電力系統安全控制中自動化技術運用分析

摘要：我國電力系統自動化已高度成熟，技術安全性能顯著提升，為國家的能源供應與經濟發展提供了堅實保障。然而，在肯定其先進性與安全性的同時，我們也不能忽視在電力系統與自動化技術應用過程中存在的細微安全隱患。對于這些潛在問題，我們需警惕操作疏忽、維護不當和管理不嚴，應優化流程、加強設備維護、完善安全制度、引入先進監控技術，以全方位地提升系統安全，保障能源穩定供應與國家經濟安全。

關鍵詞：電力系統安全控制自動化技術運用策略

AnalysisoftheApplicationofAutomationTechnologyinPowerSystemSafetyControl

SUNYi’ning1WANGZiyang2SONGShenghe3

1.ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang，HubeiProvince，443000China;2.TechnologicalVocationalCollegeofDezhou，Dezhou，ShandongProvince，253000China;3.DezhouPowerSupplyCompanyofStateGridShandongElectricPowerCompany，Dezhou，ShandongProvince，253000China

Abstract：TheautomationofChina'spowersystemhasbeenhighlymature，withsignificantlyimprovedtechnicalsafetyperformance，providingasolidguaranteeforthecountry'senergysupplyandeconomicdevelopment.However，whileaffirmingitsprogressivenessandsecurity，wecannotignorethesubtlesecurityrisksintheapplicationofpowersystemandautomationtechnology.Thesepotentialissuesrequirevigilanceagainstoperationalnegligence，impropermaintenance，andlaxmanagement.Weshouldoptimizeprocesses，strengthenequipmentmaintenance，improvesecuritysystems，introduceadvancedmonitoringtechnology，inordertocomprehensivelyenhancesystemsecurity，andensurestableenergysupplyandnationaleconomicsecurity.

KeyWords：Powersystem;Securitycontrol;Automationtechnology;Applicationstrategy

在變電站持續演進的過程中，自動化系統的引入與廣泛應用標志著變電站運維邁入了無人值守的新紀元，這對系統內部的實時監控與精準控制能力提出了更為嚴苛的標準。隨著無人值守模式的深入實踐，自動化系統的核心地位日益凸顯。一旦該系統在運行中遭遇故障，不僅會導致實時監控功能受損，無法維持高效穩定的無人值守狀態，甚至可能迫使管理模式倒退至傳統的人工值守，更嚴重者，還可能觸發安全事件，對電網運行安全構成威脅。因此，強化安全控制機制，確保自動化系統的穩定運行，已成為當前亟待解決的關鍵問題，必須引起所有相關人員的深切關注與高度重視。

1電力系統及自動化的含義

電力系統由多個復雜且相互關聯的組件構成，其自動化領域更是融合了高度專業化的技術知識，涵蓋電力系統繼電保護、高壓技術，以及安全自動控制等多個深奧領域[1]。為了有效駕馭這一復雜系統，業界已開發出多種先進的控制技術和系統架構，如綜合智能控制系統、專家控制系統、神經網絡控制系統等。這些創新技術不僅顯著提升了電力系統及其自動化的科技含量，更在保障系統安全穩定運行方面發揮了不可替代的作用，它們通過精準的數據分析、智能的決策支持與高效的自動化執行，為電力系統的安全控制筑起了一道堅實的防線。

2電力系統安全控制中的自動化控制問題

2.1網絡安全控制的挑戰

2.1.1廠站端自動化安全隱憂

在當前的自動化體系中，廠站端與主站端之間的信息交互主要通過數字或模擬通道實現。一旦場站端遭遇病毒侵襲，可能導致系統瞬間癱瘓，進而切斷與主站端的數據傳輸，主站因無法接收啟動信號而功能受限。隨著調度數據網絡的不斷擴展，廠站與主站間的數據交換日益頻繁，網絡通道數量激增，尤其是基于TCP/IP協議的通道，雖提升了數據傳輸效率，卻也帶來了更多潛在的安全隱患[2]。

