探討變電運(yùn)行自動(dòng)化系統(tǒng)的問(wèn)題及對(duì)策

文／宜昌供電公司調(diào)度通信中心 呂偉／

0 前言

電，一種長(zhǎng)時(shí)間、大范圍、高集中使用的清潔能源，在為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的同時(shí)，自身也面臨著一系列問(wèn)題。電力資源在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)損耗現(xiàn)象，再加上我國(guó)幅員遼闊，電力損耗問(wèn)題已經(jīng)成為影響電力輸送的重要因素，同時(shí)電力資源的危險(xiǎn)性也要求在電力工作中要加大科技投入，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動(dòng)化，減少人員的操作量。要解決好這些問(wèn)題，首先要了解電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的主要內(nèi)容，電力系統(tǒng)一般包括發(fā)、變、輸、配四個(gè)環(huán)節(jié)[1]，每一個(gè)環(huán)節(jié)都關(guān)系到電力資源的正常、安全使用，電力系統(tǒng)自動(dòng)化是指電力能源在從無(wú)到有，再到使用的具體過(guò)程中，借助現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)控制中心自動(dòng)化、電廠自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、配電自動(dòng)化和電力資源管理自動(dòng)化等。這些自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)都要依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大力支持。變電站系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)可以幫助國(guó)家減少電力資源在傳輸過(guò)程中的浪費(fèi)，還可以減少員工數(shù)量，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)變電站系統(tǒng)的自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)電力資源的低能耗輸送，保證了能源供應(yīng)、國(guó)家能源安全和廣大居民的正常生活[2]。當(dāng)前，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地電系統(tǒng)的各級(jí)變電站中，在實(shí)際運(yùn)行中，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)充分發(fā)揮了技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，依靠變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)換代、提高了變電站的自動(dòng)化程度，同時(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、智能操作管理、調(diào)度自動(dòng)化，為建設(shè)無(wú)人值班變電站的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)打下了基礎(chǔ)。然而，在變電站系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，有些問(wèn)題甚至已經(jīng)影響到了變電站的安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。因此，必須依靠現(xiàn)代科技，采取措施，保障電力的正常供應(yīng)。

1 變電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題

1.1 后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)問(wèn)題

目前，陜西省地方電力系統(tǒng)縣級(jí)變電站基本上都采用了后臺(tái)監(jiān)控機(jī)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以大大簡(jiǎn)化人力勞動(dòng)，但是由于設(shè)備的更新?lián)Q代跟不上，對(duì)軟件的升級(jí)和后期的維護(hù)無(wú)法保障，加之人員培訓(xùn)不到位，這些嚴(yán)重影響著后臺(tái)機(jī)正常功能的發(fā)揮，有的甚至不能滿足日常工作的需要，同時(shí)，電力系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不間斷、超周期運(yùn)行，以及系統(tǒng)軟件更新不及時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行中，已經(jīng)多次出現(xiàn)了后臺(tái)監(jiān)控機(jī)由于人為和監(jiān)控機(jī)本身等原因?qū)е孪到y(tǒng)癱瘓不能正常工作的情況，在陜西省地方電力系統(tǒng)有的變電站一年內(nèi)就發(fā)生事故數(shù)次，這些原因多由人為因素引起，嚴(yán)重影響了變電站的整體運(yùn)行。

