Често срещани грешки и решения в системите за автоматизация на подстанции

1. Структурна класификация на системите за автоматизация на подстанции
1.1 Разпределена системна структура

Разпределената системна структура е техническа архитектура, която осъществява събиране на данни и контрол чрез съвместната работа на множество децентрализирани устройства и контролни единици. Тази система е съставена от множество функционални модули, включително единици за мониторинг и съхранение на данни. Тези модули са свързани чрез надеждна комуникационна мрежа и изпълняват операции за автоматизация на подстанцията според предварително зададена логика и стратегии за контрол.

В разпределена структура всеки единичен елемент разполага с независима обработваща мощност и функции за вземане на решения, което позволява автоматичен контрол и диагностика на повреди в местен мащаб.

Едновременно тези единици могат да качват данни в реално време до централна система за управление, а подстанцията може да бъде управлявана централизирано чрез дистанционна платформа за мониторинг. В сравнение с традиционните централизирани системи за управление, разпределените системи имат по-голяма гъвкавост и резервираност, което може ефективно да избегне влиянието на повреди в една точка и да подобри стабилността и надеждността на системата. Разпределената системна структура може да поддържа по-сложни функции за автоматизация, позволявайки на подстанциите да реагират гъвкаво в лицето на сложни електроенергийни мрежи и да гарантират безопасността и стабилността на доставката на енергия.

1.2 Централизирана системна структура

Централизираната системна структура приема централна контролна единица като ядро и управлява и координира работата на различните устройства в подстанцията чрез централизирана обработка на данни и функции за управление. Тази структура се състои от централна контролна система и интелигентни електронни устройства. Централната контролна система е отговорна за приемане и обработка на данни от различните устройства и издържане на команди в съответствие със стратегии за управление, за да се постигне единен контрол и управление на различното оборудване в подстанцията.

В централизирана система всички функции за мониторинг и управление са концентрирани в централната контролна единица, а различните устройства в подстанцията са свързани чрез високоскоростна комуникационна мрежа. Въпреки че тази структура има висока единство и удобство в управлението и поддръжката на системата, тъй като всички процеси за управление и вземане на решения зависят от една централна контролна система, в случай на повреда на централната система, това може да доведе до загуба на контрол или прекъсване на работата на цялата подстанция, което ще окаже влияние върху безопасността и надеждността на електроенергийната система.

1.3 Иерархична системна структура

Иерархичната системна структура е архитектура, която разделя функциите на системата на множество нива, при което всяко ниво независимо е отговорно за конкретни задачи. Тази структура обикновено включва четири основни нива: полево ниво, контролно ниво, ниво за мониторинг и ниво за управление. Разменянето на данни и координацията на управлението се извършват между всеки два нива чрез високоскоростна комуникационна мрежа.Полевото ниво е най-ниското в системата и се състои главно от интелигентни устройства и устройства за релейна защита в подстанцията. Полевото ниво е отговорно за основни операции като събиране на електрически параметри, мониторинг на състоянието на оборудването и изпълнение на местен автоматичен контрол.

Контролното ниво се намира между полевото ниво и нивото за мониторинг и се състои главно от дистанционни терминални единици и програмируеми логически контролери. Контролното ниво е отговорно за получаване на данни от полевото ниво и управление на полевото оборудване в съответствие с логика за управление и операционни стратегии, за да се изпълни автоматизираното планиране на оборудването в подстанцията.Нивото за мониторинг се намира в горната средна част на системата и обикновено се състои от система за наблюдение, контрол и събиране на данни (SCADA). Нивото за мониторинг е отговорно за централизирана обработка и съхранение на данни от контролното и полевото ниво, реално време мониторинг на състоянието на работа на подстанцията и предоставяне на функции като аларми и управление на оборудването.

