內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司呼和浩特供電局 鄒德昊

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)不斷取得新成果，電力系統(tǒng)的基本保障作用愈加根深蒂固。在這一背景下，相關(guān)企業(yè)和部門必須認(rèn)識到變電站自動化系統(tǒng)對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，在電力事業(yè)改革的關(guān)鍵時期優(yōu)化變電站電氣自動化設(shè)計，降低電力事故的發(fā)生概率，充分保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。由此，相關(guān)部門應(yīng)與時俱進(jìn)，提出合理的預(yù)防措施，并根據(jù)變電站電氣自動化與電力安全運(yùn)行的工作實(shí)際做出必要研究，推動電力行業(yè)的繁榮穩(wěn)定發(fā)展[1]。

電力資源是現(xiàn)代人日常生活中不可或缺的重要能源。首先，電力能源切實(shí)提升了人們的生活水平，人們進(jìn)而對高負(fù)荷的電器有了較高依賴性，由此而產(chǎn)生對變電站電氣自動化和電氣設(shè)備運(yùn)行的需求。其次，變電站的自動化水平越高，其對于電力運(yùn)行的安全保障作用越強(qiáng)。因此，相關(guān)部門必須加強(qiáng)對變電站的監(jiān)管，抓好日常工作、加緊技術(shù)研發(fā)，通過技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備更新來提升變電站電氣自動化水平，保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，為電力系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供良好的環(huán)境基礎(chǔ)。

1 完善的變電站電氣自動化需要的設(shè)計

框架設(shè)計。客觀來說，當(dāng)前階段變電站的框架結(jié)構(gòu)主要分為間斷層、網(wǎng)絡(luò)層以及站控層。其中，間斷層主要具備數(shù)據(jù)采集和電力設(shè)備保護(hù)職能，而網(wǎng)絡(luò)層主要用于高速傳輸信息，為電力運(yùn)輸做好鋪墊，而站控層則是變電站框架的核心內(nèi)容，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控電力系統(tǒng)、下達(dá)操作指令。具體來說，站控層對于網(wǎng)絡(luò)層以及間斷層具有監(jiān)督和管理作用，通過監(jiān)管這兩項(xiàng)結(jié)構(gòu)來維護(hù)硬件系統(tǒng)。值得注意的是，在變電站中相關(guān)軟件設(shè)備和硬件設(shè)備的共同支撐下，電力自動化可以實(shí)現(xiàn)高效率的、智能的監(jiān)督與管理，并分層分布找到二次設(shè)備元素[2]。

回路設(shè)計。在現(xiàn)有的應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)水平下，可行的電氣自動化回路設(shè)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(shí)現(xiàn)變電站分散系統(tǒng)建設(shè)，將系統(tǒng)劃分為兩個以上區(qū)域，各區(qū)域分別安裝自動化設(shè)備，獨(dú)立發(fā)揮作用；其二，集成模式。集成模式的回路設(shè)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(tǒng)保護(hù)，該模式由系統(tǒng)總體控制，同時各分散結(jié)構(gòu)又能獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，整體協(xié)同性和相對獨(dú)立性較好，且在運(yùn)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(guān)數(shù)量；其三，完全分散模式。在完全分散模式的回路設(shè)計中，需要對母線和主變壓器等設(shè)備進(jìn)行集中安裝，而其他所有設(shè)備鍍晶直接安裝接入一次系統(tǒng)，如此既不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時也可以有效降低成本投入。隨著電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展完善，在現(xiàn)階段，完全分散模式的回路設(shè)計優(yōu)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(yùn)用。

一次系統(tǒng)設(shè)計。在變電站電氣自動化的一次系統(tǒng)設(shè)計中，其核心內(nèi)容是系統(tǒng)中電氣接線設(shè)計，其涉及到的細(xì)節(jié)內(nèi)容較為關(guān)鍵。首先，電氣接線設(shè)計應(yīng)保持主連接線不動，借助計算機(jī)設(shè)備對主連接線以及相關(guān)裝置進(jìn)行匹配。其次，應(yīng)將開關(guān)替換為自動開關(guān)，并輸入開關(guān)運(yùn)行模式。在正常情況下，連接點(diǎn)是相對獨(dú)立的，相關(guān)人員需要將一對連接點(diǎn)輸入控制系統(tǒng)中。但在低壓開關(guān)的特殊情況下，就需要輸入兩對連接點(diǎn)，其中一對連接點(diǎn)發(fā)揮輔助作用，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

