变电站综合自动化系统可靠性研究

变电站综合自动化系统可靠性研究
摘要：变电站综合自动化系统利用多种信息技术将变电站的所有设备都联合为
一个综合性比较强的整体，从而使多种设备的运行状态都在自动控制中，真正使
变电站实现智能化与现代化。

综合自动化系统的运用，使得变电站变电运行更加
安全可靠，电力系统所提供的电能质量也能得到保证。

在实际中，变电站在自动
化实现中广泛应用信息技术，所以信息技术利用中的缺陷也会对自动化系统可靠
性造成影响，相关人员在真正运用系统之前，还要对其可靠性进行分析。

关键词：变电站；综合；自动化系统；可靠性；
变电站自动化系统对设备实现的自动化功能有测量、监控以及保护通信等，
这些综合功能实现需要系统收集设备运行的所有信息，并且信息越齐全、准确，
设备受控效果就越显著。

本文主要针对变电站综合自动化系统可靠性进行研究。

一、变电站综合自动化系统的基本结构
1、分布式系统结构
变电站中的很多设备和计算机相连，在利用信息技术的同时，本身的运行信
息也会得到共享，从而使变电站整体都受到监控[1]。

所以共享资源网络应运而生，所有的功能设备会自动连接共享网络以实现分布式管理。

这种分布式结构资源共
享程度比较高，但在信息利用价值上会大打折扣，因为在信息传输中，会有抗电
磁干扰阻碍，综合自动化性能会因此而降低。

2、集中式系统结构
集中式系统结构主要突出“集中”二字，信息采集集中，信息计算和处理集中，而监控以及保护控制功能在同一时间分别完成，最后集中表现在系统的自动化程
度上。

这种结构也需要借助多台计算机，并且计算机的运算能力和运行能力要比
分布式结构强，而计算机之前的I/O结构只有经过拓展才能满足这种结构的信息
处理要求。

这种系统结构虽然能处理较多的信息，但管理任务不少，系统结构运
行所需要的引线也很多，计算机软件需要经过多次调试，整个系统才会成功运行，所以这种集中式系统结构还是比较麻烦的，可靠性不大，不是很受青睐。

3、分层分布式系统结构
集中式系统结构在集中处理信息时，需要多个环节不间断运行，同时这些环
节是没有容错机制的，所以一旦某个环节出现差错，后面环节处理结果也就没有
利用价值了。

而分层分布式系统结构就解决了这个问题，这种结构对变电站设备
等进行分层，使每一层都存在容错机制，如此故障产生的影响会大大减少，整体
结构的可拓展性与开放性也变得更高。

这种分层式和集中式不同，不需要太多的
引线，所以布置流程要简单许多。

变电站控制都是有层次的，按照层次不同对变
电站结构进行分层，这种分层分布式结构有两层式结构，也有三层式结构。

在这
两种结构中，除了变电站层和间隔层相同外，三层结构中还有通信层[2]。

变电站
层控制对象是全站，间隔层控制对象是就地单元。

这种分层结构在实现功能的同时，又不会对彼此造成干扰，所以这种结构会使系统运行更加可靠。

二、可靠性分析
变电站作为电能变换的主要场所，也是电网运行情况的重要监控点，所以变
电站自动化系统一定要可靠。

在自动化系统中，首先创建一个巨大的资源共享硬件，使不同功能的子系统能在该硬件上分享收集到的信息，然后硬件会对所有信
息进行整合，最后通过不同模式软件来再次应用在各子系统中，以实现某些功能，比如监控系统对全站的监控功能，继电保护系统对设备和线路的保护功能，信号
采集系统对全站信息的收集功能等。

由此可见，自动化系统都是通过信息收集处
理分析来保持其可靠性的，所以负责信息的通信结构成为系统可靠的影响因素。

通信结构基于网络，所以还要对网络可靠性进行分析。

分析对象不仅有拓扑
结构，还有其他因素，比如网络自我恢复能力，运行环境等[3]。

这些因素都要纳
入到可靠性分析中，分析结果才准确。

在实际分析中，相关人员选择的分析对象
往往不全面，只对拓扑结构进行抗毁性和生存性测度分析，虽然结果显示是可靠的，但在实际中还是会出现业务性能受影响的情况。

所以为了避免盲目评价，还
要从多角度入手进行可靠性分析。

无论是对通信网络部件进行分析，还是对其他因素进行分析，都是为了使网
络可靠性增加，这种可靠性主要表现在网络可行性与可用性上，所以可靠性分析
还是采用有效性测度，如此业务性能要求也能考虑进去，这种测度方式是将网络
看作流图。

网络部件失效是造成网络时延增加、堵塞情况增加等问题的主要原因，在网
络部件失效的前提下，还要对网络的可靠性进行分析，主要通过对网络有效性进
行计算得出是否可靠结论。

对网络部件失效图案出现的概率进行计算，可以成为
业务性能是否满足要求的判断依据。

网络部件失效图案会在子网络上表现出来。

子网络是由对应的网络组合出来的，该网络的线路和节点数量都是一定的。

用字
母P表示失效图案概率，网络有效性D的表达公式为：
D（N）= G（di）P（di）
G（di）有两种情况，一种是di大于或等于N的情况，这种情况下，G（di）
为1，另一种小于N情况下，G（di）为0。

如此便可以计算出网络有效性。

变电站自动化系统不仅实现了多项功能共同发挥的自动化，还实现了修复自
动化，所以不同时间所分析的系统可靠性指标也是不同的，随着时间变化，这些
指标也要发生改变[4]。

对自动化系统进行可靠性分析的指标也便不是唯一的，除
了可靠度外，还有失效密度函数、基本单元重要度以及基本单元模式重要度等。

后两者的分析对象为单元环节，相关人员可通过计算数值来对薄弱环节进行判断，进而进行改善。

比如在单元模式重要度计算上，如果计算值太大，说明该环节需
要进行改善。

在自动化系统可靠性分析中，经常会采用模型或试验法来对系统运行情况进
行模拟，如果模拟结果是可靠的，在实际中自动化系统可靠的程度也会高一些。

这种模拟方法有动态蒙特卡洛模拟法，这是可靠性评估常用方法。

变电站运用的
信息技术会越来越多，自动化程度也会越来越高，在可靠性评估上也就越来越难，所以还需要对评估方法进行研究。

结语
变电站综合自动化系统在未来会对更多的信息量进行提供和分析，集成控制
范围也会加大，所以通信网络的可靠性也要加强，多种电子式、智能式设备也要
不断得到完善和改进，使变电站运行更加规范可靠。

参考文献：
[1]李红，杨剑锋.基于故障树分析法的变电站自动化系统可靠性评估软件设计[J].自动化与仪器仪表，2016（02）：138-141.
[2]张建权.变电站综合自动化系统可靠性分析[J].科技风，2011（05）：48.
[3]雷宇，李涛.变电站综合自动化系统可靠性的定量评估[J].电力科学与工程，2009，25（06）：37-40.
[4]王世香.变电站综合自动化系统可靠性分析[J].西南交通大学，2016.。