令也可以通过类似过程下发到发电厂和变电站，对设备进行各种参数修改、控制和调节。远动技术在电力系统中的应用，使电力系统的调度管理工作进入了自动化阶段。
一、电力运动系统的组成
电力运动系统一般由主站设备、通道设备、子站设备组成，这三部分是相互联系、缺一不可。
1、主站设备。
包括调度计算机、计算机网络及附属设备。
2、通道设备。
音频通讯、光纤通信。
3、子站设备。
RTU或综合自动化
电厂电力运动系统的主站设备一般都会设在调度中心，通讯通道采用音频电话线，子站设备由砌叫箱和开关组成。可以实现对于厂外供电的电压、电流进行监控，并具有故障报警、事故记录功能。
电力系统远动的功能
所谓远动是指利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方运行设备的监视和控制。
遥测即远程测量，是指应用远程通信技术，传输被测变量的值。
遥信即远程指示；远程信号是指对如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息（开关信号）的远程监视。根据受控设备的不同，远程控制可分为遥控和遥调。
遥控。又称远程命令，是应用远程通信技术使运行没备的状态产生变化，如对断路器的控制。
遥调。又称远程调节，是应用远程通信技术，完成对具有两个以上状态的运行设备的控制，如机组出力的调节、励磁电流的调节、有载调压变压器分接头的位置调节等。
由此可见，远动技术在电力系统中的应用，使调度员在调度中心借助遥测和遥信功能，便能监视远方运行设备的实时运行状况；借助遥控和遥调功能，可以完成对远方运行设备的控制，即实现远程监视和远程控制，简称为远程监控。所谓“四遥”是遥测、遥信、遥控、遥调技术的简称，是电力系统远动要完成的基本功能。所以，远动技术是“四遥”的结合。
二、运行中常见的故障发生部位分析
主站计算机：故障类型有硬件和软件两种。如果计算机开启后，显示器不显示或主机工作不正常，这可能是计算机硬件或操作系统问题；如果操作系统运行正确，而调度端系统运行部正常，这是调度端运动系统软件的问题。
通道通讯问题：如果主机显示个别子站通讯不正常，可判断为通道问题。
子站RTU故障：RTU由电源模板、监控模板、通讯模板等组成，每块模板都有相应的指示灯指示是否正常，通过观察指示灯可以初步判断故障模板。
三、查找故障的方法
查找故障的方法―般有观察法、测量法和替换法。
3.1、观察法：查看组成电力运动系统的各设备模块灯光指示是否正常。
3.2、测量法：经观察法不能准确判断故障时，可以用专用工具进行检测，常用工具为万用表。另一种检测方法是利用监听软件进行测试。通过检查报文，就可以准确判断故障部分。
3.3、替换法：由于现在设备多为独立模板组成，在明确故障部位后，可相应进行处理，对于模板故障，可用相同型号正常模板替换故障模板，将故障模板返厂维修。
四、预防措施
4.1、在设计阶段，可以考虑到RTU的现场运行条件、防雷等要求。此外，运动设备的更新改造设计方案，在选型上应尽量选用同一厂家的产品，避免设备选型杂乱。便于运行人员和维护人员熟悉掌握设备使用，为以后维护提供方便。
4.2、在施工验收阶段，在设备新投入运行、改造时应严格按照相关标准制定调试大纲，对设备做好传动试验工作，各级验收人员要把好验收关，杜绝运动设备存在缺陷投入运行。
4.3、在运行维护过程中，运动设备维护技术人员，应每天对子站遥测、遥信、遥控、摇调等信息进行巡视检查，统计好设备缺陷，分析其产生的原因，结合设备停电及时处理，按照设备维护试验周期，做好故障总结。
培训学习，由于设备厂家与用户在不同角度，售后服务跟不上，导致处理不及时，因此，作为用户不能过分依赖厂家技术人员，要加强本单位运动维护人员的培训学习，增强专业理论基础，对出现的问题做好运行情况分析，不断积累和总结经验，切实提高排除复杂问题的能力。
五、结束语
随着国民经济的发展，人们对电网的可靠性要求甚高。电网自动化程度也越来越高。因此，对远动通信设备稳定性和专业技术人员业务素质提出更高要求，这既是一种挑战又是一种机遇，应抓住机遇不失时机创造良好的经济效益和社会效益。远动设备维护人员，必须在实际工作中不断地学习理论知识和设备原理，结合实际情况，为电力安全运行保驾护航。
参考文献
[1] 周泽军，电力远动系统故障分析[J]，华中电力，2013年07期.
