變電站綜合自動(dòng)化改造及安全管控分析

李志強(qiáng)，李 晶，鄧顯俊，王 斌

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

變電站是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其運(yùn)行效率和安全性對整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。近年來，隨著科技的快速發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化改造及安全管控成為電力行業(yè)的熱門話題。如何基于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化改造及安全管控，已成為變電站管理人員亟待解決的一大問題，也是提高我國電力行業(yè)運(yùn)營管理能力的重要方向。本文詳細(xì)分析了變電站綜合自動(dòng)化改造及安全管控，具體內(nèi)容如下。

1 變電站綜合自動(dòng)化改造的基本原則

在改造過程中，管理人員應(yīng)著重考慮能效優(yōu)化，通過合理的設(shè)備配置和自動(dòng)化控制，提高變電站的電能利用效率，減少能量損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保。變電站是電力系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，任何改造都必須以確保安全穩(wěn)定運(yùn)行為前提。在改造中，要充分考慮設(shè)備的可靠性、抗干擾能力和故障檢測與隔離能力，采取措施防止事故發(fā)生，提高變電站的安全性和穩(wěn)定性[1]。

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和需求的變化，變電站須具備一定的靈活性和可擴(kuò)展性。在改造中，要充分考慮設(shè)備的通用性和互操作性，采用模塊化設(shè)計(jì)和開放式接口，便于系統(tǒng)的升級和擴(kuò)展，滿足未來的需求。

此外，變電站綜合自動(dòng)化改造涉及多個(gè)子系統(tǒng)和設(shè)備，需要協(xié)調(diào)統(tǒng)一的管理。在改造中，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的一體化和集成化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互通互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享，提高運(yùn)維效率和管理水平[2]。

2 變電站綜合自動(dòng)化改造流程及安全管控

變電站綜合自動(dòng)化改造是為了提高變電站的自動(dòng)化程度和運(yùn)行效率，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。改造過程包括多個(gè)環(huán)節(jié)，涉及站內(nèi)的保護(hù)屏、測控屏、直流系統(tǒng)、交流配電屏、同步向量測量系統(tǒng)、視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、二次公用等屏柜，通信機(jī)房內(nèi)的保護(hù)復(fù)接接口屏、場地部分端子箱、斷路器匯控箱內(nèi)原件即端子排、線路保護(hù)、斷路器保護(hù)屏、母差保護(hù)屏、交流不間斷電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、智能錄波器，場地電纜溝二次接地銅排，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和線路故障測距裝置。下面將詳細(xì)介紹這些改造內(nèi)容及其流程[3]。

針對保護(hù)屏的改造，應(yīng)根據(jù)變電站的技術(shù)要求，選用先進(jìn)的保護(hù)裝置和控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對高壓設(shè)備的保護(hù)和控制功能。保護(hù)屏的改造包括更換老舊的保護(hù)裝置、更新保護(hù)參數(shù)、重新設(shè)計(jì)保護(hù)邏輯和聯(lián)鎖邏輯，確保變電站的安全、可靠運(yùn)行。同時(shí)，為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，可采用高精度的數(shù)字式保護(hù)裝置，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將保護(hù)屏和其他設(shè)備連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通。

關(guān)于測控屏的改造，主要是替換老舊的測量儀器和控制設(shè)備，引入先進(jìn)的數(shù)字測控裝置。這些新設(shè)備可以更加準(zhǔn)確地測量電壓、電流、功率等參數(shù)，同時(shí)具備自動(dòng)校準(zhǔn)和自動(dòng)報(bào)警功能，為變電站的運(yùn)行管理提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。此外，可以將測控屏與其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。

針對直流系統(tǒng)的改造，主要是對直流屏進(jìn)行升級和改造[4]。直流屏是變電站中重要的組成部分，用于供電和保護(hù)直流設(shè)備。改造的重點(diǎn)是更新直流屏的開關(guān)設(shè)備和控制系統(tǒng)，選用高可靠性、高精度的直流開關(guān)設(shè)備，通過智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對直流系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。

交流配電屏的改造主要是對變電站中的低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過更換現(xiàn)有的開關(guān)設(shè)備、保護(hù)裝置和控制系統(tǒng)，提高配電系統(tǒng)的可靠性和安全性。同時(shí)，可引入智能型開關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，提高變電站的運(yùn)行效率。

在同步向量測量系統(tǒng)的改造中，須更新測量儀器和數(shù)據(jù)處理裝置，以提高同步測量的準(zhǔn)確性和可靠性。通過引入先進(jìn)的同步向量測量裝置，可實(shí)現(xiàn)對電壓、電流、功率等參數(shù)的在線測量和分析，為變電站運(yùn)行管理提供精確的數(shù)據(jù)支持[5]。

在視頻環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的改造中，須更新監(jiān)控?cái)z像頭、信號處理器和監(jiān)控服務(wù)器等設(shè)備。通過引入高清晰度的攝像頭和先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，提高監(jiān)控系統(tǒng)的畫質(zhì)和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)對變電站關(guān)鍵區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控和錄像[6]。

對二次公用等屏柜和通信機(jī)房內(nèi)的保護(hù)復(fù)接接口屏進(jìn)行改造，目的是提升通信設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。對于二次公用等屏柜，可以引入現(xiàn)代化的二次設(shè)備和控制系統(tǒng)，提高通信質(zhì)量和可靠性。對于通信機(jī)房內(nèi)的保護(hù)復(fù)接接口屏，可以更新接口設(shè)備和控制軟件，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)和復(fù)接功能的全面控制和管理。

