電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)故障處理技術(shù)研究

中圖分類號：TM734 文獻標志碼：A

文章編碼：1672-7274（2025）05-0032-03

Abstract： This article takes the main station system of power grid dispatch automation application as the main research object.After briefly introducing the basic configuration and composition of the main station system，it explores theapplication offault handling technology for faults thatoccur during the operation of the main station system， and designs a fault simulation system to maintain the safe and stable operation of the power grid dispatch automation main station system.

Keywords： power grid dispatch; system malfunction; fault handling technology

1 電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置

通常情況下，電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)為雙機雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，硬件設備采取冗余配置，由服務器和工作站兩部分構(gòu)成，同時配置后備電源用于保障主站系統(tǒng)自主運行的穩(wěn)定性。其中，服務器主要涉及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)服務、網(wǎng)關/應用等服務器類型；工作站則包括調(diào)度員工作站、報表工作站、維護員工作站等。

依據(jù)系統(tǒng)運行規(guī)模大小，支持系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡涉及前置交換網(wǎng)、核心數(shù)據(jù)網(wǎng)、DTS網(wǎng)和Web發(fā)布網(wǎng)。為保障網(wǎng)絡運行與傳輸安全，還要求設置物理隔離裝置防火墻等裝置。考慮電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)通常以變電站為核心，其需要與變電站遠動設備之間保持聯(lián)系，以建設調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的方式，支持系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)對系統(tǒng)的運行監(jiān)控管理。

在系統(tǒng)軟件配置方面，則以UNIX、Linux等操作系統(tǒng)為依據(jù)構(gòu)建系統(tǒng)運行支撐平臺；網(wǎng)絡協(xié)議以支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)通信，體現(xiàn)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)靈活性的類型為主；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則要求將實時庫與商用數(shù)據(jù)庫結(jié)合起來，以統(tǒng)一管理的方式為客戶提供訪問接口與人機互動界面。

1.2系統(tǒng)功能

結(jié)合當前電網(wǎng)運行的現(xiàn)實情況與需求，調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的功能，主要涉及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、支持人機交互、保護事項處理、事故處理及追憶、PDR、重演、報表處理、動態(tài)著色、打印、監(jiān)控、Web應用等方面。除系統(tǒng)運行期間需要對數(shù)據(jù)采集、處理以及支持正常的系統(tǒng)管控外，還應做好系統(tǒng)運行期間相關故障情況的預測分析與維護。

事故處理與追憶強調(diào)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)應支持事故報警，并在系統(tǒng)進入事故狀態(tài)后，能夠及時準確定位并自動調(diào)出事故相應的畫面，通過SOE處理和PDR數(shù)據(jù)管理，自動存儲記錄系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，讓事故相關數(shù)據(jù)在工作站的人機界面以曲線形式呈現(xiàn)出來。

重演功能則以系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)為基礎，經(jīng)由網(wǎng)絡圖、方框圖等方式重現(xiàn)數(shù)據(jù)的演變過程，并自動在重演過程中生成報警、靜態(tài)圖，支持多臺工作站同時觀看重演過程，用于實現(xiàn)對系統(tǒng)故障情況的分析處理，且不會對系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響。

2 電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)故障

2.1延時故障

結(jié)合當前電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的運行情況，明確延時故障主要受到光纖通道傳輸質(zhì)量的影響[1]。例如，以光纖環(huán)網(wǎng)為自動化主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡運行環(huán)境，發(fā)現(xiàn)這類光纖通道在實際應用中，容易受到通道裝置運行狀態(tài)、光纖熔接質(zhì)量的影響，導致系統(tǒng)運行期間發(fā)出警告，但若針對這一故障問題，以更換或維護通道保護裝置的方式進行處理，又會妨礙系統(tǒng)對通道裝置運行情況的檢測，進而加重延時故障的影響。