关键词：自动化 变电站 模拟通道 网络通道
前言
实现调度自动化的核心是远动系统，它的引入电力生产，使调度和集控人员可以及时掌握电网运行状况和处理各种事故，减小和缩短了停电时间。可是，在无人值班变电站的发展趋势下，通道异常后会使变电站失去实时监测和控制，从而使变电站自动化系统失去作用。基于远动通道的重要地位，我们必须掌握远动通道中断时的检测和处理方法，以便能使远动通道快速恢复运行。本文对远动通道异常的主要原因、故障现象、处理方法进行了分析和介绍，通过案例分析，总结故障处理的总体思路和各种处理方法的具体应用。
1 远动信息传输原理
远动通道是连接厂站端与主站端的“高速公路”，因此，远动信息通过远动通道进行传送，根据传输的内容不同，远动通道可分为网络通道和模拟通道两种。所谓的网络通道即数字通道，是指以以太网的传输规约，通过调度数据网进行通信。而模拟通道则采用调制解调器（MODENM）进行通信。
（1）以太网传输规约
IECl04规约是专用于以太网传输的电力规约，采用问答式信息传输模式，对信道要求高，须为双向通道。若调度端要得到厂站端的监视信息，必须向其发送查询命令报文。厂站端按照收到的不同类型命令报文发送回答报文。在远动通道调试常常根据通信报文来诊断故障。
（2）串行通信传输规约
计算机通信的基础是同步，发送端时钟频率须等于接收端传输时钟频率、相位一致的运转。可以理解为两端速率相同，码元起止时刻相同。串行通信指信息一位一位传输，对应计算机RS232串口。适用于串行通信的规约有IECl01规约、CDT规约等。
2 变电站远动通道异常分析
2.1 变电站远动通道异常的主要原因
（1）软件方面存在规约设置不正确的可能性。
（2）硬件方面存在通道板或网络设置错误的问题。
（3）通信通道设备发生异常或被错误配置。
2.2 变电站远动通道异常的现象
（1）调度主站某变电站数据刷新很慢甚至不刷新。
（2）调度主站或远动装置收不到报文或解码不正确，甚至报与变电站通信中断。
3 变电站远动通道异常诊断与处理
3.1 设备故障
由图1可知，通信每一个环节中设备故障都会造成通信中断，比如站内设备：MODEM被雷击、远动机坏以及远动信息传输设备：DDF（数字配线架）坏或2M头焊接不牢固、PCM设备坏、2M协议转换器摔坏等，硬件设备损坏自然会使通道中断或严重误码，因此保证硬件设备的良好运行状态，是维护工作的重中之重。如已发现硬件设备损坏，应用排除法迅速定位故障点，及时更换故障板件完成消缺。
3.2通道故障
远动通道的分类一般有以下两种方式：一是按传输的介质可以分为模拟通道和网络通道；而是按数据传输规约分类分为101 通道、104 通道。我们将以介质分类来讲：
（1）模拟通道
模拟通道使用调制解调器进行通信，变电站涉及范围包括总控配置、总控到调制解调器的串口、调试解调器本身、调制解调器到通信接口屏、通信设备等环节。在串口方式下，要注意串口参数和调制解调器参数配置的一致性。首先要检查通信线是否正确，两侧收发是否需要交换；其次要检查串口的通信方式以及串口的波特率、数据位、起始位、停止位、校验位是否一致，调制解调器的波特率、中心频率、频偏和工作模式等内容是否一致。
（2）网络通道
网络通道，变电站涉及的环节有远动装置、远动装置网卡配置、网卡至交换机、二次安全防护系统、路由器、通信设备的核心交换机、核心路由器等。
若检查网络通道，首先需检查网络通信线线接头是否符合制作标准、网络线是否完好，网络交换机工作是否正常，必要时应该实用对线器对网线进行检查；其次还要检查网络通道的好坏，并正确配置路由器， 远动装置IP地址、子网掩码以及网关是否正确配置，二次安防设备是否正确配置，也可用笔记本电脑模拟主站的IP 配置，然后测试站端与主站之间是否PING通，再进一步进行故障排查。
4 案例分析
由于通道异常的原因比较复杂，现以一个具体的案例介绍一下问题处理的思路。
某新建110kV变电站在验收阶段，发现全站数据不刷新，失去对该站监控。自动化厂站端工作人员在接到部门上报的紧急缺陷通知后，第一时间赶赴到现场。进站以后看到事故的表象为远动屏里两个MODEM装置TXD灯不停闪烁，RXD灯常灭，与此同时CD灯一直亮红色（处于告警状态）。根据表象快速判断故障可能出在MODEM上或远动通道上，根据经验我们用环回法，逐一排除了站内RTU装置到MODEM通信正常，MODEM到避雷装置出线通信正常，避雷装置出线到DDF配线架通信正常，最后请通信班人员协助排查了从该站到地调通道正常。至此通道正常，硬件也正常。我们快速判断只有一种可能，就是两边所用MODEM设备单方面被改动，造成MODEM设置不一致，以致无法正常通信。最后我们尝试把该站跳线设置更改为中心频率2880Hz、波特率600、频偏+150，结果该站通信恢复正常，但厂站数据不刷新，这时我们凭经验重启了下远动机，目的是让RTU重读程序一遍，最终数据刷新。
5 结束语
在通讯出现异常时应根据如下原则进行判断、处理：“先主站、后被控站；先自己、后他人；先观察、后测量；先分段做环、再具体检查；先重启、再更换。”而对于那些用一般手段和工具难以排查的故障，还可以进一步用标准串口测试程序或厂家提供的其他测试程序分别对各通讯口进行数据检测，通过查阅相应的数据报文可以看出通讯线路上传输的具体数据，从而判断出故障的类型和位置。
参考文献：
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关键词：电力自动化；自动化管理；管理系统；系统分析
引言：
随着我国社会经济的不断发展，我国的电力服务系统也在不断地发展，电力系统对于我国人民的日常生活和各个行业的正常运作都意义重大，创造财富和保障生活正常运转的前提就是电力系统无差错的工作。而电力系统发展的还不够完善，还需要进行努力。本文对于电力自动化管理系统的运转进行分析，对于电力自动化管理系统当中出现的问题进行研究，并且提出相关的解决措施，现报告如下。