二次系統(tǒng)設(shè)計。是以一次系統(tǒng)設(shè)計為基礎(chǔ)的變電站電氣自動化設(shè)計，額外增設(shè)一套具有保護(hù)信號及電回路作用的開關(guān)柜，在二次系統(tǒng)設(shè)計中，一次系統(tǒng)設(shè)計的功能并沒有被改變，仍舊可以計量開關(guān)柜中的電能、信號以及回路，但是需要取消計量型號功能，實(shí)現(xiàn)集中保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，在控制系統(tǒng)中接入回路和信號，進(jìn)行繼電保護(hù)，借助監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)計量與控制。

2 影響變電站電氣自動化及電力安全運(yùn)行的因素分析

2.1 人員素養(yǎng)因素

在實(shí)現(xiàn)變電站電氣自動化的過程中，電力企業(yè)需要指派大量的操作人員和維護(hù)人員來負(fù)責(zé)電力運(yùn)行安全。由此，人員素養(yǎng)因素是影響電氣自動化和電力安全運(yùn)行的首要因素，若人員素養(yǎng)層次不齊，則變電站電氣自動化異常運(yùn)行概率將會激增。電力行業(yè)人員的職業(yè)素養(yǎng)往往涵蓋職業(yè)技能和工作態(tài)度，這是變電站安全運(yùn)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(tài)度不端正、缺乏工作責(zé)任心，對微小的變電設(shè)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(yīng)，給企業(yè)以及社會帶來了不小的損失[3]。除此以外，不排除少數(shù)工作人員心存僥幸，在工作中因貪圖方便，而不遵守規(guī)章流程，導(dǎo)致設(shè)備故障處理存在嚴(yán)重的隱患漏洞，錯過了最佳搶救時間，為變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了嚴(yán)重的阻礙。

2.2 自動化系統(tǒng)設(shè)計因素

自動化系統(tǒng)設(shè)計因素同樣影響電器的自動化運(yùn)行，其設(shè)計水準(zhǔn)影響著電力運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行安全。具體來說，若自動化系統(tǒng)的設(shè)計存在重大安全缺陷，那么將會直接誘發(fā)設(shè)備故障、電力故障等問題，導(dǎo)致電氣設(shè)備機(jī)組控制難以有效推進(jìn)，帶來經(jīng)濟(jì)損失，甚至有較大概率會導(dǎo)致人員傷亡，因此，即使是出于安全生產(chǎn)的角度，自動化系統(tǒng)也是確保電力安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2.3 管理制度因素

管理制度不完善是現(xiàn)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(yīng)該有所調(diào)整和健全。否則，一旦變電站的管理制度存在安全漏洞、防護(hù)漏洞，那么相關(guān)人員和部門將很難在第一時間監(jiān)測到電氣設(shè)備的異常情況，導(dǎo)致小故障發(fā)展成大問題，誘發(fā)電力安全事故。

2.4 電氣自動化設(shè)備抗干擾因素

一直以來，電氣自動化設(shè)備抗干擾是變電站運(yùn)行所高度關(guān)注的問題。尤其是受氣候因素影響，出現(xiàn)極端溫度、雷電天氣、潮濕環(huán)境，或受到電磁輻射的干擾環(huán)境時，往往難以保證變電站自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。歸根結(jié)底，這是由于我國現(xiàn)階段的電氣設(shè)備制造水平還難以滿足電氣自動化設(shè)備抗干擾需求，最終為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，埋下了隱患。除此以外，若變電站自動化設(shè)備存在質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問題，那么有一定概率會生成設(shè)備內(nèi)部干擾因素，干擾設(shè)備正常運(yùn)行。除此以外，在電氣自動化設(shè)備運(yùn)行階段，受感性負(fù)載的影響，開關(guān)在閉合或斷開時可能會產(chǎn)生電弧熄滅或重燃現(xiàn)象，這一現(xiàn)象也會干擾設(shè)備操作。最后，在接地操作不當(dāng)?shù)那闆r下會出現(xiàn)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(fā)生風(fēng)險。

2.5 網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量因素

在信息化時代背景下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力行業(yè)領(lǐng)域同樣得到廣泛運(yùn)用，相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量因素對于電力安全運(yùn)行同樣具有影響。通過分析變電站電氣自動化的實(shí)現(xiàn)邏輯，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)是變電站自動化運(yùn)行及電氣設(shè)備控制的前提基礎(chǔ)。所以，若變電站電氣自動化運(yùn)行中出現(xiàn)通訊故障，那么將意味著系統(tǒng)指令傳輸被中斷，變電站不能實(shí)現(xiàn)自動化控制，影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行以及電力的調(diào)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(shí)現(xiàn)控制模塊來看，可以將影響其自動化運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行安全的因素統(tǒng)一歸結(jié)為硬件因素，若硬件因素異常，則變電站可能會出現(xiàn)電氣設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行、性能調(diào)配異常、維持故障狀態(tài)運(yùn)行等問題，也會大幅度增加設(shè)備的損耗程度，降低設(shè)備應(yīng)用壽命，同時也在無形之中提升了維護(hù)成本，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，不利于電力企業(yè)綜合運(yùn)行成本的控制。