（1）硬件設(shè)備問(wèn)題

硬件問(wèn)題是當(dāng)前面臨的主要客觀問(wèn)題，由于后臺(tái)監(jiān)控機(jī)要求實(shí)時(shí)運(yùn)行，處理的數(shù)據(jù)量比較大，響應(yīng)速度快，而且處在強(qiáng)電磁環(huán)境，所以一般普通計(jì)算機(jī)無(wú)法滿足要求，必須選擇高性能工控機(jī)。高性能工控機(jī)能夠在強(qiáng)電磁環(huán)境工作，抗干擾性能強(qiáng)，能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行，硬件設(shè)備工作穩(wěn)定性好，能夠滿足變電站后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。目前在一些縣局為了貪圖便宜省事，在變電站使用商用機(jī)、家用機(jī)和其它計(jì)算機(jī)，這是萬(wàn)萬(wàn)不可取的。這已經(jīng)造成了許多后臺(tái)機(jī)損壞的情況，后臺(tái)機(jī)損壞不但影響正常供電，還嚴(yán)重影響人民生活。而對(duì)于高性能的后臺(tái)機(jī)，它就能保障變電站的正常運(yùn)行；目前，我國(guó)一些縣級(jí)或鄉(xiāng)級(jí)變電站系統(tǒng)中，還在使用一些較老的設(shè)備，第一：后臺(tái)監(jiān)控機(jī)還使用的是變電站交流電源，沒(méi)有配備不間斷電源，這就造成當(dāng)發(fā)生斷電事故時(shí)，后臺(tái)機(jī)就不能正常工作；第二：變電站直流電源電壓變化較大，有的時(shí)候電壓高，有時(shí)低，這就容易燒毀后臺(tái)計(jì)算機(jī)，造成不必要的損失；第三：一旦保險(xiǎn)熔斷，就會(huì)導(dǎo)致后臺(tái)機(jī)癱瘓；第四：當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)，如10kV或者更高時(shí)，系統(tǒng)接地就導(dǎo)致產(chǎn)生諧波干擾，影響變電站后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的正常運(yùn)行。

（2）人員操作不當(dāng)

人員操作不當(dāng)這是造成系統(tǒng)故障的主要原因之一，變電站工作人員在工作的空余時(shí)間，利用后臺(tái)監(jiān)控機(jī)玩游戲、上網(wǎng)、私自使用未經(jīng)許可的硬盤及移動(dòng)設(shè)備。同時(shí)，變電站工作人員任意修改操作流程，簡(jiǎn)化操作程序，私自違反紀(jì)律操作，沒(méi)能及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)軟件更新，這些也是造成系統(tǒng)故障的主要原因。

（3）系統(tǒng)任意使用

變電站后臺(tái)監(jiān)控機(jī)沒(méi)有設(shè)置密碼登錄控制，這也使任何員工可以在空閑時(shí)間使用，由于每個(gè)人的特殊性，對(duì)后臺(tái)系統(tǒng)的理解程度以及操作熟練程度不一樣，這也后臺(tái)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成隱患。

（4）缺少監(jiān)督機(jī)制

目前，縣級(jí)供電企業(yè)缺少對(duì)變電站的檢查，這些也促使變電站工作人員工作隨意，達(dá)不到具體要求的目標(biāo)，同時(shí)工作人員也逐漸會(huì)形成心理上的麻痹意識(shí)，不利于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

目前，有的變電站的后臺(tái)監(jiān)控機(jī)系統(tǒng)，還肩負(fù)著向調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供通訊數(shù)據(jù)的作用，自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)和信息是通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送到調(diào)度主站，這是不可取的，當(dāng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，則遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)和信息不能發(fā)送，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)收不到遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控不了故障變電站的數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，解決的辦法就是應(yīng)在保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)的通訊單元與后臺(tái)監(jiān)控機(jī)中間裝設(shè)通訊服務(wù)器，這樣當(dāng)后臺(tái)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度系統(tǒng)還能監(jiān)控系統(tǒng)工況，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

1.2 保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)問(wèn)題

目前，我國(guó)一些變電站沒(méi)有配備正常的故障濾波裝置，當(dāng)變電站監(jiān)控機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，這種特殊的裝置就能隨時(shí)記錄故障發(fā)生時(shí)的5～10個(gè)周期內(nèi)的電流變化情況，這有利于工作人員進(jìn)行系統(tǒng)故障分析。