2.2網(wǎng)絡故障

電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)運行期間的網(wǎng)絡故障主要涉及兩種情況。當基于電網(wǎng)運行規(guī)模擴大需求而新增加工作站時，新增加的計算機設備容易出現(xiàn)不能聯(lián)網(wǎng)的情況，在對這一故障原因進行檢查后，可以通過調(diào)整計算機網(wǎng)絡運行參數(shù)、更換網(wǎng)卡等措施進行處理。

而當整個網(wǎng)絡處于不正常運行狀態(tài)時，不僅會影響自動化系統(tǒng)中各類設備的正常運行，時好時壞的網(wǎng)絡運行狀態(tài)也會導致系統(tǒng)負荷的波動變化，影響系統(tǒng)整體的運行安全。

2.3電源故障

電源故障主要受到交流失電的影響，導致儲備系統(tǒng)UPS故障，或在電池放電結(jié)束后系統(tǒng)發(fā)生停機等情況。在電源故障的影響下，系統(tǒng)主服務器不僅存在宕機的風險，嚴重時也會導致系統(tǒng)整體處于癱瘓狀態(tài)[2]。

3 電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)故障處理技術(shù)

3.1實時遠程通信技術(shù)

考慮以光纖等通道支持的系統(tǒng)通信功能存在延時的情況，以實時遠程通信技術(shù)的引入和應用，確保調(diào)度系統(tǒng)運行期間的各項數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r傳遞與更新。其間，要求考慮自動化調(diào)度系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間的通信互聯(lián)需求，以實時遠程通信支持數(shù)據(jù)傳輸與共享應用：

（1）在結(jié)合當前電網(wǎng)系統(tǒng)基本光纖網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的前提下，為支持地調(diào)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與接收，遵循光纖網(wǎng)絡下的DL/T476-92規(guī)約或IEC103網(wǎng)絡通信規(guī)約，同時以網(wǎng)絡方式或?qū)＞€方式，接收地調(diào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

（2）MIS系統(tǒng)也需要與調(diào)度自動化系統(tǒng)連接，用于支持電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)在MIS及Web系統(tǒng)中的可視化呈現(xiàn)。該系統(tǒng)的連接，要求在調(diào)度系統(tǒng)中安裝物理隔離裝置，而MIS系統(tǒng)內(nèi)部則需要建立Web數(shù)據(jù)發(fā)布中心[3]。例如，應用實時遠程通信技術(shù)，在安裝電力專用物理隔離裝置后，將原本位于安全I區(qū)的調(diào)度系統(tǒng)遷移至安全IⅢI區(qū)，在III區(qū)的Web服務器建立SCADA數(shù)據(jù)庫鏡像，依靠這一數(shù)據(jù)庫，支持電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的發(fā)布服務需求。其間，也要求在Web服務器上提供透明的數(shù)據(jù)服務協(xié)議，以網(wǎng)絡為基礎，向數(shù)據(jù)中心提供實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、各種告警信息數(shù)據(jù)，從而向數(shù)據(jù)平臺中心發(fā)布，經(jīng)由調(diào)度自動化系統(tǒng)采集到的各項數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)進行電網(wǎng)調(diào)度的智能化決策分析提供參考。

（3）實時遠程通信，還強調(diào)自動化調(diào)度系統(tǒng)與機房值班報警系統(tǒng)的互聯(lián)通信。結(jié)合報警系統(tǒng)的運行情況，以標準的通信規(guī)約為依據(jù)，向報警系統(tǒng)提供系統(tǒng)資源信息、重要告警信息等內(nèi)容，支持對調(diào)度系統(tǒng)的實時監(jiān)控與故障預測。

為滿足以上情況的實時遠程通信需求，考慮應用遠程終端單元（RTU），這一單元與自動化主站系統(tǒng)之間的通信為雙向選擇，強調(diào)通信規(guī)約差異對信息通信的影響。在調(diào)度自動化系統(tǒng)中，可以依靠RTU，將終端單元經(jīng)由路由器安裝到前置系統(tǒng)中，依據(jù)終端單元提供的不同通信規(guī)約，支持調(diào)度自動化系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間的通信。