此外，在變電站電氣自動化運(yùn)行中，只有在各個傳感器以及傳輸線路的協(xié)同配合下，電氣設(shè)備機(jī)組以及控制組件才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并展開數(shù)據(jù)分析、信息傳輸以及指定傳達(dá)、設(shè)備響應(yīng)等。所以，通過評估數(shù)據(jù)分析的軟件媒介，可以推斷出若電氣自動化系統(tǒng)軟件因素出現(xiàn)卡頓、閃退等異常，其將直接引發(fā)設(shè)備損壞、電氣設(shè)備機(jī)組難以運(yùn)轉(zhuǎn)等問題，為電力企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。

3 變電站電氣自動化實(shí)現(xiàn)電力安全運(yùn)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(yè)素養(yǎng)直接影響變電站運(yùn)行管理效率。因此，為全面提升電氣自動化設(shè)備及技術(shù)的應(yīng)用效率水平，必須組織變電管理人員展開專業(yè)技能培訓(xùn)、職業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)，強(qiáng)化其責(zé)任意識。

具體來說，越來越多新技術(shù)和新理論被應(yīng)用于變電站的電氣自動化設(shè)計，由此電力企業(yè)應(yīng)定期組織人員學(xué)習(xí)前沿理論，參與主題培訓(xùn)活動，并邀請科研機(jī)構(gòu)人員或高校教師來開展主題講座或培訓(xùn)教學(xué)，提升變電站工作人員的綜合能力；其次，企業(yè)方面應(yīng)針對工作人員強(qiáng)化職業(yè)道德及核心素養(yǎng)培訓(xùn)，定期召開員工會議，通過案例分析和職業(yè)教育提升員工職業(yè)素養(yǎng)，形成良好的企業(yè)文化；最后，技術(shù)是實(shí)現(xiàn)變電站電氣自動化以及電力安全運(yùn)行的前提基礎(chǔ)，企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)要求員工加強(qiáng)技術(shù)學(xué)習(xí)，加深員工對電氣自動化設(shè)備及技術(shù)應(yīng)用的深層次了解，通過專業(yè)培訓(xùn)切實(shí)提升企業(yè)技術(shù)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(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)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(nèi)容。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理。對于其中由跳閘或斷路等現(xiàn)象而導(dǎo)致的異常數(shù)據(jù)，相關(guān)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(shù)據(jù)。

3.3 加強(qiáng)運(yùn)行安全管理

運(yùn)行安全管理工作是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，為全面推動新時期電力系統(tǒng)科學(xué)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，電力企業(yè)必須在日常運(yùn)行管理中融入安全理念，強(qiáng)化人員責(zé)任意識，堅(jiān)決杜絕因人員責(zé)任心缺失和安全理念薄弱而存在管理漏洞。

首先，在運(yùn)行安全管理工作中融入精細(xì)化管理理念，打造精細(xì)化運(yùn)行安全管理模式，對當(dāng)前階段變電站管理中所存在的客觀問題進(jìn)行細(xì)化、量化分析，加大日常設(shè)備檢測和保養(yǎng)維護(hù)力度，以滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行需求。值得注意的是，相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)該對一段時間內(nèi)的高發(fā)故障問題進(jìn)行匯總，總結(jié)風(fēng)險概率相對較高的設(shè)備部位，并對這些部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查，將故障隱患扼殺在萌芽狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)管理人員還應(yīng)該精細(xì)化的對電力系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計、功能調(diào)試以及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)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(yè)應(yīng)制定并完善責(zé)任機(jī)制，避免用傳統(tǒng)的籠統(tǒng)管理模式，而應(yīng)該將電力運(yùn)行安全管理工作進(jìn)行細(xì)化，明確各單位、各人員的主體責(zé)任，確保各項(xiàng)工作均有對應(yīng)的責(zé)任人，如此若出現(xiàn)安全問題，則會在第一時間對責(zé)任人進(jìn)行追責(zé)處理；最后，電力企業(yè)的各級人員都應(yīng)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(yùn)行管理人員必須對各節(jié)點(diǎn)的問題進(jìn)行危險點(diǎn)分析，對風(fēng)險隱患進(jìn)行全面排查，在此基礎(chǔ)上強(qiáng)化成本控制和風(fēng)險管理，為變電站的生存發(fā)展開辟更加廣闊的空間。

3.4 建立健全電氣自動化系統(tǒng)