同時(shí)，雖然一些變電站配備有故障濾波裝置，但是當(dāng)這些裝置遇到故障發(fā)生時(shí)，其應(yīng)該正常發(fā)出警報(bào)聲音的系統(tǒng)卻受后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的控制，警報(bào)不能正常發(fā)出，這就導(dǎo)致值班人員無(wú)法及時(shí)處理，從當(dāng)前變電站的事故原因來(lái)看，多數(shù)都是由于值班人員無(wú)法及時(shí)處理而導(dǎo)致了PT燒毀、線路接地?fù)p壞以及開(kāi)關(guān)跳閘事故等。對(duì)于這種情況，變電站應(yīng)該與生產(chǎn)商家聯(lián)系，將系統(tǒng)設(shè)置中的報(bào)警系統(tǒng)單獨(dú)分離出來(lái)，這就會(huì)大大提高系統(tǒng)的報(bào)警效率，減少變電站事故的發(fā)生；同時(shí)，變電站一些綜合軟件的設(shè)計(jì)及更新存在問(wèn)題，對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息發(fā)送、接收存在一定的問(wèn)題，這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：不能正常接收上傳保護(hù)定值、主變檔位信息；不能正常接收及處理調(diào)度站遙控開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)；不能定時(shí)修改定值、主變調(diào)檔等系統(tǒng)[8]。

以上這些問(wèn)題表明變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)還存在較大問(wèn)題，因此，變電站系統(tǒng)要極力解決問(wèn)題，提早實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)控制自動(dòng)化。

2 針對(duì)變電系統(tǒng)具體問(wèn)題的解決辦法分析

以上問(wèn)題是陜西省地方電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的一些較為嚴(yán)重的問(wèn)題，這些問(wèn)題有的自己能夠處理，有的需要廠家處理，有的是廠家也無(wú)法處理的，需要依靠現(xiàn)代高科技手段來(lái)解決，而這些問(wèn)題的存在，不僅不利于變電站的安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行，還嚴(yán)重影響國(guó)家的能源安全和老百姓的正常生活。為此，必須想辦法解決這些問(wèn)題。

2.1 解決后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的具體方法

后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是變電站一個(gè)重要的組成部分，為此，一定要嚴(yán)格按照相關(guān)程序執(zhí)行，及時(shí)更新軟件，加強(qiáng)人員素質(zhì)培養(yǎng)，提高員工的愛(ài)崗敬業(yè)水平。

（1）硬件方面

電力系統(tǒng)要想辦法解決硬件組成問(wèn)題，在變電站要配置一些高性能的工控計(jì)算機(jī)、操作軟件等等。要使用國(guó)內(nèi)成熟可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)，最好是國(guó)內(nèi)知名廠家的產(chǎn)品。另外還要建立不間斷電源供應(yīng)體系，要設(shè)置備用電源，保障后臺(tái)機(jī)的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。要采用交流采樣，這樣會(huì)使得測(cè)量更加方便、快捷、準(zhǔn)確，容量選擇1000VA左右即可。這樣在停電時(shí)還可以保證變電站的設(shè)備也能正常運(yùn)行，測(cè)出的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確[7]。

交流采樣的工作原理是通過(guò)由電壓和電流互感器組成的二次回路直接采樣交流的電流和電壓信號(hào)。得到一組采樣的數(shù)值，采樣得到的數(shù)值經(jīng)過(guò)A／D的轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，最后我們通過(guò)計(jì)算數(shù)字量來(lái)獲得電流、電壓、功率等電氣量值。

