Typovi porushennia ta metody viddilky v systemakh avtomatyzatsiï pidstantsij

1. Структурна класифікація систем автоматизації підстанцій
1.1 Розподілена системна структура

Розподілена системна структура - це технічна архітектура, яка реалізує збор даних та контроль через співробітництво багатьох децентралізованих пристроїв та блоків керування. Ця система складається з кількох функціональних модулів, включаючи модулі моніторингу та зберігання даних. Ці модулі пов'язані через надійну мережу зв'язку та виконують операції автоматизації підстанції відповідно до передвизначеної логіки та стратегій керування.

У розподіленій структурі кожен модуль має незалежну оброблювальну потужність та функції прийняття рішень, що дозволяє автоматичне керування та діагностику виниклих несправностей в місцевому масштабі.

Однакож, ці модулі можуть в режимі реального часу завантажувати дані до центральної системи керування, і підстанцію можна централізовано керувати за допомогою віддаленої платформи моніторингу. У порівнянні з традиційними централізованими системами керування, розподілені системи мають більшу гнучкість та надмірність, що дозволяє ефективно уникнути впливу одиночних точкових відмов та покращити стабільність та надійність системи. Розподілена системна структура може підтримувати більш складні функції автоматизації, дозволяючи підстанціям гнучко реагувати на складні умови електричних мереж та забезпечуючи безпеку та стабільність постачання електроенергії.

1.2 Централізована системна структура

Централізована системна структура базується на центральному блоку керування, який керує та координує роботу різних пристроїв на підстанції через централізовану обробку даних та функції керування. Ця структура складається з центральної системи керування та інтелектуальних електронних пристроїв. Центральна система керування відповідає за отримання та обробку даних від різних пристроїв, та видавання команд відповідно до стратегій керування для досягнення єдиної системи керування та управління різними пристроями підстанції.

У централізованій системі всі функції моніторингу та керування концентруються в центральному блоку керування, а різні пристрої на підстанції пов'язані через швидку мережу зв'язку. Хоча ця структура має високу єдність та зручність в управлінні та обслуговуванні системи, оскільки всі процеси керування та прийняття рішень залежать від одного центрального системного комплексу, якщо центральна система вийде з ладу, це може призвести до втрати контролю або переривання роботи всієї підстанції, що в свою чергу впливає на безпеку та надійність електричної системи.

1.3 Ієрархічна системна структура

Ієрархічна системна структура - це архітектура, яка поділяє системні функції на декілька рівнів, де кожен рівень незалежно відповідає за конкретні завдання. Ця структура зазвичай включає чотири основні рівні: полевий рівень, рівень керування, рівень моніторингу та рівень управління. Обмін даними та координація керування відбуваються між кожним рівнем через швидку мережу зв'язку.Полевий рівень знаходиться внизу системи та зазвичай складається з інтелектуальних пристроїв та пристроїв релейної захисти на підстанції. Полевий рівень відповідає за основні операції, такі як збір електричних параметрів, моніторинг стану обладнання та проведення локального автоматичного керування.

Рівень керування розташований між полевим рівнем та рівнем моніторингу та зазвичай складається з віддалених термінальних одиниць (ВТО) та програмованих логічних контролерів (ПЛК). Рівень керування відповідає за отримання даних від полевого рівня та керування полевим обладнанням відповідно до логіки керування та стратегій операцій, таким чином завершуючи автоматизоване планування обладнання на підстанції.Рівень моніторингу знаходиться в верхньо-середній частині системи та зазвичай складається з системи SCADA. Рівень моніторингу відповідає за централізовану обробку та зберігання даних від рівня керування та полевого рівня, моніторинг операційного стану підстанції в режимі реального часу та надання функцій, таких як сигналізація та управління обладнанням.

Рівень управління знаходиться на вершині системи та зазвичай відповідає за комплексне управління та підтримку прийняття рішень на підстанції. Рівень управління надає функції, такі як загальний моніторинг та управління обслуговуванням електричної системи, для забезпечення координації роботи підстанції в рамках всієї електричної мережі.

2. Типові несправності в системах автоматизації підстанцій
2.1 Несправності мережі зв'язку

Мережа зв'язку системи автоматизації підстанцій відіграє ключову роль в сучасних електричних системах, відповідаючи за реалізацію реального часу передачі даних та обміну інформацією між різними пристроями. Однак, несправності мережі зв'язку можуть серйозно впливати на автоматичне керування та віддалений моніторинг підстанцій, що призводить до нестабільної роботи електричної системи.