其間，前置系統(tǒng)與終端單元一一對應，依據(jù)外部不同廠站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與共享需求，經(jīng)由相應的終端服務器與其連接。這一系統(tǒng)能夠為每個廣站不同的通道設置相應的主備關系，支持通道之間的正常切換。若對系統(tǒng)管轄范圍內(nèi)部分廠站端難以通過網(wǎng)絡形式與RTU實現(xiàn)信息通信，則需要遵循前置系統(tǒng)的開發(fā)原則，以TCP/IP形式代替對廠站端設備的升級處理。

若實際運行期間某一具體廠端的設備連接發(fā)生故障，則可以直接將至該部分連接的廠端隔離，且在對這一故障進行處理的過程中，不會對調(diào)度自動化系統(tǒng)的整體運行情況產(chǎn)生影響。

3.2雙網(wǎng)模式下的VLAN技術(shù)

考慮網(wǎng)絡故障對電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)運行的影響，在結(jié)合調(diào)度系統(tǒng)雙網(wǎng)模式結(jié)構(gòu)的基礎上，可以應用VLAN技術(shù)，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造，避免單一模塊或網(wǎng)絡故障對系統(tǒng)整體運行產(chǎn)生影響。該技術(shù)主要體現(xiàn)在局域網(wǎng)子系統(tǒng)中，以三層功能的高級交換機設備為依據(jù)，選擇能夠為服務器提供1000Mbps帶寬的局域網(wǎng)，為各個應用子系統(tǒng)劃分單獨使用的VLAN，且各VLAN之間相對獨立，不會互相影響。

具體而言，VLAN技術(shù)要求從邏輯角度，將調(diào)度自動化系統(tǒng)中應用的交換機設備，按照端口劃分為不同的虛擬局域網(wǎng)絡，將電網(wǎng)間隔作為劃分VLAN的依據(jù)。其間，應依據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的交換機類型。若所用交換機支持的最大VLAN個數(shù)，未能滿足調(diào)度自動化系統(tǒng)支持的電網(wǎng)線路間隔數(shù)量要求，則可以將一段母線或者多條線路間隔劃為1個VLAN，以滿足交換機的本身參數(shù)要求。這種技術(shù)不僅能夠支持光纖通道連接，也便于支持跨間隔保護，以更靈活的安裝方式支持對調(diào)度自動化系統(tǒng)的運行維護。

3.3電能量采集與集控技術(shù)

結(jié)合電源故障的發(fā)生原因及其對調(diào)度自動化系統(tǒng)運行的影響，在對系統(tǒng)進行升級改造時，可以應用電能量采集與集控技術(shù)，以構(gòu)建電能量采集系統(tǒng)為基礎，搭配集控站系統(tǒng)，支持對系統(tǒng)電源的運行維護。對電能量采集系統(tǒng)的設計，要求橫向以安裝物理防控措施支持與安全IⅢ區(qū)連接，縱向通過加強防火墻，與安全Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，設置電能量采集邊界。

以某電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)為例，其主站系統(tǒng)配備兩臺60kVA不間斷電源，設計兩路獨立的交流輸入方式，在蓄電池部分則以 15kW 負荷持續(xù)運行8h作為備用電源的配置標準。

以電能量采集系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)運行情況為依據(jù)，設計集控系統(tǒng)用于支持電源故障的處理維護。例如，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行期間應用的兩臺UPS電源均發(fā)生故障，精油疾控系統(tǒng)中的智能化算法對低能量采集數(shù)據(jù)進行自動識別與判斷，待確定故障后，及時發(fā)出關閉UPS開關和分路開關、切斷工作站以及服務器電源、接通主服務器與前置機，依次閉合開關的控制指令。完成以上指令操作后，再按照順序開機。故障處理期間，也要求能夠?qū)ο到y(tǒng)的運行放電情況進行監(jiān)控，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)異常情況并告警。

