电力系统故障模拟微机控制系统开发策略探究

王 振 段银环

（1.昌吉供电公司 运维检修部变电二次检修一班，新疆 昌吉831100；2.昌吉供电公司 经济技术研究所,新疆 昌吉831100）

0 前言

随着我国综合国力的不断提升，国内生产对于电力的需求日益增大，并且由于我国经济发展不均衡的现状，造成常常会出现较长距离的电力资源输送工程， 换句话说就是高压线路和超高压线路越来越多，因此对于高压输电线路和超高压输电线路的检测工作就显得尤为重要。 在日常的检测中，通常需要记录高压输电线路空载和负载时所产生的现象，并且要及时记录出现故障时的电力量，用此来检测高压输电线路和超高压输电线路的继电保护装置和自动检测装置的是否正常工作。 再者，电力资源是国家发展的重要资源，尤其是高压设备，不能出现短路或者其他事故， 否则会对社会经济发展带来严重的挫伤。 因此故障模拟系统就显得尤为重要，电力系统故障模拟系统能够有效的解决高压线路检测工作不容易操作的难题，通过动态的微机控制系统对于电路上产生的各种暂态数据进行分析处理，进而实现对于故障的防范和处理。

1 故障控制与分析系统的硬件构成

1）硬件系统主要微型计算机、输入设备和输出设备组成。 其中输入设备是由可以进行信号转换的调理板组成，外来信号经过信号转换装置输入到中央控制系统即监控计算机，然后通过可编程控制器也就是PCL 实现对电路故障的控制， 通过输出设备中的显示器和打印设备可以将故障处理的过程显示出来。中央计算机主要作用就是完成模拟系统的线路组成、 录波数据的整理、 故障数据的波形分析及处理。PCL 可编程控制器主要是辅助中央计算机对故障进行检测和控制，PCL 可以根据从计算机中输出的故障信号进行故障要素的设定，比如故障线路、故障类型等等。 信号转化器的主要作用就是将数字信号转变为计算机能够识别的电信号，具体来说是电压信号。 根据实际生产的经验，斗会在信号转化器上设计一个抗干扰的电路，主要是起保护的作用。 转化器主要是A/D 转换器和D/A 转换器组成。

2 故障控制与分析系统的软件构成

现阶段电力系统故障模拟微机控制系统的操作系统大部分选用微软的3.2 应用平台，通过LABVIEW 软件为工具进行开发研究。此工具软件主要是通过对于数据的采集和处理实现对电路的控制，与传统的编程工具软件不同，LabVIEW 通过图形将编程语言扩充到了可视范围，操作更为简便，功能更加完善和强大，电路系统的故障控制和分析完全可以通过利用此工具软件在客户端实现数据的整理和处理等各个方面的需求。故障控制与处理系统的软件部分主要包括系统初始化、简单及复杂故障设置、参数处理及录波分析几部分组成。 其中，系统初始化模块的主要作用就是完成接入设备的数据初始化、人工操作界面的初始化及设备原有参数的初始化设定功能。

1）对于故障控制系统而言，最重要的莫过于故障控制模块。 故障控制模块主要包括简单的故障设置与故障重复检测模块，其作用主要是通过既定程序对模拟电路进行简单的故障排查及检测。人工可以通过外接设备比如键盘等实现对故障控制电路的控制，通过鼠标选择较为重要的故障频发点，即线路的初始位置、中间位置和线路的尾端。故障控制系统内存有日常经验积累的十余种故障线路数据，一旦发生故障，故障控制系统就会根据故障数据与现存的数据进行对比，进而判断出故障类型和故障产生的位置。在计算机控制系统的主线路板上故障线路会出现颜色变化，进而提醒操作人员及时进行处理。此时，中央计算机也会同时向可编程控制器发出指令，可编程控制器就会根据中央处理器发出的指令进行故障控制， 比如设定故障检修的具体步骤，待中央处理器发出故障维修开始的指令后，实现对于电路系统故障的控制。

