摘要：本文讨论了电力自动化系统的评价方法和评价标准，提出了可以直接或者间接的应用于发电厂、变电站自动化系统或电能计量系统的方式。建立一套完善的、科学的、操作性强的电力自动化系统测试体系和评价体系，可以促进电力自动化系统的设计、设备选择和设备维护等的发展。
关键词：电力自动化系统；故障分析方法；评价标准

本文首先阐述了电力自动化系统在发电厂、变电所的重要作用，运用故障树分析法对电力自动化系统的可靠性进行分析，建立一个有助于将系统故障率降到最低的故障树模型，通过计算得出电力自动化系统的可靠指标。在维护和设计电力自动化系统时，最重要的问题是提高系统的可靠性，最终促进电力自动化系统的运行维护。接着讨论了电力自动化系统的评价方法和评价标准。建立起一套完整的电力自动化系统需要各个部门共同的努力，有助于自动化体系的开发和设计，同时对电力自动化设备的选型和维护调试带来很大的好处。
1、电力自动化系统故障分析方法和检查方法
现代大型火力发电厂、变电所传输功率少者几十万兆伏安、多则达几百万兆伏安以上，而承担电力输送安全运行监控任务、实现电力生产的调度遥控遥调，传输大量遥测遥信的功能正是依靠电力神经中枢而完成的，可见电力自动化系统的重要性不言而喻。通常电力自动化系统故障分析方法和检查方法主要有五种。首先要对电力自动化系统有明确的认识：包括系统的组成部分、系统的子系统运作的原理、子系统的组成设备、不同设备的作用等。系统分析法就是指利用系统的综合性和相关性的原理分析电力自动化系统的故障。系统分析法的本质是逻辑推断法，即在知道了电力设备的作用之后，就可以分析出一旦设备失灵会带来的损失，由此当电力系统发生故障时，就可以知道是由哪个部分的设备造成的。排除法在本质上就是一种非此即彼的判断方法，这是由于电力自动化系统的复杂性所决定的。它还与变电所的设备相互联系。因此在对电力自动化系统故障进行分析时，应该首先使用排除法推断是与自动化设备相关的设备还是自动化设备本身发生了故障。如果操作断路器的时候产生位置信号不稳定的现象，没有准确反映出断路器的变位但是返校正确。可以使用系统分析法对这种情况进行分析。可以假设通道和主站是正常的，那么出现故障的地点就是在变电所。首先检查变电所断路器的触点位置是否正确，如果无论是在分闸或者合闸上断路器的位置触点状况始终没有改变，这就可以说明问题出现在位置触点上。假如电缆状态和位置触点的状态都正常，那么可以推断出问题出现在遥信区域，可以排除其他方面的故障。在判断母线接地信号是否正常时，首先运用系统分析法，判断是错误信号还是正确信号，如果是正确信号，那么可以判断出一定是变电所有单相接地信号的现象发生，如果是错误信号，就要分析出现故障的是与电力自动化系统相关的一、二次设备发生故障还是电力自动化系统本身发生问题。当电力自动化系统运行一段时间之后，就进入了稳定运行的阶段，在这个时期，设备本身发生故障，应该对设备电源进行检查，线路板接触不正常等现象也会导致设备电源损坏，最终导致自动化设备产生故障。无论是载波机、微机和RTU等设备，都有多个直流工作电压，即使其中一个产生不正常，都会导致自动化设备产生故障，所以应该认真的对电源进行检查。电力自动化系统通过数据通信使其功能得到充分的发挥，由于信号具有不可见的特点，可以通过毫伏表和示波器显示出来，在追踪信号是否显示正常时，也可以通过毫伏表和示波器进行检测，这是判断电力自动化系统故障位置的有效方式。
通过上述的四种方法已经找到了故障设备，但是由于设备的复杂性，想要尽快修复十分困难，所以可以采用换件法，换用备件，使系统在短时间内恢复正常的运行，之后再对有故障的设备进行修复。在RTU中使用STD的总线技术，一般在出厂时就带有备用的模板，一旦某个部件在运行过程之中发生故障，在作出正确判断之后可以及时更换模板使RTU恢复正常。电力自动化系统的可靠性是指一个在设定的时间之内，完成某项功能的能力，对电力自动化系统故障的可靠性进行评定，有助于系统进行维护。可以在对电力自动化系统故障进行分析时，引入可靠性的故障树分析法。故障树的分析法指的是在电力自动化系统发生故障的所有直接原因和间接原因之间，建立一个有内在联系的逻辑关系，并且使用逻辑图形，即用故障树的形式对系统故障进行表示。电力自动化系统发生故障的直接原因和间接原因包括：软件因素、硬件因素、人为因素和环境因素等。可靠性的故障树分析法将电力自动化系统发生故障或者其他的事件用形象的图形表示出来。在故障树中，通过使用一些逻辑符号，联系起多个或者一个顶事件和一个底事件。故障树中的顶事件指的是严重的危害电力自动化系统安全的故障。故障树的底事件指的是一般的人为操作失误或者局部零件的故障。