2.1.2主站端自動化安全挑戰

自動化主站作為區域電網的信息中樞，負責各變電站的實時監控與調度。鑒于當前變電站大多無人值守且數量激增，主站系統的穩定性直接關系到電網的安全運行。一旦主站系統遭受病毒攻擊或故障停運，將直接威脅電網的穩定，甚至可能引發電網崩潰。此時，需立即派遣人員前往變電站進行現場控制，這不僅耗費大量人力，還使電網處于脆弱狀態，難以應對突發狀況，導致事故擴大化，嚴重威脅電網安全[3]。面對變電站信息量爆炸式增長的現狀，普通110kV變電站可能涉及上千個遙控信號和上百個遙測數據，主站需接入數百個此類變電站，信息處理工作異常繁重。為了提升效率，調控人員常采用批量處理信息表的方法，借助外接設備快速導入數據。然而，這一便捷操作也伴隨著較高的安全風險，如信息拷貝過程中的數據泄露或篡改問題，需在實際操作中嚴格把控。

2.2設備安全自動化控制難題

自動化設備的穩定運行是系統效能的基石，其性能受環境溫濕度、持續運行時間及維護狀況等多重因素影響。部分設備因資金、檢修條件限制或環境因素，長期處于超負荷狀態，加速了老化進程，對系統安全構成潛在威脅。一旦通信協議不兼容或配置不當，如某變電站數據庫通信協議問題導致心跳檢測失效，備用服務器未能及時切換，將嚴重影響系統監控的連續性[4]。

2.3電源自動化安全管理的挑戰

電源穩定是自動化系統持續運行的關鍵。電源接線配置復雜，若分配板接線錯誤，看似具備多重電源保障，實則僅依賴單一或雙電源，此類隱蔽問題需通過細致的斷電測試來識別。因此，在設備驗收階段，應強化電源系統的全面檢查，確保配置正確、質量可靠。

2.4電力及其自動化遙控安全問題

（1）人為操作疏漏：在電力自動化系統中，人為操作錯誤頻繁出現，構成重大安全隱患，尤其是斷路器遙控指令錯誤頻發，以及狹小空間內接線不當、斷路器安裝錯誤等問題，均威脅系統穩定運行。（2）非法數字入侵：不法分子利用技術手段非法侵入電力自動化系統，干擾其正常運行，降低服務品質，并潛藏多重安全風險。（3）操作員失誤挑戰：操作員在自動化過程中的細微差錯雖多數情況下僅局部影響系統線路，但極端情況下可導致系統全面癱瘓，嚴重影響社會生產生活和電力企業的經濟利益。（4）惡意物理干擾：與高級技術入侵不同，惡意物理破壞雖技術門檻低，卻同樣能嚴重擾亂電力自動化運行，通過簡單物理手段即可實施，影響供電穩定性。（5）環境因素制約：極端環境條件下（如潮濕、高溫等），控制設備性能受限，信息采集精度下降，加之管理疏漏和外部因素（如小動物侵擾），易導致誤報、漏報或操作失誤。

2.5電力系統及其自動化遙信發生誤報

遙信系統誤報成因多樣，涵蓋一次與二次設備因素，具體表現如下。

2.51觸點老化與接觸不良

第一，遙信信號依賴于現場開關、刀閘的輔助觸點及信號繼電器觸點，長期暴露，導致氧化和磨損，引起接觸不良，從而觸發誤報，干擾電力自動化系統的順暢運行。頻繁操作亦加劇了觸點間隙擴大，影響接觸穩定性。第二，電磁環境敏感性：遙信信號采集處于低電壓環境下，易受電磁環境干擾。特別是早期采用24V直流供電的系統，其信號回路在弱電環境中運行，對電磁干擾極為敏感，易導致信號誤報，影響系統穩定性。第三，通信通道干擾與誤碼：RTU電源質量不穩定，紋波系數高且電壓波動大，加之交流電干擾，導致運動通道內產生誤碼，進而引發遙信信號異常波動，影響信號準確性。第四，軟件處理缺陷：受限于技術條件，主站計算機系統和RTU處理軟件在復雜操作中可能出現錯誤，直接對遙信信號處理造成負面影響，增加誤報風險。

3電力系統安全控制中自動化技術運用策略

3.1強化自動化過程中二次防護策略

3.1.1全面升級外來設備監控與管理機制

首先建立一個全面的外來設備接入管理體系。在設備接入系統前，應要求其進行注冊并提交詳細的設備信息。此外，還需實施定期的安全復審制度，以應對新出現的威脅和漏洞。

3.1.2工作站層面定制化安全策略的實施

在工作站層面，根據業務需求和安全風險評估結果，制訂并實施高度定制化的安全策略，實施嚴格的訪問控制策略，確保只有經過授權的用戶和進程才能訪問敏感數據和系統資源。

3.1.3主站與工作站間的物理隔離機制

物理隔離意味著在物理層面上將主站與工作站完全分開，使它們之間無法直接進行數據傳輸或通信，從而有效遏制了問題的擴散。

3.2優化設備自動化巡檢與備份管理

在設備投運前，強化驗收流程，確保設備狀態最佳。在設備運行期間，持續優化運行環境，嚴格執行巡檢制度。針對服務器等重要設備，采用冗余配置等高級技術，并建立健全的備品備件與數據備份管理制度，確保在實際操作中嚴格執行[5]。

