淺析港區電網自動化系統的優劣勢及改善

李莉

(天津港電力有限公司,天津 300456)

淺析港區電網自動化系統的優劣勢及改善

李莉

(天津港電力有限公司,天津 300456)

隨著計算機和電力電子技術的飛速發展、港區無人值守變配電站數量的與日俱增以及供電安全可靠要求的日益增加,特別是在綜合保護繼電器種類和保護功能不斷增加的趨勢下,越來越多的無人變配電站采用網絡通訊形式實現變電站內及變電站與上級變電站的數據傳輸,以滿足變配電站數據傳輸的準確性、及時性、便捷性以及電網系統的自動化管理。目前,各種形式的通信網絡應用于天津港港區內的變配電站內,使得各變電站之間、變電站與調度中心之間數據傳輸情況得到了很大的改善,變配電站內通訊網絡的維護也發生了質的飛躍。但是目前電網自動化系統存在著一些問題,例如調度中心經常會接到虛假報警和變位信號,與現場實際情況不符,造成了人力和物力的浪費。該問題很大程度的影響著電網系統是否能正確上傳電網數據。

自動化監控系統 集散控制系統 分布式控制系統 通信規約 數據傳輸

1 引言

港區電網調度自動化系統從作為輔助調度的“兩遙”(遙測、遙信)起步，到目前的調度、集控人員全面掌控電網運行的“三遙”(遙測、遙信、遙控)系統，產生了質的飛躍。目前天津港港區變電站自動化系統是由多臺微機組成的分層分布式控制系統，包括微機監控、微機保護、電量參數采集、變配電站的遠程控制等多個子系統。在各個子系統中，往往又由多個智能模塊組成。例如：在微機保護子系統中，有各種線路保護、變壓器保護、電機保護、電容器保護、備自投保護等。因此在變電站自動化系統內部，必須通過內部數據通信，實現各子系統內部和各子系統之間的信息交換和信息共享，以減少變電站二次設備的重復配置并簡化各子系統的互連，既減少了重復投資，又提高了系統整體的安全性和可靠性。

2 港區變電站通信網絡的優劣勢

由于數據通信在變電站自動化系統內的重要性，經濟、可靠的數據通信成為系統的技術核心，而根據各級變電站的特殊環境和自動化系統的設計要求，變電站自動化系統內的數據網絡應滿足下列要求：①快速的實時響應能力；②很高的可靠性；③優良的電磁兼容性能；④可分層設置、集中處理。

目前，港區變電站內通信網絡傳輸時間要求：設備層和間隔層之間、間隔內各設備之間、間隔層各間隔單元之間為1～100ms，間隔層和變電站層之間為10～1000ms，變電站層各設備之間、變電站和控制中心之間為1000ms，傳輸時間層次設置較為清晰，但是由于不同設備采用多種不同的數據采集終端，甚至是同一臺開關柜設置兩臺數據采集終端，造成了同級設備或者是同設備不同信息量數據傳輸不同步，某些重要信息有延時現象，調度中心的服務器不能實時采集下級變電站上傳的數據，這種情況下，某些無人值守變電站在數據傳輸方面出現安全隱患，其服務器不能及時將事故信息傳輸至調度中心，造成處理不及時，經常會對變電站的正常運行造成了某些負面影響。

3 港區電網調度自動化系統運行中的不安全因素

數據通信網是構成變電站自動化系統的關鍵環節，內部通信網絡的標準化是使變電站自動化邁向標準化的難點之一，受性能、價格、硬件、軟件、用戶策略等諸多因素的影響，目前在選擇什么“接口網絡”上很難達成一致。

網絡特性主要由拓撲結構、傳輸媒體、媒體存取方式來決定。網絡的選擇應符合國際國內的有關標準；應選擇當前的主流產品，應得到實力雄厚的軟硬件商的支持；產品應滿足變電站運行要求；具有較高的性能價格比。下面將簡析電網調度自動化系統運行中的不安全因素。