Нивото за управление е най-високото в системата и е главно отговорно за комплексното управление и подкрепа за вземане на решения на подстанцията. Нивото за управление предоставя функции като общ надзор и управление на поддръжката на електроенергийната система, за да се гарантира координираната работа на подстанцията в цялата електроенергийна мрежа.

2. Често срещани повреди в системите за автоматизация на подстанции
2.1 Повреди в комуникационната мрежа

Комуникационната мрежа на системата за автоматизация на подстанцията играе ключова роля в съвременните електроенергийни системи, отговаряща за реализацията на реално време прехвърляне на данни и споделяне на информация между различните устройства. Обаче, повреди в комуникационната мрежа могат сериозно да засегнат автоматизираното управление и дистанционния мониторинг на подстанциите, водейки до нестабилна работа на електроенергийната система.

Комуникационното оборудване може да се повреди поради остаряване или качествени проблеми. Хардуерни повреди на свичове или рутери могат да попречат на нормалното прехвърляне на данни, а прекъсване на връзките за пренос може да доведе до прекъсване на комуникацията. Проблеми със запитването също са важна причина за хардуерни повреди. Нестабилно запитване може да попречи на комуникационното оборудване да работи правилно.

В комуникационната мрежа на подстанциите, електромагнитната interferencia, генерирана при работата на устройствата, може да засегне качеството на комуникационните сигнали, особено за нисковикови сигнали или безжична комуникация. Силните електрически и магнитни полета, генерирани от високонапрегнатото оборудване в електроенергийната система, също могат да причинят затихване или искажение на сигнала, засягайки надеждността на преноса на данни. Затихването на сигнала в дългопътни линии за пренос също е често срещан проблем, особено при използване на кабелна комуникация. Сигналът постепенно се ослабява при пренос, което може да попречи на приемащия край да приема точно данните.

2.2 Повреди в събирането на данни

Събирането на данни в системата за автоматизация на подстанцията е основа за реализацията на дистанционен мониторинг и управление. Системата за събиране на данни е отговорна за получаване на реално време данни от различните устройства в подстанцията и прехвърлянето им към централната контролна система или SCADA система. Ако събирането на данни се провали, това може да засегне нормалната работа на подстанцията и дори да застраши безопасността на електроенергийната система.

Системата за събиране на данни разчита на голям брой хардуерни устройства. Ако тези устройства се повредят, събирането на данни не може да продължи нормално. Повреди или остаряване на сензори може да доведе до неточни измервания на ключови параметри като ток или температура. Прекъсване на запитването на дистанционни терминални единици (RTU) или интелигентни електронни устройства (IED) може да попречи на устройствата да стартират или да ги принуди да спрат работа, което ще засегне преноса и събирането на данни.

Събирането на данни зависи от стабилна комуникационна мрежа, за да пренесе данни от полеви устройства до централната контролна система. Ако комуникационната мрежа се повреди, например при загуба на сигнал или забавяне в преноса на данни, това ще доведе до провал на събирането на данни. Проблеми като повредени комуникационни линии, дефектно сетьово оборудване или несъвместими протоколи ще засегнат директно надеждността и реалното време на преноса на данни.

Ако устройствата в системата за събиране на данни не са правилно конфигурирани или калибрирани, събраните данни могат да бъдат неточни или загубени. Ако устройствата не са конфигурирани с параметри според спецификациите при инсталация или не се калибрират регулярно по-късно, това също лесно може да доведе до грешки в събирането на данни. Нормалната работа на системата за събиране на данни зависи от подкрепата на съответната софтуерна платформа или програма. Ако има пробела в софтуера или несъвместимост на версии, събирането на данни може да не се изпълни правилно.

2.3 Повреди от лъжливи аларми

В ежедневната работа на системата за автоматизация на подстанцията, тя може да мониторира състоянието на електроустановките в реално време и да издава сигнали за тревога, така че да могат да бъдат предприети своевременни мерки. Обаче, лъжливите аларми са една от често срещаните видове повреди в автоматизираните системи. Лъжливите аларми не само могат да засегнат нормалната работа на персонала, но и да доведат до изразходване на ресурси и ненужно вмешателство. В тежки случаи, те дори могат да доведат до неправилни действия в извънредни ситуации.