更換部分端子箱和斷路器匯控箱內(nèi)原件，應(yīng)根據(jù)原有電路進(jìn)行拆卸設(shè)備，確定新設(shè)備的型號和規(guī)格。然后根據(jù)新設(shè)備的安裝要求，安裝新的端子排，須注意新設(shè)備的線路連接方式、接線以及安裝過程中的電氣絕緣問題。最后進(jìn)行檢查和調(diào)試，確保每個(gè)設(shè)備的連接和信號傳輸正常[7]。

線路保護(hù)、斷路器保護(hù)屏、母差保護(hù)屏是變電站中非常重要的設(shè)備，須精細(xì)施工和嚴(yán)格測試。在改造過程中，須準(zhǔn)確地將原有的設(shè)備進(jìn)行拆卸并安裝新設(shè)備。在安裝過程中，應(yīng)仔細(xì)檢查每個(gè)元件，包括母差變電器、電流互感器、電壓互感器等，確保能夠精確測量三相電流、電壓、頻率、相位等基礎(chǔ)信息，并將測量數(shù)據(jù)通過接口輸送到保護(hù)繼電器，完成線路保護(hù)和斷路器保護(hù)的工作。在設(shè)備安裝完成后，須進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和測試，以確保保護(hù)裝置能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測出線路故障、斷路器故障等問題，并能向系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的信號進(jìn)行切斷或切換[8]。

交流不間斷電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、智能錄波器是綜合自動(dòng)化改造中非常重要的設(shè)備，首先確定系統(tǒng)的容量和規(guī)格，并根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行安裝和連接。在安裝過程中，應(yīng)注意每臺設(shè)備的線路連接方式、安裝位置、設(shè)備互通等問題，確保交流不間斷電源系統(tǒng)和直流系統(tǒng)能夠正常供電，并通過智能錄波器對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行不間斷記錄，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和監(jiān)測功能。

在電氣設(shè)備的改造中，電氣絕緣問題是需要重點(diǎn)考慮的因素。為了提高設(shè)備的安全性和可靠性，在場地電纜溝中添加二次接地銅排將有助于提高設(shè)備的電氣絕緣水平[9]。需要注意的是，在添加銅排前，應(yīng)進(jìn)行場地探測，確定電氣絕緣狀況；再設(shè)計(jì)銅排的位置和長度，確?？绮诫妷?、觸摸電壓等電壓等級滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是綜合自動(dòng)化改造的重點(diǎn)，須對原有的系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和升級。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電站的實(shí)際情況，將自動(dòng)化設(shè)備、傳感器、儀表和控制裝置連接到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。在安裝計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)確保設(shè)備的布局、連接方式和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和測試，確保計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與其他設(shè)備的正常通信和數(shù)據(jù)傳輸。

線路故障測距裝置是用于測量電力線路故障發(fā)生位置的設(shè)備，對于大型變電站的自動(dòng)化改造來說，線路故障測距裝置是必不可少的。在改造過程中，應(yīng)根據(jù)變電站的實(shí)際情況布置線路故障測距裝置，并與其他保護(hù)設(shè)備進(jìn)行連接。在連接過程中，須與線路保護(hù)裝置、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)調(diào)測試，確保故障測距裝置能夠準(zhǔn)確計(jì)算故障點(diǎn)距離，并及時(shí)向系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。

在變電站安全管控方面，應(yīng)采用現(xiàn)代化的監(jiān)測設(shè)備和傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站各設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)和運(yùn)行狀況，通過數(shù)據(jù)分析和故障診斷，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常和故障風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)和預(yù)防。同時(shí)利用智能保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對變電站各回路的快速斷電和隔離，有效防止故障擴(kuò)大和事故發(fā)生，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。并結(jié)合數(shù)據(jù)云計(jì)算與人工智能技術(shù)，將變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行存儲和分析，利用人工智能算法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測，提供決策支持和優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)對變電站的智能管理和運(yùn)維優(yōu)化。

建立安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通信體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，提高變電站運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和靈活性，減少人為操作和巡檢，降低工作風(fēng)險(xiǎn)和成本。此外，采用多層次的數(shù)據(jù)安全和防護(hù)技術(shù)，包括物理安全措施、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)加密和網(wǎng)絡(luò)防火墻等，保障變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可靠性，防止數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)攻擊。

變電站安全管控采用應(yīng)急響應(yīng)與恢復(fù)技術(shù)，應(yīng)通過建立完善的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對變電站突發(fā)狀況，例如故障、災(zāi)害或惡意攻擊等。同時(shí)，采用備份和恢復(fù)技術(shù)，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)和正常運(yùn)行，減少服務(wù)中斷時(shí)間和帶來的影響。無論是變電站綜合自動(dòng)化改造還是安全管控，都應(yīng)根據(jù)相關(guān)法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行規(guī)范化管理。這其中包括安全審計(jì)、合規(guī)評估、漏洞修復(fù)等工作，確保變電站的運(yùn)行符合法規(guī)要求，且具備可持續(xù)發(fā)展能力。

除此之外，還應(yīng)充分重視人員的培訓(xùn)和技能提升，確保操作人員具備必要的專業(yè)知識和技能，能夠正確、安全地操作自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí)建立健全人員管理制度，確保操作人員行為符合規(guī)范，提高安全意識和責(zé)任意識。

3 結(jié)束語

綜合自動(dòng)化改造和安全管控旨在推進(jìn)電力系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化和可持續(xù)發(fā)展。通過充分利用先進(jìn)技術(shù)和管理手段，不斷提高變電站的安全性、可靠性和效率，為社會(huì)提供更加穩(wěn)定和可靠的電力供應(yīng)。這是一個(gè)不斷追求創(chuàng)新和進(jìn)步的過程，需要各界的共同努力。相信在不久的將來，變電站綜合自動(dòng)化改造和安全管控將迎來更加廣闊的發(fā)展空間，助力構(gòu)建更加智能和可靠的電網(wǎng)。