（2）軟件方面

變電站系統(tǒng)一是要定期對(duì)變電站人員進(jìn)行培訓(xùn)，使他們掌握最新的科技手段，熟悉系統(tǒng)的各部分功能，在系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要有一定的解決能力；二是要加強(qiáng)對(duì)變電站系統(tǒng)自動(dòng)化的檢查，防止員工利用后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)做一些超出工作范圍的事情，同時(shí)也要加強(qiáng)對(duì)員工素質(zhì)的培養(yǎng)；三是要制定嚴(yán)格的考核制度，一旦發(fā)生人為原因引起的后臺(tái)監(jiān)控機(jī)癱瘓情況，一定要嚴(yán)格按制度處罰，決不姑息，以此警示他人，注意不要犯同樣的錯(cuò)誤；四是要設(shè)置操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件密碼，只有主管部門和變電站站長(zhǎng)掌握密碼，普通值班人員按照個(gè)人名字設(shè)立操作密碼，防止隨意進(jìn)入操作系統(tǒng)和啟動(dòng)、停運(yùn)監(jiān)控軟件，防止使用后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的軟、硬件資源遭到破壞。

2.2 解決保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的具體方法

圖3-1 交流采樣框圖

要實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的高效運(yùn)行、實(shí)時(shí)、可靠數(shù)據(jù)采集，必須要對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一檢測(cè)、統(tǒng)一管理和控制。要制定分層分布式的體系結(jié)構(gòu)[3]，方便系統(tǒng)的保護(hù)監(jiān)督。

圖3-2 變電站智能分析系統(tǒng)示意圖

（1）建立變電站故障濾波體系

變電站要建立故障濾波系統(tǒng)，當(dāng)配出線發(fā)生故障跳閘時(shí)濾波裝置能夠記錄故障跳閘前后5-10個(gè)周波內(nèi)電流的變化以及故障電流值，分析故障原因進(jìn)行處理，及時(shí)判斷出故障線路，這也大大方便了人員操作。同時(shí)還要對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、基本處理打包等操作，傳輸?shù)綄＜铱刂浦行模缓笥蛇h(yuǎn)程控制中心進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)整合分析，得出具體是哪塊出現(xiàn)了問(wèn)題，這樣就為檢修人員的檢修和測(cè)試減小了工作量，提高了檢修人員的工作效率[4]。

（2）建立變電站智能分析系統(tǒng)

當(dāng)前，智能系統(tǒng)是一套很熱門的系統(tǒng)，它可以通過(guò)建立一套模擬分析的系統(tǒng)，來(lái)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的分析處理，還可以給出具體的結(jié)果。

如圖3-2所示，變電站智能分析系統(tǒng)的前端裝有數(shù)碼攝像機(jī)，還配備了智能開(kāi)關(guān)量和模擬量等系統(tǒng)接入嵌入式的視頻編碼器，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換變成了數(shù)字信號(hào)，由于變電站的智能分析系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸，我們可以通過(guò)預(yù)先鋪設(shè)的網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字視頻信號(hào)把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冸娬镜谋O(jiān)控中心，由于信號(hào)的傳輸采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，我們可以很方便的用變電站智能分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[5]。

電力系統(tǒng)可以把這套系統(tǒng)引入變電站自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，當(dāng)變電站系統(tǒng)某一處出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，所有的智能分析系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)做出反應(yīng)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)判斷出故障點(diǎn)，智能分析系統(tǒng)還可以把這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方控制中心進(jìn)行分析處理，同時(shí)結(jié)合專家系統(tǒng)來(lái)提高人員故障分析和處置能力，及時(shí)解決問(wèn)題，保證電力的正常供應(yīng)和變電站的高效運(yùn)行[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文深入分析了目前我國(guó)電力輸送中利用系統(tǒng)自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)電力的低成本、高安全運(yùn)輸?shù)那闆r，具體分析了變電站系統(tǒng)自動(dòng)化的概念及當(dāng)前我國(guó)變電站自動(dòng)化實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)變電站的正常、安全運(yùn)行埋下了巨大的隱患，為了解決問(wèn)題，本文還根據(jù)變電站自動(dòng)化過(guò)程中的具體問(wèn)題，提出了具有針對(duì)性的解決辦法，從而保障我國(guó)電力的正常運(yùn)行，保障國(guó)家能源安全和實(shí)現(xiàn)電力輸送的低成本目標(biāo)。

[1]黃益莊.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.

[2]丁書文.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

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