關于變電站電氣自動化實現電力安全運行的對策探討

內蒙古電力（集團）有限責任公司呼和浩特供電局 鄒德昊

隨著我國現代化建設不斷取得新成果，電力系統的基本保障作用愈加根深蒂固。在這一背景下，相關企業和部門必須認識到變電站自動化系統對于電力系統穩定運行的影響，在電力事業改革的關鍵時期優化變電站電氣自動化設計，降低電力事故的發生概率，充分保障電網安全運行。由此，相關部門應與時俱進，提出合理的預防措施，并根據變電站電氣自動化與電力安全運行的工作實際做出必要研究，推動電力行業的繁榮穩定發展[1]。

電力資源是現代人日常生活中不可或缺的重要能源。首先，電力能源切實提升了人們的生活水平，人們進而對高負荷的電器有了較高依賴性，由此而產生對變電站電氣自動化和電氣設備運行的需求。其次，變電站的自動化水平越高，其對于電力運行的安全保障作用越強。因此，相關部門必須加強對變電站的監管，抓好日常工作、加緊技術研發，通過技術創新和設備更新來提升變電站電氣自動化水平，保障電力系統安全運行，為電力系統的高效運轉提供良好的環境基礎。

1 完善的變電站電氣自動化需要的設計

框架設計?？陀^來說，當前階段變電站的框架結構主要分為間斷層、網絡層以及站控層。其中，間斷層主要具備數據采集和電力設備保護職能，而網絡層主要用于高速傳輸信息，為電力運輸做好鋪墊，而站控層則是變電站框架的核心內容，主要負責監控電力系統、下達操作指令。具體來說，站控層對于網絡層以及間斷層具有監督和管理作用，通過監管這兩項結構來維護硬件系統。值得注意的是，在變電站中相關軟件設備和硬件設備的共同支撐下，電力自動化可以實現高效率的、智能的監督與管理，并分層分布找到二次設備元素[2]。

回路設計。在現有的應用基礎和技術水平下，可行的電氣自動化回路設計主要存在三種模式。其一，相對分散模式。相對分散模式主張實現變電站分散系統建設，將系統劃分為兩個以上區域，各區域分別安裝自動化設備，獨立發揮作用；其二，集成模式。集成模式的回路設計是對其原有模式的一種改良，主要用于變電站自動化的系統保護，該模式由系統總體控制，同時各分散結構又能獨立運轉，整體協同性和相對獨立性較好，且在運算過程中能夠保持高度智能化，通過拓寬線路而增加變電站開關數量；其三，完全分散模式。在完全分散模式的回路設計中，需要對母線和主變壓器等設備進行集中安裝，而其他所有設備鍍晶直接安裝接入一次系統，如此既不影響系統的穩定性，同時也可以有效降低成本投入。隨著電氣自動化技術的不斷發展完善，在現階段，完全分散模式的回路設計優勢更加突出，逐漸取代相對分散模式，在變電站中得到廣泛運用。

一次系統設計。在變電站電氣自動化的一次系統設計中，其核心內容是系統中電氣接線設計，其涉及到的細節內容較為關鍵。首先，電氣接線設計應保持主連接線不動，借助計算機設備對主連接線以及相關裝置進行匹配。其次，應將開關替換為自動開關，并輸入開關運行模式。在正常情況下，連接點是相對獨立的，相關人員需要將一對連接點輸入控制系統中。但在低壓開關的特殊情況下，就需要輸入兩對連接點，其中一對連接點發揮輔助作用，以確保系統正常運行。

二次系統設計。是以一次系統設計為基礎的變電站電氣自動化設計，額外增設一套具有保護信號及電回路作用的開關柜，在二次系統設計中，一次系統設計的功能并沒有被改變，仍舊可以計量開關柜中的電能、信號以及回路，但是需要取消計量型號功能，實現集中保護。在此基礎上，在控制系統中接入回路和信號，進行繼電保護，借助監控系統來實現計量與控制。

2 影響變電站電氣自動化及電力安全運行的因素分析

2.1 人員素養因素

在實現變電站電氣自動化的過程中，電力企業需要指派大量的操作人員和維護人員來負責電力運行安全。由此，人員素養因素是影響電氣自動化和電力安全運行的首要因素，若人員素養層次不齊，則變電站電氣自動化異常運行概率將會激增。電力行業人員的職業素養往往涵蓋職業技能和工作態度，這是變電站安全運行的核心保障?？v觀既往的由人員因素所引起的電力事故，其根本原因在于人員工作態度不端正、缺乏工作責任心，對微小的變電設備故障問題不重視，不能立即上報并安排檢修，最終帶來系列的連鎖反應，給企業以及社會帶來了不小的損失[3]。除此以外，不排除少數工作人員心存僥幸，在工作中因貪圖方便，而不遵守規章流程，導致設備故障處理存在嚴重的隱患漏洞，錯過了最佳搶救時間，為變電站的正常運轉帶來了嚴重的阻礙。