在建造故障树的过程之中，要寻找到导致电力自动化系统的不同因素和电力自动化系统故障之间的逻辑关系，并使用图形符号，将实际系统的故障所有可能的组合以及传递的内在关系使用抽象的方式表示出来。构造故障树主要有以下几个步骤：首先明确定义故障树中发生的事件，即对电力自动化系统故障做出明确的判断（如断路器状态信号不正确、监控点电气运行参数显示不正常、考察点电力电量不平衡率超出允许误差等）。在对电力自动化系统故障做出判断之后，确定顶事件为对系统安全有重大危害的事件。制定合理的边界条件，即找出故障树的适用范围。按照从上到下的层次逐渐建造故障树。从顶部事件开始建造，使用逻辑符号表示可能导致系统发生故障的中间事件和各个事件之间的逻辑关系，仔细分析每一个可能产生的逻辑，最后将事件逐一输入。具体化的描述抽象的事件，保证故障树可以有效的向下发展，将间接的抽象的事件用同层次的具体的直接的事件代替，直到全部都是底事件为止。在构造好故障树之后，使用定量分析和定性分析的方法，对故障树进行数学描述。当已知电力自动化系统各个部分的失效度之后，可以使用故障树分析方法得出关于整个电力自动化系统的总体失效度，最终算出电力自动化系统的有效度。电力自动化系统由终端系统、连接主站以及数据通讯网络组成的一个复杂的系统，在运用故障树模型对电力自动化系统进行定量分析和定性分析时，可以将影响较小的变电所排除在考虑范围之外，以减少系统的复杂程度，只计算对电力自动化系统有较大影响的发电厂和变电站。在建造故障树的时候，可以根据电力自动化系统各个部分之间的关系和网络结构。常见的导致电力自动化系统故障的原因主要有路由器发生故障、RTU故障、主站的系统故障、通讯线路发生故障和计算机系统发生故障。可以在确认了这些故障的基础上，利用故障树建立起电力自动化系统的故障模型，对最小的路集或最小的割集进行定量分析和定性分析。
2、评价电力自动化系统时存在的认识误区
随着计算机技术的飞速发展，为电力自动化系统的实现提供了强有力的支持，但是同时也为应用和设计的技术人员提出了很大的难题。如果在工作中不使用最先进的计算机设备，那么很容易在短时间内落后。如果在工作中使用最先进的计算机设备，如果在发展之中受到淘汰，会给企业带来很大的损失，同时因为高新技术发展过程中的不稳定性给电力自动化系统的运行带来风险。虽然选择使用先进的计算机设备具有一定的风险，但是如果选择使用已经过时的计算机系统，或者选择不能支持数据运行的计算机，都会对电力自动化系统的长期稳定运行带来巨大的危害，所以应该从源头上避免重视硬件轻视软件这种意识。电力自动化系统的应用人员和设计人员如果缺乏专业知识，或者缺乏对系统整体的认识，只对某一部分的开发或维护比较熟悉，那么在对系统性能进行评价时很容易发生重视局部而轻视另一部分的现象，最终不能对电力自动化系统从整体上进行及时准确的把握。电力自动化系统的核心部分比人机更为重要。之所以会产生这样的误区是因为电力自动化系统在使用过程之中需要通过人机与使用人员接触。人机界面可以针对不同的实际需求及时的进行补充和修改，但是系统的核心部分很难进行修改。还有一些重视外观轻视质量、重视名气轻视实质、重视产品轻视服务的现象，都应该在具体的工作之中避免发生。在评价电力自动化系统时，也要对非技术方面的内容进行考虑。这些非技术因素的内容主要包括：系统生产者在管理企业时的管理理念、质量监管体系、对应用对象的熟悉程度、对应用现场的把握程度、对本行业未来发展的预测程度、对行业发展趋势的熟悉程度。同时还要综合的考虑其所提供的培训、项目管理、资料档案和售后服务等，这些非技术性的因素同样会对电力自动化系统的长期稳定的运行产生重要的影响。在生产电力自动化设备时，要做好产品质量的监管工作，严格监督生产过程之中的每个步骤和每个工艺。
3、建立电力自动化系统测试评价体系的难点
在实际工作之中，电力自动化系统配置不是完全相同的，因此没有一个评价体系可以对全部的电力自动化系统配置进行评价。所以应该建立一套完善的电力自动化系统配置模型，通过精密的计算，确定出适合普遍使用的技术参数。最后需要综合考虑依据不同的模型而设置的参数，尽量避免参数分散性过大的问题。随着计算机技术的不断发展，计算机软件设计平台和软件的开发平台以及计算机硬件的配置参数都在发生巨大的变化。一个标准的参数在制定后不久可能就需要进行调整。如果长期没有对参数进行调整，很可能出现实际的技术水平和参数不适应的状况，这就失去了参数对电力自动化系统进行评价的指导意义。但是如果对参数频繁的调整，会增大工作人员的工作量，而且使应用人员很难适应参数的变化，最终对工作产生厌恶情绪。所以要根据新产品和新技术的发展制定参数变化的合理周期。要在容易操作、实用性强和客观性的基础上，建立完善的电力自动化系统测试评价体系。