一、电力自动化的特点
电力自动化指的是通过在电力设备当中运用通信技术、电子技术、计算机网络技术等，使得配电网能够在进行工作的时候的具体情况进行监测，使得电力管理工作的进行能够更加有序，更加安全，能够在很大程度上提高供电的质量，使得用户的用电能够更加安全稳定。这样不仅能够有效地控制成本，使得供电能够收到效益，也能够为用户提供合理的价格，供电企业的效益也会逐渐提高。电力自动化的主要内容如下：
1、馈线，包括进行馈电线路的控制、诊断、监测、故障隔离和结构重建。主要进行的任务是进行远程监控。运行状态控制、故障隔离。恢复供电、负荷转移、无功补偿、就地自主控制、调压。
2、变电站的自动化，包括数据计算和处理、数据采集、运行状态监控、开关操作控制、自动控制、继电保护、和变电站当中的其他设备进行自动化信息的交换、集控中心通信等。
3、建立电力自动化管理系统，电力自动化管理系统指的是通过通信技术、电子技术、计算机网络技术等将电力系统当中的离线信息、电网结构参数、配电网实时信息、用户信息、地理位置信息进行相关收集处理，之后利用这些信息建立自动化管理系统，能够在配电网正常运作的过程当中对于运作情况进行保护、检测、控制，进行一系列的配电管理。
二、电力自动化管理系统的主要功能
根据我国对于配电网规模、电网结构和地理位置的规定和对于电力自动化管理系统的等级划分，将电力自动化系统分成中小型、大中型、特大型系统。电力自动化管理系统的主要结构为通信系统、远方终端、子站系统、主站系统等等。
1、主站系统
电力自动化管理系统当中的主站系统是对于全部的电力自动化管理系统进行监控的主要站点。主站系统的任务有管理功能和实时功能两种。管理功能指的是对于数据进行入库、备份、对于信息进行分类、管理。实时功能主要包括数据传输、数据采集、数据处理、事件报告、系统维护、人机联系、控制检测、故障处理等等。
2、中心站的设置
在大型城市的配电系统当中可以设立中心站，负责主站系统在信息加工处理之后的汇集管理。对于整个系统当中的重要信息进行监控和管理，但是不同的城市的电力部门根据自身的不同情况会有一些小的变动。对于城市的情况进行调查判断是否需要进行中心站的设置。
3、子站系统
子站系统是为了能够优化信息传输、分布主站功能和清晰系统结构层次、完善电力系统管理网络建立的一个中间系统。子站系统的主要任务是进行信息采集、汇总、信息处理、故障处理和信息监控等。日常主要进行的工作是进行系统控制、数据采集、数据传输、通信监视、故障处理、系统维护等等。
三、完善电力自动化管理系统的措施
1、对配电网的建设进行完整全面的规划，进行有规律的建设
配电网建设的全面、有计划是进行电力自动化管理系统建设的前提。配电网接线比较普遍的形式是放射状、树状、环网状、网状，其中最常见的一种是进行环网接线。环网接线的方式比较安全，而且要对馈线进行适当的分段，还要在能够保障安全的情况下确定10kv 主干线、110kv 变电容量和 10kv 馈线的负荷转移能力达到了相应的标准。
2、加强对于电力自动化管理系统带的监督
对于电力自动化管理系统，要加强管理的力度，对于系统的开发和运作要进行有序的安排，要逐步脱离过去的管理模式，逐渐将这种现代化管理模式应用到电网的管理当中。电力自动化管理系统的内容十分丰富，能够涉及到很多方面，所以在对于系统建设的工作要更加仔细，有序地完成每一个步骤，这样才能够保障电力自动化管理系统得到更好地应用。
3、对于管理系统和实时系统的同步问题进行解决
电力自动化管理系统的实现前提是电力自动化，实现电力自动化需要花费很大的成本。因此现在只在比较大型的城市进行电力自动化的普及，管理系统和实时系统的一体化能够在一定程度上使得管理系统更加完善，对电力自动化的发展也有促进作用，所以管理系统和实时系统的一体化的实现也是系统建设的一个重要方面。
4、通信通道大的合理选择
对于通道通信和系统信道要进行合理地选择，要参考着当前的通信条件、通信规划、电力自动化管理系统的需要进行设计。要以资源共享为中心进行通信通道的选择，通信通道的种类有微波、载波、光纤、无线、有线，主干线一般选择中高速信道。在进行系统的测试时最好选择光纤通信。
5、一次设备的合理选择
一次性设备的选择不仅要满足相关标准，还要能够符合企业自身对于设备的要求。
电力自动化管理系统由于自身的自动化水平比较高、实时性好、管理严密，使得供电网的稳定性和供电质量都得到了提高，用户的反响也比较好，能够给企业带来很高的经济效益，还能够提高企业的市场竞争力。电力自动化管理系统的建设是一个比较庞大的任务，需要仔细的计划和详细的安排，在参考着国家的相关规定的前提之下，结合城市的实际情况，对电力自动化管理系统的建设选择合适的实现模式，并且尽量推广应用。
关键词：混合动力电动汽车；制动能量回收；HEV制动；制动力D时间曲线
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）36-0043-03
混合电动汽车（HEV）是同时燃油和用电以供正常运行的汽车，并且以电能提供主要动力。随着对环境要求的提高和汽油价格的攀升，HEV一直是目前汽车领域研究的热点，其环保性和节能性相比于传统的燃油汽车而言已经有了很大的改善。它已经摆脱了传统汽车的完全靠汽油行驶的弊端，对目前国家背景下汽油价格不断攀升的汽车用户的经济状况有很大的缓解。虽然目前国内外对混合电动汽车都有些研究，可普遍都比较关注HEV的能量利用率的问题。而制动能量回收对于HEV的能量利用率有着十分重要的意义，不但能够对蓄电池适当充电，更重要的是能够延长汽车的行驶距离，提高整个汽车的性能。
一、制动模式
制动就是汽车在行驶过程中通过制动系以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠的停在原地或者坡道上。行业中研究HEV的制动能量回馈中汽车的运行模式，主要包括三种：