3.1 人為因素

值班員是電網系統中最活躍的因素。要使調度自動化系統安全、高效運行，值班員必須增強安全意識、工作責任心，提高自身業務水平。

(1)意識是行為的先導，安全責任意識淡薄，必將給安全生產帶來災難。電網調度自動化系統從作為輔助調度的“兩遙”(遙測、遙信)起步，到目前的調度、集控人員全面掌控電網運行的“三遙”(遙測、遙信、遙控)系統，產生了質的飛躍。目前港區電網調度自動化系統堅持著現場操作和運行管理相匹配的原則；所以從業人員的安全意識和工作責任心必須不斷增強，遠動主站數據庫的修改存在較大的隨意性。如果值班員的安全意識和責任心不強，就可能會發生嚴重的電氣事故。此外，遠動主站肩負著區域電網的實時監視及所有無人值班變電站的控制操作，安全措施并不局限在某一個變電站，因此潛在的危害性更大。例如遙控操作，從數據庫填寫到人機畫面制作必須保證百分之百的正確，與現場開關精確對位，稍有疏忽，就有可能造成誤控事故，中斷電網的正常運行，主站系統程序及數據庫的定義必須保證萬無一失，沒有絲毫折扣可打，否則后果不堪設想！

(2)人員綜合業務素質需要普遍提高。調度自動化系統科技含量逐年升高，技術更新快，對人員的綜合業務素質要求較高。但不能在最短的時間內將故障點隔絕，及時排除故障，甚至造成事故擴大。還有對與本專業緊密相關的其它專業常識普遍掌握得有限，事故處理時，僅根據本專業報警現象片面地處理，專業之間的協調能力有待于提高。

3.2 系統自身缺陷

(1)產品設計或工程施工環節不當，埋下安全隱患。自無人值班模式推廣普及以來，大量老變電站相繼進行無人值班改造。由于現場環境千差萬別，如不認真細致設計改造方案，精心施工，就有可能留下安全隱患，引發事故。

(2)遠動無用的告警信息過多。調度自動化系統告警種類繁多，功能齊全。實際運行當中，每逢現場檢修、預防性試驗、裝置復位等，自動化遠動裝置總是多報許多無用的告警信息，這些假信號極易淹沒真實的事故信號，為安全監控帶來隱患。

(3)裝置老化影響系統運行率和安全可靠性。自動化遠動裝置一旦投運就要求長期保持良好的工作狀態，24 h不間斷運行。電子電路對環境溫度、濕度和衛生條件都有嚴格的要求，某些無人值守變電站因一年檢修一次，造成許多遠動裝置長期超負荷運行的情況，設備提前老化狀況有可能導致變電站與調度中心通訊中斷的事故。

(4)通道是薄弱環節。調度自動化系統最突出的優勢就是能夠對電網實現遠方實時監控，集中管理。某些變電站的通訊系統在遠距離連接變電站和調度端的通訊通道上，仍在使用單通道或假雙通道

(兩條通道使用同種介質)的運行模式，造成系統通道環節薄弱，一旦出現通道故障短時間內恢復困難，使調度端無法監控。有的變電站在調度端呈現的死數據與其它正常數據并無分別，在通道報警關閉的情況下，極易給調度員造成錯覺，干擾正常調度。

3.3 環境因素

(1)人機混雜，設備運行環境得不到保證。作為調度自動化系統核心的遠動主站，其設備運行環境要求極為嚴格，目前港區內很多變電站都存在人機混雜的情況，將直流屏及RTU、服務器柜放在一起，沒有單獨通訊機房，人員隨意進出機房，頻繁操作直流屏，使得通訊設備運行環境變化大，增加了設備故障的發生率，設備的安全可靠性也因此受到影響。

(2)設備電源維護未受重視。調度自動化系統要求有可靠的電源供應，目前多采用UPS提供停電時的臨時電源，許多變電站的UPS自投運以來就放任自流，蓄電池長期不進行維護、保養。由于沒有電源維護管理的相關措施，出現即使UPS失效也無人知道的現象，給港區通訊系統的安全運行帶來隱患。

(3)接口眾多，系統防病毒形勢嚴峻。電網調度自動化系統是其它非實時系統的實時數據源，擁有大量有價值的供電網原始數據信息，有些變電站采用雙卡或三卡內橋式分段網絡實現，沒有實現物理級上的隔離，調度監控網絡受到病毒及黑客的威脅。

3.4 管理因素

(1)新裝備、新模式下出現的管理上的漏洞。無人值班模式的應用，不可避免地帶來了管理方式上的變化。例如：在無人值班變電站進行的不少影響遠方實時數據的檢修工作，許可人在現場，與調度和運行人員互不溝通；這些都給電網調度、監控帶來隱患。

