摘要：变电站自动化系统是变电站的核心系统，自动化系统的稳定性与先进性对变电站及电网的影响深远，先进稳定的自动化系统不仅可以保证电力企业经济效率，而且能保证广大用电户利益。现代社会对电能供应的“安全、可靠、经济、优质”等各项指标的要求越来越高，对电力系统自动化技术也提出更高的要求。本文就电力系统自动化的界定、发展进程、新技术的应用三方面进行了详尽的论述，探讨了发展新技术对未来变电站自动化建设的深远影响。
关键词：电力系统 ；自动化； 厂站端；远传 ；遥测 ；电能量采集 ；GPS ；故障； 排除
1 电力系统自动化设备仿真系统
电力系统仿真系统包括电力系统数字仿真和电力系统实时数字仿真系统，这两个仿真系统均是建立在数字仿真的基础上的，数字仿真运用描述真实系统或对象的数学模型来代替系统或对象进行试验和研究，它将计算机科学、计算数学、控制技术及相关的专业应用集合为一体，是一种交叉的技术与学科，具有安全灵活、强劲的可控性、准确的可重复性、经济实用等优点。但是值得注意的是，可操作实用复杂及电力系统元件模型价格昂贵的缺点使得其在运行中存在一些问题。值得肯定的是其数字仿真理念的应用与实践，在此基础上推行新型的电力系统自动化设备数字仿真系统是顺其自然而又必要的。新型电力系统自动化设备数字仿真系统脱离了传统的物理模型动态实验室，满足了电力系统自动化设备大规模产品出厂试验的要求。作为一种电力系统专用实时仿真系统，它实现了对于被仿电力系统的动态监测。目前，新型电力系统自动化设备数字仿真系统主要有线路实时仿真系统与变压器实时仿真系统两种。
2 新型电力系统自动化设备数字仿真系统
后台控制系统。后台控制系统是仿真系统实现操作运行的控制系统，该系统由PC机组成，运用并行接口将后台控制系统与前台控制系统相连接，并实现数据信息的交换，主要功能是通过人机对话界面实现对于前台系统的控制。
前台控制系统。新型电力系统自动化设备数值仿真系统的核心是前台控制系统，在整个仿真系统中它担负着“承上启下”的桥梁作用，将后台控制系统与功率放大器相连接。在整个仿真系统中前台控制系统负责接收来自后台控制系统的数字、操作指令，运用光回路接收被试设备的控制命令及仿真系统断路器、刀闸等一次设备的状态命令，通过D/A变换将与后台控制系统中相对应的各种仿真数字信号组成的仿真系统模拟波形送至功率放大器，从而带动试验设备的运行，实现对于仿真试验的操作。
功率放大器。传统意义上的功率放大器是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载的放大器，主要运用于音响系统。在新型电力系统自动化设备数值仿真系统中的功率放大器与传统意义上的功率放大器有一定的重合部分，但相对而言它是一种更专业化的特种专用设备，必须具备良好的线性度、稳定性和高性能的频率特性，在整个仿真系统中，功率放大器将前台控制系统送来的模拟信号进行功率放大后再传输至被试设备与系统中。
模拟断路器。模拟断路器主要用于电力系统断电保护装置或成套继电保护屏的整组试验，可真实地模拟断路器的跳合闸时间。在新型电力系统自动化设备数字仿真系统中扮演者模拟实际断路器的角色，其功能形态与动作行为必须与实际断路器高度贴合。在仿真系统试验中执行仿真系统的操作命令或被试设备及系统的命令进行短路分合，并根据断路器的位置状态来改变仿真系统的拓扑结构。
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3 案例
某110kV变电站扩建工程竣工验收过程中，主站电能量采集系统无法采集108、260电表数据。该变电站电量终端服务器采用ERTU-2000C型远方电能量数据终端,有3条485总线，每条最多可下挂32块电表。这两块电表所在的第2条总线其余18块电表通信正常，初步怀疑为这两块电表故障。用测试软件EMTEST在电表485端口和ERTU总线根部均能正确读取这两块电表数据，再从ERTU的以太网口和维护口读取这两块电表数据均失败。推断问题可能在ERTU内部。ERTU的工作原理是：先将电表地址、所在总线、电表规约存入ERTU，并为每块电表分配一个“表号”，ERTU每15分钟按地址从电表采集数据，将得到的数据按表号上传主站。全站共52块电表，108、260两表的表号为51、52，位于最末。试将两表的表号与原先在49，50的电表调换，则108、260两表可以顺利采集，而表号改为51、52的电表无法采集，证实为ERTU内部缺陷。将表号51、52改为53、54以及更大的数，位于该表号的电表仍然无法采集；将108、260两表改回表号51、52，而表号49、50空置，则108、260两表可以采集，而表号53、54上的电表无法采集。说明表号51、52不是ERTU的采集盲区，而是ERTU的数据处理能力只达到50块电表。该站不具备负荷曲线功能的老式电表多达32块，因此不能将ERTU更换为采集容量更大但不具备数据存储功能的其他型号电量终端服务器，否则一旦出现通信中断，将无法追补老式电表数据。本着经济高效的原则，暂不采集10条未投运的10kV备用出线中的两块电表，将108、260两表补入前方表号。以后全部线路投运时可以考虑增购一台带存储功能的电量终端服务器用于更换。
4 案例
某500kV变电站值班员反映500kV GPS时钟频繁发出故障告警信号。现场检查发现“主钟”工作灯不亮，“备钟”工作灯间歇亮，两灯均不亮时，“故障”灯亮，同时向监控系统发故障告警信号。初步推断天线或500kV GPS时钟接收板故障。该站500kV、220kV各有一GPS时钟，二者的主钟接收天线互为对方的备钟接收天线。先对工作正常的220kV GPS时钟装置做如下实验：拆除时钟主钟天线的电缆，220kV GPS备钟工作正常；恢复主钟天线的电缆，拆除备钟天线的电缆，220kV GPS主钟工作正常。说明500kV GPS装置主钟、备钟天线均完好，应为接收板件故障。更换接收板后，上述故障消失，但该时钟装置频繁发生接近整分钟时归零的现象，即在某分59秒后时间跳变为2008年6月1日0时0分0秒。因故障时间极为规律，初步怀疑为CPU板内部程序问题。更换CPU板后，归零现象仍然存在，考虑存在以下可能：时钟在整分钟需进位时进程较多，因新板件耗电较多造成工作电压不够，进位进程不能启动，自动恢复到出厂设置。CPU正常工作电压应不低于5V，现场测得仅为4.7V，拆除几个备用对时模块后，将CPU工作电压升至5.1V，此时不再出现归零，说明确实因电压偏低引起故障。恢复备用对时模块，更换新电源板，使CPU工作电压稳定提高，观察一段时间后，500kV GPS时钟工作正常。这一连环故障的处理说明，虽然模块化的设计为故障查找带来了方便，但是排故不能“头痛医头，脚痛医脚”，分析故障仍然要有全局思想。
结束语
配电网与自动化系统存在的问题比较多，在日常运行当中常常出现故障，通过加强信息管理、安全管理以及电网改造等方式，降低由于故障所带来的损失，提高经济效益。
参考文献：
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[2]中华人民共和国国家电网公司.城市电力网规划设计导则[M].北京：中国电力出版社，2011（25）：158-159.
[3]毛传洲，周英树.城市配电系统自动化的规划[J].电网技术，2009（12）：296-297.
论文作者:燕子,郑强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/8
标签：电表论文; 系统论文; 电力系统论文; 故障论文; 控制系统论文; 功率放大器论文; 自动化设备论文; 《电力设备》2017年第36期论文;