Функцията за тревога на системата за автоматизация на подстанцията обикновено зависи от зададени прагове. Ако тези прагове са зададени прекалено чувствително или не съответстват на реалните условия на работа, може да се появи често срещана лъжлива тревога. Големи колебания на напрежението или временни промени в оборудването при определени условия на работа могат да бъдат объркани с повреди, което активира тревогата. Следователно, разумно задаване на прагове е важно за избягване на лъжливи тревоги.

Оперативни грешки от страна на операторите също са честа причина за лъжливи тревоги. По време на конфигуриране на системата или настройка на оборудването, грешки от страна на операторите могат да доведат до неразумни условия за тревога или да активират лъжливи тревоги. Ако операторите не конфигурират системата в съответствие със стандартни процедури за работа или не пре-калибрират параметрите за тревога при замяна на оборудването, състоянието на оборудването може да не съответства на условията за тревога, което води до лъжливи тревоги.

3. Мерки за справяне с често срещани повреди в системите за автоматизация на подстанции
3.1 Подобряване на системата за управление на хардуерното оборудване

Създаването на добре установена система за управление на оборудването е предпоставка за предотвратяване на хардуерни повреди. Подстанциите трябва да формулират подробни спецификации за управление на целия жизнен цикъл на оборудването, включително закупуване и поддръжка, за да се гарантира, че всяко устройство преминава през строга проверка на качеството и приемане преди инсталация и отговаря на техническите изисквания при влизане в употреба. Едновременно, за различните видове оборудване, трябва да се установят специални цикли за поддръжка и стандарти за проверка, с периодични проверки и актуализации, за да се удължи срокът на употреба на оборудването и да се намалят повредите, причинени от остаряване или повреди на оборудването.

Освен това, подстанциите трябва да усилят мониторинга и записването на оборудването по време на работа. Чрез реално време мониторинг на оборудването, потенциалните опасности за повреди могат да бъдат открити навреме. Използвайте онлайн система за мониторинг, за да наблюдавате постоянно състоянието на работа и ключовите параметри като ток на оборудването за автоматизация на подстанцията и да пренасяте данните до централната система за мониторинг. На тази основа, извършвайте регулярна диагностика на повреди, записвайте подробни данни за работа на оборудването, формирайте исторически архиви, за да се проведе прогноза и анализ на повредите, да се идентифицират ефективно аномални промени в оборудването и да се предприемат профилактични мерки, за да се предотвратят повреди.

3.2 Регулярна поддръжка и обслужване
Регулярната поддръжка трябва да включва поддръжка на софтуерната система на автоматизираната система. Основната част на автоматизираната система е компютърната система за мониторинг и контролен софтуер. Стабилността на тяхната работа直接影响翻译的完整性，我将继续完成剩余部分的翻译：

3.2 Редовна поддръжка и обслужване
Редовната поддръжка трябва да включва поддръжка на софтуерната система на автоматизираната система. Основната част на автоматизираната система е компютърната система за мониторинг и контролен софтуер. Стабилността на тяхната работа直接影响了变电站自动化水平和故障诊断能力。定期维护软件系统，包括更新和优化操作系统和控制算法，以确保在处理复杂操作时软件不会出现“故障”或“崩溃”。定期备份工作也至关重要，因为这可以防止由于程序损坏或数据丢失导致的系统停机。因此，定期系统备份和数据恢复演练是维护工作的一部分。

3.3 实施排除法

实施排除法需要明确故障症状并进行详细记录。操作员应根据系统报警和设备性能快速识别故障表现，并了解故障的基本情况。如果系统出现数据丢失或传输延迟，操作员应首先检查系统的各个通信链路，确保数据传输通道未中断。通过仔细观察，可以排除一些明显的故障原因，使后续的故障排查更具针对性。