2.2 自動化系統設計因素

自動化系統設計因素同樣影響電器的自動化運行，其設計水準影響著電力運行質量和運行安全。具體來說，若自動化系統的設計存在重大安全缺陷，那么將會直接誘發設備故障、電力故障等問題，導致電氣設備機組控制難以有效推進，帶來經濟損失，甚至有較大概率會導致人員傷亡，因此，即使是出于安全生產的角度，自動化系統也是確保電力安全運行的基礎。

2.3 管理制度因素

管理制度不完善是現階段變電站管理的共性問題，隨著變電站電氣自動化水平的不斷提升，制度也應該有所調整和健全。否則，一旦變電站的管理制度存在安全漏洞、防護漏洞，那么相關人員和部門將很難在第一時間監測到電氣設備的異常情況，導致小故障發展成大問題，誘發電力安全事故。

2.4 電氣自動化設備抗干擾因素

一直以來，電氣自動化設備抗干擾是變電站運行所高度關注的問題。尤其是受氣候因素影響，出現極端溫度、雷電天氣、潮濕環境，或受到電磁輻射的干擾環境時，往往難以保證變電站自動化系統的正常運行。歸根結底，這是由于我國現階段的電氣設備制造水平還難以滿足電氣自動化設備抗干擾需求，最終為系統的安全穩定運行，埋下了隱患。除此以外，若變電站自動化設備存在質量不達標問題，那么有一定概率會生成設備內部干擾因素，干擾設備正常運行。除此以外，在電氣自動化設備運行階段，受感性負載的影響，開關在閉合或斷開時可能會產生電弧熄滅或重燃現象，這一現象也會干擾設備操作。最后，在接地操作不當的情況下會出現短路，隨之而來的是故障電流和高電位，增加了重大安全事故的發生風險。

2.5 網絡通訊質量因素

在信息化時代背景下，網絡技術在電力行業領域同樣得到廣泛運用，相對應的網絡通信質量因素對于電力安全運行同樣具有影響。通過分析變電站電氣自動化的實現邏輯，可以發現網絡通訊技術是變電站自動化運行及電氣設備控制的前提基礎。所以，若變電站電氣自動化運行中出現通訊故障，那么將意味著系統指令傳輸被中斷，變電站不能實現自動化控制，影響電力系統的運行以及電力的調配。

2.6 軟硬件因素

軟硬件因素同樣作為影響變電站電氣自動化水平的重要因素而存在，從自動化實現控制模塊來看，可以將影響其自動化運行質量和運行安全的因素統一歸結為硬件因素，若硬件因素異常，則變電站可能會出現電氣設備超負荷運行、性能調配異常、維持故障狀態運行等問題，也會大幅度增加設備的損耗程度，降低設備應用壽命，同時也在無形之中提升了維護成本，增加了企業的經濟損失，不利于電力企業綜合運行成本的控制。

此外，在變電站電氣自動化運行中，只有在各個傳感器以及傳輸線路的協同配合下，電氣設備機組以及控制組件才能正常運轉，并展開數據分析、信息傳輸以及指定傳達、設備響應等。所以，通過評估數據分析的軟件媒介，可以推斷出若電氣自動化系統軟件因素出現卡頓、閃退等異常，其將直接引發設備損壞、電氣設備機組難以運轉等問題，為電力企業帶來經濟損失。

3 變電站電氣自動化實現電力安全運行的對策

3.1 提升工作人員技能

變電站工作人員的技能掌握情況以及職業素養直接影響變電站運行管理效率。因此，為全面提升電氣自動化設備及技術的應用效率水平，必須組織變電管理人員展開專業技能培訓、職業素質培訓，強化其責任意識。

具體來說，越來越多新技術和新理論被應用于變電站的電氣自動化設計，由此電力企業應定期組織人員學習前沿理論，參與主題培訓活動，并邀請科研機構人員或高校教師來開展主題講座或培訓教學，提升變電站工作人員的綜合能力；其次，企業方面應針對工作人員強化職業道德及核心素養培訓，定期召開員工會議，通過案例分析和職業教育提升員工職業素養，形成良好的企業文化；最后，技術是實現變電站電氣自動化以及電力安全運行的前提基礎，企業應重點要求員工加強技術學習，加深員工對電氣自動化設備及技術應用的深層次了解，通過專業培訓切實提升企業技術操作技能，避免因操作失誤而造成電力事故。

3.2 采集整理數據

數據信息的采集整理以及分析傳輸是變電站電氣自動化的重要內容。在電力系統運行過程中，會對收集到的數據進行統一處理。對于其中由跳閘或斷路等現象而導致的異常數據，相關人員既可以使用光電隔離，同時也可以通過通信完成信號傳輸，借助電路母線和功率值采集并處理數據。

3.3 加強運行安全管理

運行安全管理工作是電力系統安全穩定運行的重要保障，為全面推動新時期電力系統科學、安全、穩定運行，電力企業必須在日常運行管理中融入安全理念，強化人員責任意識，堅決杜絕因人員責任心缺失和安全理念薄弱而存在管理漏洞。