(2)技術管理不到位，運行規程編寫得不全面，有的變電站墻上的規程仍是舊規程，許多設備的變動、改造等情況，沒有及時更新。

4 不安全因素的防范對策

(1)以人為本，更新觀念，大力開展人員培訓

安全管理歸根結底是對人的管理，面對新形勢，首先要提高運行人員的業務素質和責任心，建立一支思想開闊、能管善管的安全管理隊伍，以滿足安全管理工作的要求。破除墨守陳規、不思進取的保守思想，以避免思想上對安全認識不到位、疏于管理、放任自流、制度措施落實不力的現象發生。

其次是在值班員身上下功夫，加強綜合業務技能培訓，提升值班員整體素質，以增強對系統故障判斷的識別能力及應對突發事件的應變能力。

提高職工素質是安全管理之本，調度自動化系統要培養高素質的職工隊伍，就要在培訓方面突出一個重點。

要狠抓專業基礎培訓、增強員工責任意識。基本業務知識和技能是維護自動化設備所必須具備的能力，在安全生產上起著至關重要的作用。通過運用現有設備，開展多種形式的技術培訓，把理論與實際操作、正常與非正常、現場與課堂結合起來，健全培訓及考核制度，努力培養出一支技能熟練、責任心強的電網調度值班員隊伍。

(2)要狠抓綜合業務的培訓，特別是要加強與自動化專業相關的保護、調度、通訊等專業的基礎知識及技能的學習，了解各專業的相互依賴關系，拓寬知識面，提高本專業協調能力；

(3)要強調培訓的針對性、實用性，突出學、用結合，杜絕重理論、輕實踐的現象，著力提高調度員和值班員的實戰技能，使其學以致用。業務技能和綜合素質得到明顯提高后，就能在實際工作中隨機應變，迅速適應科技發展的要求，當好安全生產的保護神。

(4)加大技改投入，減少設備自身缺陷

對自動化運行設備日常檢查和管理工作中發現的共性問題，應迅速制定防范措施。同時，通過技術改造減少設備自身缺陷，使新技術在生產應用中逐漸成熟起來。

對遠動裝置，首先應在設備采購環節上把好質量關，選用設計周密合理的產品和方案；其次要把好施工關；最后在投運之前還要把好竣工驗收關。運行期間盡量改善設備環境，堅持設備巡檢制度。對服務器等重要設備采取冗余技術，數據備份、備品備件等均應有相應的制度并貫徹實施。對在運行中暴露出來的諸如裝置老化問題等要及時采取措施，對影響系統安全可靠性的設備要堅決停運或更換，杜絕因設備自身缺陷造成的事故發生。

遠動無用的告警信息過多的問題，可根據不同情況進行改進。如：通過改進遠動主站程序，實現報警方式組合設置；增設檢修狀態屏蔽報警功能；利用數字濾波技術，對接點進行防顫處理等。

遠動通道應采用不同介質的雙通道結構，實現主輔通道自動切換及通道異常報警功能。同時，改進調度端失步廠站顯示方式，如：顏色變灰或在畫面醒目處打上失步標志，將其與其它正常變電站區分開來，防止調度員產生錯覺，影響正常調度。

(5)加強運行管理，改善設備運行環境

調度自動化系統運行的好壞，很大程度上取決于運行管理。自動化系統主站由于是各種信息集中的地方，因而也是實施運行管理的最佳切入點。通過完善運行值班等一系列規章制度，密切監視自動化系統的運行狀況、機房溫濕度變化、設備健康狀況等，并登記在冊。

對調度自動化系統的核心——遠動機房，除保證溫濕度及衛生條件外，還應改變人機混雜的狀況，設置通訊系統專用操作間，將設備與工作人員隔開，以保證機房的運行環境及運行設備的安全穩定性。

對UPS要定期測試、記錄，有條件的地方可定期對蓄電池進行保養。當蓄電池損壞時，要及時采取措施。

調度自動化系統不要輕易對外提供接口，也不要不經殺毒就輕易拷入外來程序。系統與MIS之間宜采用經國家安全部門認證的物理隔離裝置。

總之，電網調度自動化系統已成為電力生產的重要組成部分，但若疏于管理，就會埋下隱患，引發事故，尤其在當今我國電力供應緊張的形勢下，保障電網安全監控顯得尤為重要。這就要求我們做好安全基礎工作，及時發現安全隱患，采取防范措施，保障電力生產供應的安全。

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