排除法的实施需要遵循一定的步骤。以变电站自动化系统中的数据采集故障为例，首先检查采集设备本身，如传感器和变压器，确认这些设备的运行状态。如果采集设备正常，进一步检查设备之间的通信连接和数据传输协议。如果通信设备和网络连接正常，则检查自动化系统的软件设置是否正确，是否有异常配置或程序错误。最后，通过逐步排除，最终确定故障源。这种方法有效缩小了故障排查范围，避免了盲目检查和资源浪费。

4. Заключение

总之，变电站自动化系统涉及大量设备和技术，系统故障种类繁多，故障定位和处理复杂度高。同时，在变电站自动化系统的运行过程中，一些设备可能会因老化和外部环境变化等因素而发生故障。如果不及时处理这些故障，可能导致设备损坏和系统运行效率降低，从而增加维护和修理成本。因此，需要采取完善硬件设备管理系统、定期维护工作和实施排除法等措施，提高故障检测和预防能力。

3.2 Редовна поддръжка и обслужване

Редовната поддръжка трябва да включва поддръжка на софтуерната система на автоматизираната система. Основната част на автоматизираната система е компютърната система за мониторинг и контролен софтуер. Стабилността на тяхната работа直接影响了变电站自动化水平和故障诊断能力。定期维护软件系统，包括更新和优化操作系统和控制算法，以确保在处理复杂操作时软件不会出现“故障”或“崩溃”。定期备份工作也至关重要，因为这可以防止由于程序损坏或数据丢失导致的系统停机。因此，定期系统备份和数据恢复演练是维护工作的一部分。

3.3 Прилагане на метода на елиминиране

Прилагането на метода на елиминиране изисква ясно дефиниране на симптомите на повредата и детайлно записване. Операторите трябва бързо да идентифицират проява на повредата на основата на системни аларми и производителност на оборудването, и да разберат основната ситуация на повредата. Ако системата изпитва загуба на данни или забавяне в преноса, операторите трябва първо да проверят комуникационните връзки на всички части на системата, за да се гарантира, че каналът за пренос на данни не е прекъснат. Чрез внимателно наблюдение, някои очевидни причини за повреда могат да бъдат елиминирани, осигурявайки, че последващата диагностика на повреди е по-целенасочена.

Прилагането на метода на елиминиране трябва да следва определени стъпки. Например, при повреди в събирането на данни в системата за автоматизация на подстанцията, първо, проверете самото събиращо оборудване, като сензори и трансформатори, за да потвърдите работата на тези устройства. Ако събиращото оборудване е в ред, после проверете комуникационните връзки и протоколи за пренос на данни между устройствата. Ако комуникационното оборудване и мрежовите връзки са нормални, тогава проверете дали софтуерните настройки на автоматизираната система са коректни и дали има аномални конфигурации или грешки в програмата. Накрая, чрез стъпково елиминиране, се определя окончателно източникът на повредата. Този метод ефективно ограничава обхвата на диагностика на повреди, избягвайки слепи проверки и изразходване на ресурси.

4. Заключение

Обобщавайки, системата за автоматизация на подстанцията включва много устройства и технологии, с широк разнообразие на системни повреди, и висока сложност в локализацията и обработката на повреди. В същото време, по време на работа на системата за автоматизация на подстанцията, някои устройства може да се повредят поради фактори като остаряване и промени във външната среда. Ако тези повреди не се обработят навреме, това може да доведе до повреда на оборудването и намалена ефективност на работата на системата, увеличавайки разходите за поддръжка и ремонт. Следователно, са необходими мерки като подобряване на системата за управление на хардуерното оборудване, провеждане на редовна поддръжка и прилагане на метода на елиминиране, за да се подобри способността за детектиране и предотвратяване на повреди.