（一）急刹车
急刹车是指制动加速度大于2m/s2的制动过程，其往往是由于突然的状况而采取的制动行为。而且，在实际的制动操作中，这类刹车往往以机械为主，同时辅助以电刹车。目前，普遍的中高档汽车都配备ABS装置来防止车轮在急刹车的状况下抱死，出现
危险。
（二）中轻度刹车
中轻度刹车是介于正常刹车和急刹车之间的制动过程，其制动全过程通过电刹和手刹相结合的方式来实现平稳刹车，保证行人和车辆刹车过程中的平稳。
（三）下长坡过程中的刹车
汽车下长坡的过程中一定要限制车速，保证汽车行驶的安全性。在制动力不是很大的时候可以适当采用电刹，如果是制动力比较大的话，就可以通过电刹和手刹相结合的方式来实现汽车平稳下坡。其制动过程中的能量回收表现为回馈电流小，时间长，不满足电池的最大充电时间。
二、制动能量回收的约束条件
混合电动汽车如果要实现制动能量回收，必须要满足几个要求：
（一）符合安全要求，满足驾驶者的习惯
制动过程中的安全问题是首要的，离开了安全，一切分析都变得毫无意义。在安全制动的前提下，我们应该尽可能的按照驾驶者应该有的习惯操作进行合理设置，符合人机工程设计要求。尽量避免大范围的、不符合驾驶员操作的行为习惯的设计，在充分考虑了HEV的驾驶员和乘客的感受之后，能够实现能量回收的混合电动汽车在使用特别是制动过程中应该尽量和传统汽车保持一致，这样，才能为大众所接受。
（二）考虑成本和市场
混合电动汽车的制动能量回收是为了更好的展现汽车行驶功能的，在设计能量回馈体系的时候一定要充分考虑设计的成本和市场。同时在基础之上，要尽可能将混合电动汽车的控制体系做成一个人机交互的整体，实现能量回馈的充分性和最优化。而且，制动回馈的能量也要适应市场需要，与时展的大局相吻合，赢得市场和大众的认可。
（三）能量回收过程中要保证充电的安全
HEV中常采用的电池为蓄电池、锂电池、镍氢电池。在制动能量反馈系统设计的过程中要考虑不同电池能量回收的差异和充放电特性，尽可能快速的、高效地进行电量回收。避免充电时间过长而造成过充，对电池造成损伤。例如，要考虑电池的充放电深度，电池的可接受最长充电时间和最大充电电流，同时也要保证能量回馈过程能够有效的停止，结合各方面的因素综合分析，制定切实可行的制动能量回收策略，实现能量的最大限度回收。
三、制动能量回馈系统
（一）制动系统的构成原理
目前，中、高档汽车上都安装有ABS装置，由于ABS是防止侧滑的，作为汽车遇到紧急状况而出现一脚踩死制动器踏板而出现的转向失灵等状况。通过不断的实验和总结发现，侧向滑移率和纵向附着力有着很重要的关系，具体如图1所示：
由图1可知，当路面附着系数比较小时，滑移率比较小，车轮的滑移率是呈递增的趋势，只要保证在一定的范围内，就能合理的抑制汽车纵向滑动，实现汽车的平顺转向等。
（二）制动系统的组成
汽车制动系统作为汽车制动时的重要部件，是汽车实现制动的依据。在不同的汽车中，汽车的制动系统有着细微的差别，但是汽车制动系统却都有些不可或缺的部分，例如ABS系统、电子控制元件和液压调节器。
ABS是制动系统实现有效制动、防止车轮抱死的重要装置。目前市场上有许多种不同的形式，但是其控制原理大致相同，实现的依据大体相似。液压调节器是ABS的主体元件，是保证ABS正常运转的核心部件，主要有电磁阀、蓄能器、回油泵和辅助液压阀
组成。
在防止车轮抱死的过程中，通过液压调节阀的开关动作实现制动轮缸压力的调节。例如，当控制单元芯片检查并判断出当前的状态是增压时，常开阀和常闭阀都处于断电状态，通过调节，实现常开阀打开，常闭阀关闭，主缸的高压制动液经常开阀进入轮缸而实现油压的升高；同理，当ECU检查出当前状态是减压状态，就会执行相反操作，使得常开阀关闭，常闭阀打开，使得轮缸内的制动液进入低压蓄能器，实现回油泵中制动液的回流。
（三）制动能量回馈的控制系统
目前，HEV的能量回馈有许多种，例如有模糊逻辑的制动能量回馈控制系统、基于DSP的制动能量回馈系统、基于比例的制动能量回馈控制系统。但他们主要核心结构都大体相同，制动能量回馈结构如图2所示：
对于HEV而言，制动时的能量回收主要体现在制动力矩和液压力矩同时工作时，制动系统必须控制好电机转矩的平衡性，使得电机能够有效的产生反馈能量之外，也能够尽可能早的实现汽车的停车。
制动前，可以根据汽车理论中的行驶功率平衡方程式来解释：
P1=P2+P3+P4（不考虑加速阻力）
其中：P1――汽车行驶功率，P2――滚动阻力功率，P3――空气阻力功率，P4――坡度阻力功率。当开始制动时，主要的阻力功率由电机产生，电机转矩转化产生一定的电量，通过一定的线路储存在能量管理系中，实现能量的回馈。
由图2可知，制动开始之后，整车控制器会通过自己本身自带的控制算法，结合踏板下行的幅度，考虑汽车行驶车速和加速度来判断汽车行驶状态：汽车此时处于紧急制动状态、正常制动状态还是下长坡制动状态。在确定汽车所处状态之后，根据电池电压、电流和电量的多少等参数的具体情况进行分析计算，将计算所得的数据分别向电机控制器和ABS同时发送指令，而且控制器也会向能量管理系统发送充电准备状态。然后将电机的电动状态转变为发点状态，在能量管理系统的允许下开始给能量管理系统进行充电实现电量的储存。制动控制器也开始将制动系统的硬件设备进行合理的调整以准备执行液压制动过程，方便汽车的平稳停车。在制动的整个过程中，控制器可以根据车速的不断变化，整车控制器不断改变发出的制动控制指令和制动力矩调节指令。
在实际的设计中，可以采用基于CAN总线的设计控制器，通过西门子公司生产的嵌入式的CAN总线的制动能量回馈控制器，通过适当的初始化，就能满足相关的使用要求。
（四）系统仿真分析