建立健全電氣自動化系統(tǒng)是當(dāng)前階段電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此，電力企業(yè)需要合理運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，發(fā)揮系統(tǒng)軟件優(yōu)勢，從而將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)形式，為項(xiàng)目管理決策的制定提供參考依據(jù)，阻斷相關(guān)因素的干擾，為電力設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

首先，對于整體框架的規(guī)劃設(shè)計，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格按照電氣系統(tǒng)框架設(shè)計原則，對間隔層、網(wǎng)絡(luò)層以及站控層進(jìn)行合理設(shè)計，保證電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與交換的有效性，保持相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率。除此以外，當(dāng)前電氣自動化系統(tǒng)中所用的通訊網(wǎng)絡(luò)主要由以太網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場總線等構(gòu)成，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)出于對網(wǎng)絡(luò)信息安全的考慮，在星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)及混合型網(wǎng)絡(luò)中作出合理選擇。尤其是在構(gòu)建真空層的過程中，必須認(rèn)識到單模塊是電氣自動化系統(tǒng)的核心構(gòu)成，對設(shè)備的運(yùn)行情況具有監(jiān)控和指定下達(dá)職能，確保電氣自動化系統(tǒng)可以對電力設(shè)備故障問題進(jìn)行自動智能分析，并結(jié)合具體問題判定維護(hù)方法，保證設(shè)備可以順利運(yùn)行。

其次，在設(shè)計系統(tǒng)軟硬件的過程中，相關(guān)設(shè)計人員也必須始終遵循行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對電氣自動化系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行巧妙構(gòu)思。在硬件系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)保證電氣設(shè)備硬件配置與其功能需求相吻合，為網(wǎng)絡(luò)層配備交換機(jī)設(shè)備、通信電纜及光纖接口，為間隔層配備功率采集系統(tǒng)、高壓開關(guān)裝置、監(jiān)視及保護(hù)設(shè)備，為站控制層配置三個服務(wù)器。值得注意的是，系統(tǒng)硬件配置應(yīng)支持系統(tǒng)實(shí)時分析電量冗余情況，加大對隔離開關(guān)信號電源以及相關(guān)軟件設(shè)計的考量，提升電氣自動化水準(zhǔn)。而在系統(tǒng)軟件設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員則應(yīng)該重點(diǎn)開發(fā)電力設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和處理、監(jiān)控和報警、人機(jī)交互以及統(tǒng)計計算等功能，軟件整體采取開放式和分布式的設(shè)計模式，確保各功能包括直接既能協(xié)調(diào)整合同時具有良好的相互獨(dú)立性，從而針對用戶的個性化需求提供定制服務(wù)，提升客戶的滿意度。

最后，隨著信息化技術(shù)與變電站電氣自動化系統(tǒng)融合愈加深入，系統(tǒng)設(shè)計人員也結(jié)合數(shù)據(jù)庫裝備技術(shù)，優(yōu)化變電站自動化系統(tǒng)的擴(kuò)展性能和數(shù)據(jù)傳輸通訊功能。

3.5 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)安防措施

為確保變電站電氣自動化電力安全穩(wěn)定運(yùn)行，保障自動化控制效果，電力企業(yè)的相關(guān)技術(shù)人員必須全面強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的安全防護(hù)功能，加大對變電站電氣自動化運(yùn)行管理核心內(nèi)容的重視程度，確保站內(nèi)通訊得以落實(shí)。具體來說，當(dāng)前階段針對網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的安全防護(hù)工作要從以下幾個方面著手展開：首先，設(shè)計防雷接地系統(tǒng)；其次，安裝安全防護(hù)應(yīng)用軟件；再次，合理設(shè)置不同部門人員的設(shè)計權(quán)限；最后，在現(xiàn)有技術(shù)支撐下展開全包圍的通訊系統(tǒng)安全防護(hù)工作，為變電站電氣自動化及電力安全運(yùn)行筑牢堅(jiān)實(shí)的防線。

3.6 增設(shè)遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程控制技術(shù)可以輔助控制管理人員實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，減少電纜輻射以及應(yīng)用于電纜鋪設(shè)的人工費(fèi)用、材料費(fèi)用等，有利于企業(yè)追求更高的經(jīng)濟(jì)效益。而且，通過增設(shè)遠(yuǎn)程控制功能，人員僅需要在中心控制站安裝相關(guān)系統(tǒng)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)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(jié)語

用電安全受到社會各界的高度關(guān)注。在現(xiàn)代化建設(shè)的新形勢下，電力企業(yè)應(yīng)加大對變電站電氣自動化系統(tǒng)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(yè)需要通過引入自動化智能控制技術(shù)來擴(kuò)大電力系統(tǒng)規(guī)模，全方位提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及管理效能，避免投入超額的管理成本，為電力企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，最終推動電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展。