Обладнання зв'язку може вийти з ладу через старіння або проблеми якості. Апаратні пошкодження комутаторів або маршрутизаторів можуть запобігати нормальній передачі даних, а відключення ліній передачі може призводити до переривання зв'язку. Проблеми з живленням також є важливим фактором апаратних відмов. Нестабільне живлення може запобігати нормальній роботі обладнання зв'язку.

У мережі зв'язку підстанцій електромагнітна інтерференція, що виникає під час роботи обладнання, може впливати на якість сигналів зв'язку, особливо для низькочастотних сигналів або бездротового зв'язку. Сильні електричні та магнітні поля, що генеруються високовольтним обладнанням в електричній системі, також можуть призводити до згасання або спотворення сигналів, що впливає на надійність передачі даних. Згасання сигналу на довгих лініях передачі також є поширеною проблемою, особливо при використанні кабельного зв'язку. Сигнал поступово послаблюється під час передачі, що може запобігати точному прийому даних на приймальному кінці.

2.2 Несправності збору даних

Збір даних в системі автоматизації підстанцій є основою для реалізації віддаленого моніторингу та управління розподілом. Система збору даних відповідає за отримання актуальних даних від різних пристроїв на підстанції та передачу їх до центральної системи керування або системи SCADA. Якщо збір даних відмоває, це може вплинути на нормальний роботу підстанції та навіть загрожувати безпеці електричної системи.

Система збору даних залежить від великої кількості апаратних пристроїв. Якщо ці пристрої вийдуть з ладу, збір даних не може відбуватися нормально. Повреждення або старіння датчиків може призводити до неточного вимірювання ключових параметрів, таких як струм або температура. Відмова живлення віддалених термінальних одиниць (ВТО) або інтелектуальних електронних пристроїв (ІЕП) може запобігати запуску пристроїв або призводити до їх зупинки, що впливає на передачу та збір даних.

Збір даних залежить від стабільної мережі зв'язку для передачі даних від полевих пристроїв до центральної системи керування. Якщо мережа зв'язку вийде з ладу, наприклад, відбудеться втрата сигналу або затримка передачі даних, це призведе до невдалого збору даних. Проблеми, такі як пошкоджені лінії зв'язку, аварійне обладнання мережі зв'язку або несумісність протоколів, безпосередньо впливають на надійність та актуальність передачі даних.

Якщо пристрої в системі збору даних не налаштовані правильно або не калібрувані, зібрані дані можуть бути неточними або втрачені. Якщо пристрої не налаштовані згідно з вимогами під час встановлення або не регулярно калібрувані пізніше, це також може призводити до помилок при зборі даних. Нормальна робота системи збору даних залежить від підтримки відповідної програмної платформи або програми. Якщо в програмному забезпеченні є діроки або несумісність версій, збір даних може не виконуватися належним чином.

2.3 Несправності хибних сигналів тривоги

У повсякденній роботі системи автоматизації підстанцій можна в реальному часі моніторити стан електричного обладнання та видавати сигнали тривоги, щоб своєчасно приймати відповідні заходи. Однак, хибні сигнали тривоги є одним з поширених типів несправностей в автоматизованих системах. Хибні сигнали тривоги можуть не лише впливати на нормальну роботу персоналу, але й призводити до витрат ресурсів та непотрібної інтерференції. У складних випадках це може призводити до неправильних аварійних реакцій.

Функція сигналізації системи автоматизації підстанцій зазвичай залежить від встановлених порогів. Якщо ці пороги занадто чутливі або не відповідають реальним умовам роботи, можуть часто виникати хибні сигнали тривоги. Великі коливання напруги або тимчасові зміни в обладнанні в певних умовах роботи можуть бути помилково визначені як несправності, що викликають сигнали тривоги. Тому, раціональне встановлення порогів є важливим для уникнення хибних сигналів тривоги.

Операційні помилки операторів також є поширеною причиною хибних сигналів тривоги. Під час налаштування системи або налагодження обладнання, помилки операторів можуть призводити до нерозумних умов сигналізації або викликати хибні сигнали тривоги. Якщо оператори не налаштовують систему згідно зі стандартними процедурами або не перевіряють параметри сигналізації при заміні обладнання, стан обладнання може не відповідати умовам сигналізації, що призводить до хибних сигналів тривоги.