对于制动系统的仿真分析可以采用合适的工具，参考相应的数据进行合理的控制分析，在整体上实现整个制动过程的模拟。在电动汽车制动仿真分析的过程中，运用MATLAB中的Simulink插件进行仿真，假设以130km/h的车速，制动压力设定为80MPa，从而得出模拟曲线如图3：
由图3中可以看出，如果HEV电动汽车在制动过程中采用能量回馈，就能有效地缩短制动距离和减少制动时间，这些无疑都会提高汽车的行驶安全性。
四、结语
混合动力电动汽车的制动能量回馈一直是电动汽车研究的重点，如果能够采用合适的仿真工具，进行合理的分析，确定电机的转矩，实现汽车制动过程中能量回馈的最大化，必然会提高电动汽车能量使用率，延长汽车的行驶里程。
在实际的制动能量回馈研究过程中，要能够结合具体的研究实例，采用合理的系统分析方法，建立科学的分析模型。在整个分析过程中要严格按照相关操作，合理、科学的分析，必然会促进HEV电动汽车的能量研究。
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关键词：电力 通讯 自动化 系统 构成 工作原理
中图分类号：C35文献标识码： A
1 电力通讯自动化系统
1.1 微波通讯自动化设备
目前，根据微波通讯站功能和作用的不同，其担任的任务也有所差异。根据不同的功能和职责，可以分为不同的类型，并且，根据电力通讯设备的不同，其划分的标准也有所不同。 但是，一般来说，都包含以下几种设备：信号收发机、电源系统、计算机终端系统、天馈线、蓄电池等。信号收发机是微波通讯设备的重要组成设备，微波接受和发送信号的机械设备的主要作用就是在微波信号和电力线路群路信号之间进行所需频率的变更，同时，在信号的发送通道，其频率会发生两种变化：一是“上变频”，即是在电力信号的发送过程中，通过信号收发机，把群路信号转变为微波信号，这就是上变频；二是“下变频”，即是在电力信号系统的传输过程中，通过信号收发机，把信号的频率向低处转变，把微波信号转变为群路信号。
1.2 载波通讯自动化设备
根据功能的不同，电力通讯自动化设备中的载波机主要由四大部分构成：载供系统，调制系统，自动电平调节系统和振铃系统。由于载波机的类型迥异，所以各种类型的系统实现原理是不同的，其实现的方式也存在差异。此处以典型的两种为例，比如，自动电平调节系统，设置此系统的目的是改善各个因素带动的传输电平的变化，调节波动。在单边带载波机的设置中，要注意中频调节，发信的一端要利用高频调幅器的放大功能将中频载频传至载波频道，而且要送至中频调幅器，收信的一方则是利用窄带滤波器通过筛选得出中频，经放大整流，实现对收信支路的增减控制，从而达到自动电平调节的目的。在双边带载波机中，完成发送载频的分量，在接收端，检波、整流可以体现增减变换的载频分量，从而实现增益高载放大器，最终达到目的；调制系统，单边带载波机，即单边有遏制载频的信号，为了实现原始信号的线路频谱，此过程需要两到三级的调制。双边带载波机，即上下两个边有载频的信号，在实现原始数据的线路频谱时，只需要一级调制即可完成。在载波通讯中，如果变电站距离调度所较远，为了实现高质量和准确的通讯，可以在调度所的侧面安装音频架，并用电缆连接，安装之后的载波机，由于用户线路变短，不但提高了通讯质量，而且也便于调节通讯信号的电平。
对于电力通讯设备中的调制系统来说：一般来讲，双边带的载波机所传输的信号和单边带机的传输信号是不同的，通过设置抑制载频，仅仅是需要通过这一个初级的调制，就可以满足需求，把原始的信号传输到所需要的线路频谱之上；但是，与此不同，单边带的载波机传输信号方式不同，单边载波机所传输的信号要抑制载频。这样的信号，一般经过一级简单的处理还不能为我们所用，需要经过两级或是三级以上的调制，将原始中的一些不能使用和传输的信号，进行变通，传输到主要的电力线路的频谱之上。除此之外，对于电力通讯自动化系统来说，自动电平调节系统在此得到了广泛的应用。设置自动化电平调节系统是为了弥补一些缺陷，这些缺陷是由于其它原因所引起的电平的波动。一般对双边带载波机来说，由于其载频的分量是经常发送的，因此，在其电力信号的传输过程中，通过双边带载波机进行发送，需要我们在接收端进行接受。在接受的过程中，将一些能够反映其衰减性的载频分量进行科学仔细的检测，并对波动进行核查、整流分析，之后，使用高载放大器的增益效果，就能够实现这个目标；而在单边带载波机中，要设置中频的载波调节和控制系统，其发送的方式和双边载波机有所不同，需要在信号的发送终端进行输送设备的调幅器设置，而且，还需要经过高频的放大器进行载波的通路调节。
1.3 光纤通讯自动化设备
光纤通讯自动化设备由光端机、数字通讯设备和光中继机组成。光端机是光纤通讯自动化设备中最主要的一部分，由光接收机和发送机组成。在整个传输系统中处于 PCM 电端机和光纤传输线路间。在实际的工作过程中，为了更好地实现光端机的可靠性能，一般采用热备用的操作方法，实现系统能够在主备状态下工作。正常的情况下，系统是在主用部分工作，而当主用部分发生故障时，系统能够自动的完成备用部分的切换工作，现阶段应用最多的方式是一主一备的形式。光中继机，在长距离的光传输过程中，光端机的传输距离不是可以随意变化的，会受到一定的限制，比如发送的光频率的限制，接受机器灵敏程度的限制，光纤线路的效率限制等，然而光中继机可以很好地改善这些问题，而且光中继机的组成部分包括光接收机、定时、再生和光发送机，在通常情况下，被视为不存在输入输出接口的光端机，因此，比光端机简单、实用。为了达到双向传输的目标，每个传输的方向都要安装一个中继，而一个系统中的收、发设备，公务部分是可以作为公共部分的。
2 电力通讯的工作模式探究