首先，在運行安全管理工作中融入精細化管理理念，打造精細化運行安全管理模式，對當前階段變電站管理中所存在的客觀問題進行細化、量化分析，加大日常設備檢測和保養維護力度，以滿足電力系統安全穩定運行需求。值得注意的是，相關負責人員應該對一段時間內的高發故障問題進行匯總，總結風險概率相對較高的設備部位，并對這些部位進行重點檢查，將故障隱患扼殺在萌芽狀態。在此基礎上，相關管理人員還應該精細化的對電力系統的參數設計、功能調試以及運轉狀態進行察看，若存在故障問題，需要及時上報并處理。

其次，電力企業應制定并完善責任機制，避免用傳統的籠統管理模式，而應該將電力運行安全管理工作進行細化，明確各單位、各人員的主體責任，確保各項工作均有對應的責任人，如此若出現安全問題，則會在第一時間對責任人進行追責處理；最后，電力企業的各級人員都應該樹立安全意識，安全無小事，而變電站的工作本就存在一定的危險性。所以，電力運行管理人員必須對各節點的問題進行危險點分析，對風險隱患進行全面排查，在此基礎上強化成本控制和風險管理，為變電站的生存發展開辟更加廣闊的空間。

3.4 建立健全電氣自動化系統

建立健全電氣自動化系統是當前階段電力行業發展的必然趨勢。因此，電力企業需要合理運用先進技術，發揮系統軟件優勢，從而將數據信息轉化為數據形式，為項目管理決策的制定提供參考依據，阻斷相關因素的干擾，為電力設備的正常穩定運轉奠定堅實的基礎。

首先，對于整體框架的規劃設計，相關設計人員應該嚴格按照電氣系統框架設計原則，對間隔層、網絡層以及站控層進行合理設計，保證電力系統數據傳輸與交換的有效性，保持相對穩定的數據傳輸速率。除此以外，當前電氣自動化系統中所用的通訊網絡主要由以太網和工業現場總線等構成，相關設計人員應出于對網絡信息安全的考慮，在星型網絡、環型網絡及混合型網絡中作出合理選擇。尤其是在構建真空層的過程中，必須認識到單模塊是電氣自動化系統的核心構成，對設備的運行情況具有監控和指定下達職能，確保電氣自動化系統可以對電力設備故障問題進行自動智能分析，并結合具體問題判定維護方法，保證設備可以順利運行。

其次，在設計系統軟硬件的過程中，相關設計人員也必須始終遵循行業規范標準，對電氣自動化系統的軟硬件進行巧妙構思。在硬件系統設計過程中，設計人員應保證電氣設備硬件配置與其功能需求相吻合，為網絡層配備交換機設備、通信電纜及光纖接口，為間隔層配備功率采集系統、高壓開關裝置、監視及保護設備，為站控制層配置三個服務器。值得注意的是，系統硬件配置應支持系統實時分析電量冗余情況，加大對隔離開關信號電源以及相關軟件設計的考量，提升電氣自動化水準。而在系統軟件設計過程中，相關設計人員則應該重點開發電力設備運行數據采集和處理、監控和報警、人機交互以及統計計算等功能，軟件整體采取開放式和分布式的設計模式，確保各功能包括直接既能協調整合同時具有良好的相互獨立性，從而針對用戶的個性化需求提供定制服務，提升客戶的滿意度。

最后，隨著信息化技術與變電站電氣自動化系統融合愈加深入，系統設計人員也結合數據庫裝備技術，優化變電站自動化系統的擴展性能和數據傳輸通訊功能。

3.5 優化網絡通訊系統安防措施

為確保變電站電氣自動化電力安全穩定運行，保障自動化控制效果，電力企業的相關技術人員必須全面強化網絡通訊系統的安全防護功能，加大對變電站電氣自動化運行管理核心內容的重視程度，確保站內通訊得以落實。具體來說，當前階段針對網絡通訊系統的安全防護工作要從以下幾個方面著手展開：首先，設計防雷接地系統；其次，安裝安全防護應用軟件；再次，合理設置不同部門人員的設計權限；最后，在現有技術支撐下展開全包圍的通訊系統安全防護工作，為變電站電氣自動化及電力安全運行筑牢堅實的防線。

3.6 增設遠程控制

遠程控制技術可以輔助控制管理人員實現遠程操作，減少電纜輻射以及應用于電纜鋪設的人工費用、材料費用等，有利于企業追求更高的經濟效益。而且，通過增設遠程控制功能，人員僅需要在中心控制站安裝相關系統，就可以通過網絡傳輸實現變電站工作的多方面鏈接，工作流程更簡易，控制效果更佳。

4 結語

用電安全受到社會各界的高度關注。在現代化建設的新形勢下，電力企業應加大對變電站電氣自動化系統的研究力度，提升變電站管理的自動化和智能化水平，推動故障處理效率水平的提升。除此以外，電力企業需要通過引入自動化智能控制技術來擴大電力系統規模，全方位提升電力系統的穩定性以及管理效能，避免投入超額的管理成本，為電力企業創造更高的經濟效益，最終推動電力行業實現健康可持續發展。