3. Міри захисту від типових несправностей в системах автоматизації підстанцій
3.1 Вдосконалення системи керування апаратним обладнанням

Створення добре розробленої системи керування обладнанням є передумовою для запобігання апаратним відмовам. Підстанції повинні розробити детальні правила керування обладнанням на всьому життєвому циклі, включаючи закупівлі та обслуговування, щоб гарантувати, що кожен пристрій проходить строгий контроль якості та приймання перед встановленням та відповідає технічним вимогам при введені в експлуатацію. Однакож, для різних типів обладнання слід встановлювати спеціальні цикли обслуговування та стандарти перевірки, проводити регулярні перевірки та оновлення, щоб продовжити термін служби обладнання та зменшити відмови, викликані старінням або пошкодженням обладнання.

Друге, підстанції повинні посилити моніторинг та запис обладнання під час роботи. Шляхом реального часу моніторингу обладнання можна своєчасно виявити потенційні аварійні ризики. Використовуйте онлайн-систему моніторингу для постійного контролю стану роботи та ключових параметрів, таких як струм, автоматизованого обладнання підстанції, та передачі даних до центральної системи моніторингу. На цій основі проводьте регулярну діагностику аварій, записуйте детальні дані про роботу обладнання, формуйте історичні файли, щоб проводити прогнозування та аналіз аварій, ефективно виявляти аномальні зміни обладнання та приймати запобіжні заходи, щоб запобігти аваріям.

3.2 Регулярне обслуговування та технічне обслуговування
Регулярне технічне обслуговування повинно включати обслуговування програмного забезпечення системи автоматизації. Серцевиною системи автоматизації є комп'ютерна система моніторингу та програмне забезпечення керування. Стабільність їх роботи безпосередньо впливає на рівень автоматизації та здатність до діагностики аварій підстанції. Регулярно обслуговуйте програмне забезпечення, включаючи оновлення та оптимізацію операційної системи та алгоритмів керування, щоб забезпечити, що програмне забезпечення не буде "залишатися" або "закінчуватися" при виконанні складних операцій.Регулярне резервне копіювання також є важливим, оскільки воно може запобігти простою системи через пошкодження програми або втрату даних. Тому, регулярне резервне копіювання системи та дріб і відновлення даних є частиною роботи з обслуговування.

3.3 Реалізація методу виключення

Реалізація методу виключення потребує чіткого визначення симптомів несправності та детального запису. Оператори повинні швидко визначити прояв несправності на основі сигналів тривоги системи та показників роботи обладнання, та зрозуміти загальну ситуацію несправності. Якщо система втримує дані або відбувається затримка передачі, оператори повинні спочатку перевірити зв'язки зв'язку всіх частин системи, щоб гарантувати, що канал передачі даних не переривається. Через уважне спостереження можна виключити деякі очевидні причини несправностей, забезпечуючи, що подальша діагностика аварій буде більш цілямірованою.

Реалізація методу виключення повинна відбуватися в певній послідовності. Наприклад, при несправностях збору даних в системі автоматизації підстанції, спочатку перевірте обладнання збору, таке як датчики та трансформатори, щоб підтвердити їх стан роботи. Якщо обладнання збору в порядку, то подальше перевірте зв'язки зв'язку та протоколи передачі даних між пристроями. Якщо обладнання зв'язку та мережні зв'язки в нормі, то перевірте, чи правильні налаштування програмного забезпечення системи автоматизації, та чи є ненормальні налаштування або помилки програми. Нарешті, через крокове виключення, визначається джерело несправності. Цей метод ефективно зменшує область діагностики аварій, уникнувши сліпоти та витрати ресурсів.

4. Висновок

Отже, система автоматизації підстанції включає велику кількість пристроїв та технологій, з широким спектром системних несправностей, і високою складністю визначення та вирішення аварій. Однак, під час роботи системи автоматизації підстанції, деякі пристрої можуть вийти з ладу через фактори, такі як старіння та зміни зовнішнього середовища. Якщо ці аварії не будуть вчасно вирішені, це може призводити до пошкодження обладнання та зниження ефективності роботи системи, що збільшує витрати на обслуговування та ремонт. Тому, потрібні заходи, такі як вдосконалення системи керування апаратним обладнанням, проведення регулярного обслуговування та реалізація методу виключення, для покращення здатності виявлення та запобігання аваріям.