电力通讯在实际的工作中其模式是多种多样的，根据工作环境和工作内容的不同，演变出了很多工作方式。每种工作方式都有不同的适用范围，最终的目的是为了实现电力通讯的目标。以上提到的三种电力通讯自动化设备有其不同的适用范围和特点，因此在实际的工作中要根据工作的具体要求选择设备设计模式。电力通讯的研究目的是为了更好地实现信息的传送和交换。信息组成中最重要的成分是信息源，信息源一般是非电信号，电力通讯工作的目的首先是实现其转换为电信号，此时需要一种输入设备来实现。发送设备的任务是通过对电信号的进一步处理，使之能够满足信道的传输条件，并且能够有效地利用这种传输通道。交换设备是一种接续装置，目的是实现输入设备和发送设备的连接。其作用是能够提高发信装置的使用率。信道作为一种媒介，分为有限信道和无线信道，在传输中承载着信息转换的通道作用。
信号在传输的过程中会受到很多因素的干扰，比如噪音、无用信号等，都会影响有用信号的传输。接收设备的作用是，接收线路中的信息，发送设备的作用是将处理过的信号恢复原始信息形式，完成通讯。目前，电力通讯自动化设备的应用中，使用最广泛的是光纤传输。随着电力通讯事业的不断发展，很多电站的不断建设，电网的模式越来越复杂，就需要更先进的通讯技术，更加完善的装备做支撑。移动通讯、高频通讯等在电力通讯自动化设备的设计起到了重要的作用。
电力通讯网络工作模式，是为了实现电力信号的传输和交换，更好的促进电力通讯网络的发展。有些信息的形式虽然不一样，比如一些语音、问题或是图像等，但我们发现，这些电力通讯信号一般的通讯系统都可以概括为：信息的产生，信息的传输，信息的接受和处理，信息的分析。因此，我们为了实现电力信息的传送和接受，就需要一种变换的处理设备，即是输入设备，同时，一些交换设备的设置时沟通输入的连接装置，能够更好的实现信号的传输，提升信号发送和信号接受处理的质量。
3 结语
随着我国电力通讯业的不断壮大，所需要的技术水平和设备要求也越来越严格。为了满足电力事业的发展要求，建立一个全面、有效的电力通讯自动化系统，我们要不断的研究电力通讯自动化设备的设计，并在实际的工作中总结工作的模式，整理出一套符合电力通讯业发展的工作模式。在复杂繁多的电力系统中，实现高质量、高可靠的服务，也是我们研究的重要方向。
关键词：自动化 控制与操作
1 控制可靠性
变电站的设计首要考虑的便是控制与操作的高可靠性，采用自动化系统的变电站更要将计算机监控系统缜密设计。通常用于高压电力系统的变电站自动化产品都具有以下功能，以保证控制操作的高可靠性。
1.1 多级多地点控制功能 自动化系统的控制操作方式有远方遥控、站控、就地(后备操作)3种方式。
远方遥控：由调度人员在调度端发出下行控制命令。站控操作：运行人员在变电站层监控主机发出操作命令，通过交互式对话过程，选择操作对象、操作性质，完成对某一操作过程的全部要求。就地操作：作为后备控制方式，当监控系统故障或网络故障时，可在间隔层的测控单元的小开关手动控制或通过就地监控单元装置上的薄膜键盘进行就地控制。
上述3种操作方式通过软件或使能开关可相互切换，当切换到后备手动控制时，站控及遥控命令不被执行；当切换到站控操作时，后备手动控制不产生任何作用，计算机对一台设备同一时刻只能执行一条控制命令，当同时收到一条以上命令或预操作命令不一致时，应拒绝执行，并给出错信息。每个被控对象只允许以一种方式进行控制。
1.2 操作过程中软件的多次返校
1.2.1 操作员权限设密，以杜绝误操作及非法操作。目前成熟的监控系统的软、硬件设备都具有良好的容错能力，即便运行人员在操作过程中发生一般性错误，均不引起系统的任何功能丧失或影响系统的正常运行，对意外情况引起的故障，系统都具有恢复功能。
1.2.2 操作员工作站发出的操作指令，都必须经过选择—校核—执行等操作步骤，返校通过后再送至该点执行下一步骤。当某一环节出错，操作指令中断，并告警提示。每次操作结束后，系统自动记录操作过程并存盘。
1.2.3 监控系统的双机配置 220 kV及以上电压等级变电站自动化系统多作双机双网配置，作为人机接口的监控主站冗余配置，热备用工作方式，可保证任意设备故障时对控制功能无影响。时下的做法，监控主站用以太网相联并以HUB作为该以太网的管理。该网上任一装置异常，可将热备机切换为主机工作。
监控系统硬件的冗余配置，系统分层分布式结构，为变电站的控制与操作的可靠性提供了保证。
2 操作实现方式
为保证变电站控制与操作系统的可靠性、准确性，变电站的防误操作的设计也是重要环节之一。因为是计算机监控，变电站不再采用繁琐的电气联锁，可方便地实现多级联锁。对于分层分布式自动化系统，其操作闭锁方式也为分层分级式闭锁而与该系统结构相适应。每个间隔的测控装置，已引入该间隔的交流电流、电压、断路器位置及刀闸辅助接点作为遥测、遥信之用，这也为实现本间隔内的断路器及刀闸操作的防误操作提供了必要条件。智能型装置可很方便地利用上述信息进行编程，实现该间隔的操作闭锁功能。
对于全站的涉及多个电气间隔和多个电压等级间的操作闭锁，目前有3种不同的实现方式。其一，用软件实现，即将全站的防误操作闭锁用软件编程置于监控主机之内。监控主机可从通信网上获得全站所有开关、刀闸的状态信息及每个间隔控制终端的操作信息，引入设备操作规则，进行软件编程即可实现全站的操作闭锁功能。该方式应该说是最简单经济可靠的方案之一。其二，硬件闭锁，即西门子公司的8TK模式。西门子公司的LSA-678变电站自动化系统的一个主要特点便是8TK操作闭锁装置的相对独立性，8TK纯粹作为控制及操作闭锁之用，每个间隔的刀闸信息进8TK1实现该间隔的操作闭锁，各间隔的刀闸信息经重动后都进入8TK2装置，母联刀闸及母线地刀等直接引入8TK2装置，8TK2装置实现间隔之间的操作闭锁功能。其三，软硬相结合的闭锁方式，间隔之间的闭锁采用8TK及类似装置实现闭锁功能，监控主机内做一套全站的软件操作闭锁。该模式即为浙江金华双龙500 kV变采用的操作闭锁方式。
软硬两级闭锁，其可靠性高，监控系统或网络故障不影响全站的安全可靠操作，但该模式接线复杂，且价格昂贵，金华500 kV变的该套8TK闭锁装置约花费人民币300万元。