在标准的设备环境下对各个技术指标进行详细的分析，再结合系统具体的要求和配置，将实际系统和标准系统之间的差异及时的测试出来。在对电力自动化系统进行整体的评价时，要从以下几个方面着手：是否在系统中使用了先进、主流和成熟的平台和技术，在系统建设的过程中是否严格遵守国际标准、行业标准和国家标准，电力自动化系统是否具备稳定性、灵活性、安全性、开放性、可管理性、可靠性和可扩充性。建立起一个适用于我国具体国情的电力自动化系统测试评价体系。减少我国电力自动化系统开发和应用的周期，降低开发应用系统时的成本，使应用的系统不断简化，对投资的资本有效使用，减少系统在初期建设过程之中投入的资本，减少设备在维护和升级过程之中使用的费用，在保证技术的稳定性、连续性和可靠性的基础上，使电力自动化系统的应用水平和生命力得到显著的提高。电力自动化系统的结构分为物理结构和逻辑结构。电力自动化系统中使用中间件的技术，最终实现一体化的平台，在设计的过程之中使用分层分布的技术。减少不同的系统产生的接口，避免信息孤岛的出现，从根本上避免电力自动化系统故障的发生。在电力自动化系统产品化程度方面，使用成熟的产品对系统进行监控。不能将监控产品作为样机使用。要记载运行状况和可靠性等方面的原始测试记录，全方面的考虑质量和工艺之间的关系。同时，也要综合的考虑机械结构外观，一个产品给用户的第一印象是通过机械结构实现的，要在考虑其美观性、协调性、牢固性的同时，综合考虑机械产品的灵活操作性和密封性。系统硬件方面的基本参数指标要根据科技的不断发展做出及时的调整。尤其要对支持软件做出不断的调整。作为电力自动化系统的重要部分，供应商应该在开发和设计的过程中充分体其自主性。自主性的设计和开发主要通过：数据库、图画编辑、模拟盘通信、报表编辑、任务调度、任务管理、人机界面、系统运行监测等方面体现。SCADA软件是人机界面的一部分，直接面向使用的客户，它最少要包括据采集、其它系统通信、数据处理、状态监视、事件顺序记录、事件处理、计算统计、数据计算、显示打印、报警控制、累计、调节、事故记录、事故追忆、历史数记录、数据查询、数据修改和机网络通信接口等部分。电力自动化系统的结构影响着系统的稳定性和可扩充性。必须保持电力自动化系统物理结构和逻辑结构的通畅和清晰。目前，大多数企业采用客户机和服务器结构或者浏览器和服务器结构，要及时的对系统的内部结构进行分析。对电力自动化系统的关键设备应该考虑其冗余结构和相对应的切换机制，尤其是在接口的部分也要有一定的可扩充部分。对电力自动化系统进行开放性、稳定性、方便性、可靠性和安全性测试，着重于系统开放性的测试，例如电力自动化系统是否采用了具有开放性的软件和硬件平台，与其他系统的相互联系是否容易实施，用户在使用的过程之中是都具有自行设计的功能，以保证可以使新功能轻松的连入，在图形、进程管理、数据库、人机页面和内部通信上是否有应用接口。对电力自动化系统进行稳定性测试时，可以在系统投入运行之后，连续在设定的工作状态之下运行三个月。在这个过程之中，要确认电力自动化系统正常运行，将在可靠性和实时性两方面的故障降到最低。对电力自动化系统进行的针对性测试主要是检测系统是否可以正常的使用和操作、是否能够简便的进行控制和监测、是否易于管理和维护。尤其是对那些关键的操作，要反复的进行测试。在一些极端的运行条件下，要对电力自动化系统进行可靠性测试。在对边界条件充分了解的基础之上，使系统在强干扰、极端条件下连续的运行，要对极端运行条件下的各项指标进行重复性的测试。标准的系统配置和实际应用的系统之间通常存在着很大的差异，所以在对电力自动化系统进行检测时，只能对实际应用的系统进行相近的检测，然后通过对比配置差异的大小来评价在实测的数据中的误差状况。在上述的测试过程之中，一定会产生误差，那么将误差控制在一定的范围之内，就显的尤为重要。最大限度的减少在评价体系之中的主观性差异。由于电力自动化系统的测试评价体系中，一部分项目，例如人机界面等，通常需要测试人员的主观判断来进行检测。不同的测试人员往往会产生人为偏差，因此减少总体测试评价中主观性的影响十分重要。
4、结论
在维护和设计电力自动化系统时，最重要的问题是提高系统的可靠性，本文首先阐述了运用故障树分析法对电力自动化系统的可靠性进行分析，建立一个有助于将系统故障率降到最低的故障树模型，通过计算得出电力自动化系统的可靠指标，最终促进电力自动化系统的运行维护。着重讨论了电力自动化系统的评价方法和评价标准。建立起一套完整的电力自动化系统需要各个部门共同的努力，有助于自动化体系的开发和设计，同时对电力动化设备的选型和维护调试带来很大的好处。
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