2）参数模块主要是控制整个模拟微机控制系统的数据参数，比如波形的长度和电压、电流数据等。 模拟微机控制系统的频率可以根据实际需要进行微调，通常情况下不能超过500ks/s，对于录波的长度可以根据具体的频率进行变动， 一般都会先录取一段时间的正常数据，一旦发生故障，操作人员可以通过事先录好的波形进行参考，根据电压与电流的变化才调整相关技术参数。参数模块与录波模块是相互依存的关系，录波模块的主要功能是对相关数据进行存储然后通过示波器显示出来，并自动完成对波形的分析处理。 现阶段故障控制系统有外部信号刺激启动和按键控制两种开启方式，录波功能开启后，中央计算机会想可编程控制器发出故障启动指令，可编程控制器按照既定程序进行故障处理和模拟故障。中央计算机按照基础频率及录波来分析故障数据，并将数据通过示波器显示出来，从而实现故障数据的动态监控，录波模块由波形分析与频谱分析模块组成，其中波形分析模块主要是将各种数据传送到示波器窗口，方便人工对故障数据进行监测，频谱分析模块主要是负责分析谐波的功率谱和相关数据。 微机监测系统主要作用就是模拟系统运行时的参数， 包括对于数据的采集、处理和显示等。 其主要元件还是中央计算机，在工业上通常是采用采集卡来实现对数据的采集和处理。

3 国内电网自动化发展概述

3.1 电网系统调度的自动化建设

在电网调度的自动化控制中， 首先要对电网的静态运行进行分析，并通过对电网调动系统进行仿真来检验其静态运行的效果，通过对电网调度自动化的仿真模拟， 进一步保障了电力资源的优化配置，实现了电厂电力的经济调度。 多年来我国电网调度自动化的发展，使得其在自动化建设的理论和实践中都取得了多项发展成果，为我国的电力系统的自动化建设作出了突出贡献，也逐渐成为我国电力系统建设中的重要组成部分。 在当下电网建设尤其是自动化系统的建设中，电网调度系统的自动化有效保障了电力系统的稳定性和安全性，使得我国的电力系统自动化发展能够达到国际化发展水平，并在国家各级电力部门及政府的科学调配下进一步完善调度机制，为我国的电力系统自动化发展奠定电网调度的稳固基础。

3.2 火力发电厂电力系统的自动化建设

我国大量的煤炭储备促进了火力发电站的发展，在火力发电厂的发展进程中， 科学技术的有效利用使得电力系统在建设中不断完善。在火力发电厂的发展中，电力设备由最初的人工操作，发展至现代化电力系统的自动化控制， 科学技术在其中的推动作用是不可或缺的。当下我国的火力发电厂电力的供给主要是通过大型火力发电机组的自动化运行得以实现，通过远程监控与控制，实现对火力发电机工作过程的有效控制，通过加强发电机组之间的系统耦合，实现对火力发电系统的进一步调控。 在火力发电站的自动化电力系统中，发电机的单元机组能够在自动化控制下完成机组的发电操作，机组的自动化控制还能对系统进行自动维护与检修，保证发电机组正常的电力供给。

4 总结语

电力系统故障模拟微机控制系统通过简单的电子元件就能实现对电力故障的模拟和监测，具有成本低操作简便的先天优势，而且整个过程安全。利用实验处理不仅能够实现对于电力系统正常运行时的各项数据和基本的物理现象，还能通过在模拟电路中设置各种故障，来观察故障发生时线路各点的具体数据，电力系统故障模拟微机控制系统符合当下各种继电保护装置的实际需求。

［1］肖红，王慧，范正林，潘贞存.电力系统故障分析[M].电力工业出版社，2012.

［2］王兆义.可编程控制器教程[M].机械工业出版社，2012.

［3］梁军，李新堂.动末实验室微机监控系统[J].电力系统级其自动化学报，2012.

［4］李仁俊.动态模拟发电机组的自动控制系统[J].山东工业大学学报，2012.