以软件实现全站的操作闭锁，对于一套成熟的变电站自动化系统来说，也应该是高可靠性的；既然整个变电站的监控功能都由监控主机实现，那么操作闭锁软件功能做在监控主机内也应是安全可靠的。对于双机系统冗余配置，闭锁软件也为双套设置。笔者认为对于220 kV及以下自动化系统实现的无人值班站采用这种模式可靠、安全、经济适用。
对于一个半开关接线的500 kV变电站，笔者认为500 kV系统每个断路器及两侧刀闸的操作闭锁由相应测控装置实现以外，每串内的断路器及刀闸之间的闭锁采用专门一套硬件闭锁装置以提高其可靠性。至于220 kV系统为简化接线，节约资金，可不必配置用于间隔之间操作闭锁的专用硬件装置。
上述三种模式都可高效可靠地实现变电站所有断路器及刀闸的控制。而且都具有顺控功能，例如：操作某条线路送/停电、旁母代/倒线路、母线切换等各种常规顺序操作，只需在监控主机的键盘上敲入相应指令，便可自动完成。常规站可能要花费几个小时的操作，在这里几分钟便可完成。
可见变电站自动化系统的防误操作分层分级考虑，其可靠程度明显优于常规站的防误设计。
3 自动化控制技术分析
分层分布式自动化系统从软硬件上分层分级考虑了变电站的控制与防误操作，提高了变电站的可控性及控制与操作的可靠性。综合自动化站可采用远方、当地、就地3级控制，而常规站只能通过控制屏KK把手控制；常规站电气联锁设计联系复杂，在实际使用中，设备提供的接点有限且各电压等级间的联系很不方便，使得闭锁回路的设计出现多余闭锁及闭锁不到的情况。综合自动化站可方便地实现多级操作闭锁，可靠性高。
常规站，人是整个监控系统的核心，人的感官对信息的接受不可避免地存在误差，其结果就会导致错误的判断和处理。人接受信息的速度有一定限制，对于变化快的信息，有时来不及反应，可能导致不正确的处理。而且个人的文化水平、工作经验、责任心等因素都会影响信息的处理，可以说常规站人处理信息的准确性和可靠性是不高的。运行的实践证明，值班人员的误判断、误处理常有发生。综合自动化站的核心为系统监控主机，用成熟可靠的计算机系统实现整个变电站的控制与操作、数据采集与处理、运行监视、事件记录等功能，可靠性高且功能齐全。
变电站自动化系统简化了变电站的运行操作，可方便地实现各种类型步骤复杂的顺控操作，且操作安全快速，对于全控的变电站，线路的倒闸操作几分钟便可完成；而常规站实现同样的操作往往需要几个小时，且仍存在误操作的隐患。
常规变电站控制一般采用强电一对一的控制方式，信息及控制命令都是通过控制电缆传输。计算机监控系统控制命令的传输由模拟式变成数字指令，提高了信息传输的准确性和可靠性。特别是分层分布式自动化系统，各保护小间与主控室之间采用光缆传输，提高了信息传输回路的抗电磁干扰能力。分散式布置，控制电缆长度大为缩减，在相同控制电缆截面时，断路器控制回路的电压降减少，有利于断路器的准确动作。规划院最近将全国5个500 kV站作为综合自动化的试点，也从侧面反应电力系统业内人士对自动化监控系统可靠性的认同。
在水力发电系统中，存在着如下几个问题。
1，控制、维护、管理三个技术领域发展极不平衡。
控制领域的自动化与信息化的发展相对最早，但是现有的管理自动化系统大多只处理财务管理、人事管理、物料管理等，很少涉及技术管理。维护领域的自动化与信息化发展时间最晚，目前只停留在计划维修和事后维修阶段，也即只处于手工化阶段。只是在90年代中期以来，国外才开始研究状态维修、预知维修、远程维修等技术，而在我国，则仅处于开始阶段。
2，控制、维护、管理三个技术领域互相分离。
即组织结构上三者属三个不同的部门，信息互不交流或很少交流，决策互不联系。实际上，各个领域的决策均有赖于其他两个领域的状况及信息。显然，三个领域相互分离是不合理的。
3，环境问题。
做任何事情都必须付出代价，同样水电工程也是如此，因此一些水力工程导致的环境问题可以归纳为以下两方面：（1）自然环境方面,工程兴建,对水文条件的改变,对水域床底形态的冲淤变化,对水质、小气候、地震、土壤和地下水的影响,对动植物、对水域中细菌藻类、对鱼类及其水生物的影响,对景观和上、中、下游及河口的影响等。
（2）社会环境方面,工程兴建对人口迁移,土地利用,人群的健康和文物古迹的影响以及因防洪、发电、航运、灌溉、旅游等产生的环境效益等。
二，解决水力发电自动化系统问题的一些建议
水力发电过程自动化的发展趋势正沿着为解决上述几个问题的方向发展，即一方面将控制、维护、管理三个领域提高到同一个智能化、信息化、自动化的水平；另一方面将三者集成为一个统一的信息系统，即智能控制－维护－管理集成系统。最后还要关注环境问题使得水力工程系统得到综合的最优利用：
1，集成化
集成化包括以下几层含义。功能集成即把控制、维护、管理三个功能集成为一个整体。今后，随着生产技术的发展，还可能把更多的功能集成起来。
目标集成即把性能、可靠性、效益等子目标集成为统一的目标，使企业整体最优、整体效益最大。
信息集成即把整个企业的各种信息有机地组成一个统一的系统。自然，在一个信息集成系统中，必须保证信息的统一性、协同性、互操作性，妥善解决信息的矛盾与冲突。
系统集成即从硬件角度而言，系统能根据本身需要，集各家之所长，采用不同供货商的产品，自然，这里要解决不同设备的互操作性问题；从软件角度而言，采用用户友好的基于图形的可视化组态软件构筑系统，既可用于仿真，亦可用于实时应用软件。
2，智能化
为使系统达到上述的目标，必须提高整个系统及其各个组成部分的智能度，即要实现检测智能化、操作智能化、决策智能化。所谓智能化，即整个系统、各个领域（控制、维护、管理）、与生产过程直接相连的检测装置、执行装置等，均具有目标分析、状态及故障分析、行为及态势分析、决策分析的能力。
3，分布化