若調(diào)度自動化系統(tǒng)運行期間發(fā)生交流失電的情況，疾控系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié)調(diào)度自動化系統(tǒng)設備的壓力，以維護設備正常運行狀態(tài)為依據(jù)，盡可能減少設備運行負荷。依據(jù)不同設備類型在調(diào)度自動化系統(tǒng)中運行的重要程度，選擇暫停運行或減小運行負荷。例如，對隔離服務器這類設備需要適當調(diào)小運行負荷，對系統(tǒng)外圍設備則以暫停運行的形式支持故障處理。

3.4故障仿真模擬系統(tǒng)設計

對電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)運行期間的各類故障進行處理，會直接對電網(wǎng)運行負荷變化情況產(chǎn)生影響。為維護上網(wǎng)運行安全，減少故障處理期間的錯誤行為和誤差情況，要求能夠以設計故障仿真模擬系統(tǒng)的方式，重點針對以往調(diào)度自動化系統(tǒng)出現(xiàn)的故障問題，編制、驗證故障預測與處理方案，同時也支持對相關人員的故障處理技能培訓。

以DTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為框架，借助計算機的強大功能，以調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，模擬實際的電網(wǎng)運行場景，來完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。設計DTS系統(tǒng)由SCADA/EMS仿真系統(tǒng)、模仿電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、人員信息控制子系統(tǒng)三部分構(gòu)成。在向系統(tǒng)輸入需要模擬訓練與分析的故障類型和調(diào)度系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)信息后，將模擬的系統(tǒng)故障情況呈現(xiàn)在人機交互界面中。經(jīng)由該系統(tǒng)模擬呈現(xiàn)調(diào)度自動化系統(tǒng)故障后出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)以及方式變化情況，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)相應保護裝置的核校，從而為調(diào)度自動化系統(tǒng)提供合理的保護配置方案。

對故障模擬分析系統(tǒng)的設計，以保障電網(wǎng)運行安全為主要目的。在系統(tǒng)模塊中，也可以引入電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析軟件系統(tǒng)（PAS），實現(xiàn)對電網(wǎng)運行期間調(diào)度自動化系統(tǒng)各類故障隱患的評價分析。PAS系統(tǒng)以電網(wǎng)運行期間的各類設備為節(jié)點構(gòu)成一種網(wǎng)絡拓撲關系，在這一關系下創(chuàng)建模型，驗證設備與系統(tǒng)連接端口之間的正確關系。在此基礎上，依據(jù)調(diào)度自動化系統(tǒng)設定的循環(huán)期限，PAS系統(tǒng)自動進入在線運行或離線運行方式，并按照不同運行方式下的計算程序來調(diào)取系統(tǒng)中的信號和數(shù)據(jù)，在經(jīng)過計算后將計算結(jié)果呈現(xiàn)在接線圖、列表中。若計算期間發(fā)生量測錯誤，也可以直接在軟件中采取屏蔽措施，避免錯誤數(shù)據(jù)參與計算，對計算結(jié)果產(chǎn)生影響。

結(jié)合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，對電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)運行期間的故障進行處理，應能夠以對調(diào)度自動化系統(tǒng)的升級改造為主要思路，通過安裝隔離裝置、采取隔離措施等方法，將故障問題與系統(tǒng)整體運行隔離開來，便于故障處理和系統(tǒng)運行。

結(jié)束語

綜上所述，電網(wǎng)運行期間，應加強對電網(wǎng)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)各類故障問題的關注和重視，采取有效的措施加以預防和及時處理。在明確電網(wǎng)自動化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)組成與配置情況的基礎上，應明確以往系統(tǒng)運行期間的常見故障及發(fā)生原因，以引進先進技術(shù)手段，改善自動化系統(tǒng)運行環(huán)境條件為目標，用于預防系統(tǒng)運行期間的各類故障，同時以故障仿真模擬系統(tǒng)，支持對故障問題的處理。

參考文獻

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