3.3深化電源系統自動化測試與維護

對于關鍵的UPS電源系統，應實施定期的放電測試與保養計劃，確保其在緊急情況下能夠穩定供電。在電源測試過程中，需細致檢查接線情況，確保供電系統具備良好的冗余性，避免因接線問題導致系統意外停運，從而保障電網的安全穩定運行。

3.4優化電力系統自動化技術管理制度

3.4.1設計方案的精進與創新

為確保電力系統與自動化技術的安全高效運行，設計方案的優化至關重要。持續學習國際先進設計理念，結合本土實際，不斷創新，使設計方案更加貼合實際需求，提升系統安全性與可靠性。

3.4.2制度體系的動態更新

電力單位應緊跟電力系統運行態勢，動態調整與優化管理體系內容，及時剔除不適應當前管理需求的條款，填補制度漏洞，確保安全管理制度的有效性與前瞻性。通過制度的不斷完善，為電力系統安全控制提供堅實的制度保障，促進系統安全性能的持續提升。

3.4.3安全控制體制的精細化

為增強安全控制工作的指導性與可操作性，電力單位需對現有安全控制體制進行細化，明確各項安全控制要求的具體標準與操作流程，避免制度內容過于籠統。通過精細化管理，使安全控制工作有據可依、有章可循，提升執行效率與效果。

3.4.4強化安全控制責任制

為激發管理人員的工作責任心與積極性，電力單位應建立健全安全控制責任制，將安全控制任務明確到崗、到人，形成責任清晰、獎懲分明的責任體系。對安全控制工作不力的人員進行問責，形成強大的震懾力，推動安全控制工作的持續改進與優化。

3.5加強自動化遙控安全策略

3.5.1實施線路標識與斷路器編號管理

鑒于電力自動化系統中遙控信號點易與主站線路數字混淆導致誤操作，采取對信號點與斷路器進行唯一編號管理，確保遙控操作的精確性與安全性，實現遙控指令的精準匹配與執行。

3.5.2優化返校驗證機制

強化遙控操作中的返校驗證環節，確保每次遙控指令發出前均經過嚴格的核對與校驗，及時發現并糾正潛在錯誤，提升遙控操作的安全性與可靠性。

3.5.3引入通道安全校驗技術

通過主站請求與系統自動校驗參數的方式，建立安全的通信連接。實施密碼驗證策略，限制非法訪問，并在多次密碼錯誤后觸發報警并關閉通道，保障系統免受未授權訪問。

3.5.4提升遙信信號抗干擾能力

將RTU電源電壓由傳統的24V提升至220V，增強信號傳輸過程中的抗干擾性，減少外界因素對遙信信號的干擾，顯著提升信號準確性，降低誤報率。

4結語

綜上所述，在當前電力行業的核心架構中，自動化系統已占據舉足輕重的地位，成為支撐電網高效運行的關鍵支柱。在應對各類安全挑戰時，應秉持預防為主、綜合治理的原則，深入剖析問題根源，對安全基礎設施進行持續優化與加固，力求構建起一套能夠敏銳捕捉潛在風險、迅速響應并有效應對的安全防控體系。通過這些努力，共同為電力供應的連續穩定與電網安全的堅實保障貢獻力量。

參考文獻

[1]曹華卿.電力系統配網自動化通信的網絡安全管理問題探討[J].大眾標準化，2024（1）：161-163.

[2]畢文駿.考慮虛假數據注入的電力系統安全防御相關問題研究[D].南京：東南大學，2022.

[3]周開天.電力系統的自動化系統安全對策[J].集成電路應用，2020，37（7）：70-71.

[4]李昌超.基于復雜網絡理論的電力系統安全分析與控制[D].青島：中國石油大學（華東），2020.

[5]ANJ，ZHANGL，ZHOUYB，etal.Transientstabilitymarginpredictionundertheconceptofsecurityregionofpowersystemsbasedonthelongshort-termmemorynetworkandattentionmechanism[J].FrontiersinEnergyResearch，2022，10（5）：70-71.