在一个庞大的集成系统中，部署分布必须合理，包括任务分布化、智能分布化。集成与分布相结合才能使各个部分尽职尽责、保质保量、安全可靠，整个系统分工明确、信息互通、运行有序，从而使整个系统在整体上获得最优的性能（质量）、可靠性（可利用率）和效益（经济效益和社会效益）。
4，开放性
开放性包括如下几重含义：一个系统能博采众长，即选用不同供货单位且性能/价格比最合理的设备；根据发展的需要，在硬件上可以增加新的设备或子系统，在软件上可以增设新的功能，而且后者能与原来的系统构成完整的整体。这样，就大大提高了系统的可利用率，延长了使用周期或寿命。
5，促进水力发电系统的优化调度，实现可持续发展
水力发电自动化系统要结合发电、防洪、灌溉、航运、渔业等的优化调度，以达到综合效益最优。关键是为了使水力发电自动控制适应水资源的综合利用。例如可以进行：
（1）鱼道设置、大坝对上、下游生物的影响、景观设计等
（2）自动化系统设计从基于DDC的现场自动控制发展到基于数据库的管理中心集散控制，并结合发电、防洪、灌溉、航运、渔业等的优化调度，以达到综合效益最优。
因此结合具体水利工程进行探讨研究是十分必要的，这样有利于我国水力发电自动化系统的设计与建设。更有利于我国水利工程与环境持续、稳定、健康的发展。因此，在系统规划设计阶段,必须全面了解其对环境影响的各个方面和影响的大小,以便有针对性的对系统进行设计修改并且对环境面临的问题提出防治的措施。
三，结束语
【关键词】电力自动化；故障；分析方法
1.电力自动化系统的常见故障及其分析方法
电力系统常见故障包括以下几种类型：
第一，硬件故障。包括前置系统的故障和服务器的故障。前置系统由数据前置网和前置服务器、终端服务器、以及通讯数据板所构成，其主要任务是采集电网的相关数据、并对数据进行处理、监控以及传送等。其中一个环节发生问题，均需后台发出警告提示，以便得到及时处理。服务器出现的故障可采用故障排除法进行检测与查找，如先更换服务器的电源、风扇以及相关的板件等，若更换这些部件后设备能够正常运转则可排除其他方面出现故障。
第二，软件故障。主要是数据库出现错误，此时需查看是不是软件开关出现极开关问题，数据库存盘有没有发生重复或空漏时，警告表有无重写记录，对数据库装置遥控编号是否填写正确进行检测。要对数据库及时做病毒查杀，在发现病毒时应立即断网，再进行处理。
第三，通讯传输故障。在电力自动化系统中进行的信息传递主要通过信号交换来完成的，因此，通讯讯号在信息传输所起的作用无疑是极其重要的。而对无形的讯号的检测必须在专业检测工具的协助下才能完成。通讯系统是由传输部分和接入部分等构成，若通讯系统发现故障，可经指示信号做出判断；若模块发现故障，可通过模块化方式进行替换。
2.深刻把握有效排除电力自动化系统故障存在的难点与重点
电力自动化系统发生故障都存在相应的客观原因，对故障的原因要做出正确判断，并因故障的不同而采用相应不同的解决方法。在实践中，解决电力自化系统的故障还存在一些难点。主要表现为：
第一，电力自动化系统的标准配置存在的难点。主要表现为标准的设立方式存在较高难度，原因在于系统配置条件存在差异，无法对唯一的系统做出全面配置与评价。所以，实践中一般是建立一套简单完善的系统模型，依据模型计算出电力技术相关的参数与指标。
第二，在电力自动化系统的参数确定中存在的难点。确定电力自动化系统的参数方法随现代信息技术的发展而日益完善，并有效促进了系统硬件参数的确定与软件开发技术的进步。与此同时，确定电力自动化系统的参数标准因设立时间太久，而出现与实际情况不符之处，需做出动态调整，以确保参数确定标准与电力自动化的实际技术状况相适应。
第三，在电力自动化系统的操作领域存在的难点。由于电力自动化系统的相关理论与实际操作之间有着一定差异，实践中不存在绝对的理想状态，所以只能依照近似的电力资源配置状况对电力自动化的操作系统进行测试，再依测试结果，与电力自动化中存在的配置差异性进行比较，再对实际测量数据具有的真实性做出评价，采用这种方式将不可避免出现误差。将测量误差有效控制在合理区间内就成为需要重点探索的课题。
3.灵活把握排除电力自动化系统故障的方法
第一，运用系统分析法。在对电力自动化系统做深入了解的基础上，把握电力自动化系统中的各个子系统的工作原理及其功能，尤其是要重点把握子系统是由哪些设备所构成，每台设备所具有的功能，以及在系统中所起的关键性作用。利用相似性的原理对电力自动化系统做出综合性分析与判断，从而能在短时间之内对故障所处在位置做出准确判断。
第二，运用故障排除法。这种方法也是在排除电力自动化体系出现的故障时被经常所使用的，这种方法的优点是，面对电力自动化系统的复杂内部状况，故障排除法可用最少的时间对故障所处位置做出判断。
第三，运用电源检查法。在电力自动化系统经长时间的运行后，系统内部各组成部分都处在相对稳定阶段，这一时期设备发生故障的可能性较小。若在这一时期出现设备故障，首先要考虑的是查看连接电源的电压状态正常与否。
第四，运用更换配件法。应用中的大量电力自动化系统的构成设备异常复杂，在发生故障后，难以在短时间之内进行迅速修复。在这时可运用更换设备配件的办法来保证电力自动化系统先行恢复系统运行，然后再选择适宜的办法排除故障，修复系统。
第五，运用信号追踪法。利用数据通信方式以保证电力自动化系统的设备功能正常发挥。充分利用这些看不到、摸不着的无形数据信号，经示波器等工具设备将信号的追踪情况清晰地显示出来，以判断系统的设备的运转状态有无异常现象。
4.结束语
总之，对电力自动化系统出现的故障采用正确的分析方法和合适的标准，是保证电力自动化系统正常运行和故障得到快速有效排除的基本保证，也对电力自动化系统未来的发展具起到重要的作用。同时有利于促进电网提高运行的可靠性与安全性，有效提高电力企业的经济效益。
参考文献
[1]刘鸿鹏.三相异步电动机常见故障分析与处理[J].考试周刊，2011（35）.
