关于变电站电气自动化实现电力安全运行的对策探讨

内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电局 邹德昊

随着我国现代化建设不断取得新成果，电力系统的基本保障作用愈加根深蒂固。在这一背景下，相关企业和部门必须认识到变电站自动化系统对于电力系统稳定运行的影响，在电力事业改革的关键时期优化变电站电气自动化设计，降低电力事故的发生概率，充分保障电网安全运行。由此，相关部门应与时俱进，提出合理的预防措施，并根据变电站电气自动化与电力安全运行的工作实际做出必要研究，推动电力行业的繁荣稳定发展[1]。

电力资源是现代人日常生活中不可或缺的重要能源。首先，电力能源切实提升了人们的生活水平，人们进而对高负荷的电器有了较高依赖性，由此而产生对变电站电气自动化和电气设备运行的需求。其次，变电站的自动化水平越高，其对于电力运行的安全保障作用越强。因此，相关部门必须加强对变电站的监管，抓好日常工作、加紧技术研发，通过技术创新和设备更新来提升变电站电气自动化水平，保障电力系统安全运行，为电力系统的高效运转提供良好的环境基础。

1 完善的变电站电气自动化需要的设计

框架设计。客观来说，当前阶段变电站的框架结构主要分为间断层、网络层以及站控层。其中，间断层主要具备数据采集和电力设备保护职能，而网络层主要用于高速传输信息，为电力运输做好铺垫，而站控层则是变电站框架的核心内容，主要负责监控电力系统、下达操作指令。具体来说，站控层对于网络层以及间断层具有监督和管理作用，通过监管这两项结构来维护硬件系统。值得注意的是，在变电站中相关软件设备和硬件设备的共同支撑下，电力自动化可以实现高效率的、智能的监督与管理，并分层分布找到二次设备元素[2]。

回路设计。在现有的应用基础和技术水平下，可行的电气自动化回路设计主要存在三种模式。其一，相对分散模式。相对分散模式主张实现变电站分散系统建设，将系统划分为两个以上区域，各区域分别安装自动化设备，独立发挥作用；其二，集成模式。集成模式的回路设计是对其原有模式的一种改良，主要用于变电站自动化的系统保护，该模式由系统总体控制，同时各分散结构又能独立运转，整体协同性和相对独立性较好，且在运算过程中能够保持高度智能化，通过拓宽线路而增加变电站开关数量；其三，完全分散模式。在完全分散模式的回路设计中，需要对母线和主变压器等设备进行集中安装，而其他所有设备镀晶直接安装接入一次系统，如此既不影响系统的稳定性，同时也可以有效降低成本投入。随着电气自动化技术的不断发展完善，在现阶段，完全分散模式的回路设计优势更加突出，逐渐取代相对分散模式，在变电站中得到广泛运用。

一次系统设计。在变电站电气自动化的一次系统设计中，其核心内容是系统中电气接线设计，其涉及到的细节内容较为关键。首先，电气接线设计应保持主连接线不动，借助计算机设备对主连接线以及相关装置进行匹配。其次，应将开关替换为自动开关，并输入开关运行模式。在正常情况下，连接点是相对独立的，相关人员需要将一对连接点输入控制系统中。但在低压开关的特殊情况下，就需要输入两对连接点，其中一对连接点发挥辅助作用，以确保系统正常运行。

二次系统设计。是以一次系统设计为基础的变电站电气自动化设计，额外增设一套具有保护信号及电回路作用的开关柜，在二次系统设计中，一次系统设计的功能并没有被改变，仍旧可以计量开关柜中的电能、信号以及回路，但是需要取消计量型号功能，实现集中保护。在此基础上，在控制系统中接入回路和信号，进行继电保护，借助监控系统来实现计量与控制。

2 影响变电站电气自动化及电力安全运行的因素分析

2.1 人员素养因素

在实现变电站电气自动化的过程中，电力企业需要指派大量的操作人员和维护人员来负责电力运行安全。由此，人员素养因素是影响电气自动化和电力安全运行的首要因素，若人员素养层次不齐，则变电站电气自动化异常运行概率将会激增。电力行业人员的职业素养往往涵盖职业技能和工作态度，这是变电站安全运行的核心保障。纵观既往的由人员因素所引起的电力事故，其根本原因在于人员工作态度不端正、缺乏工作责任心，对微小的变电设备故障问题不重视，不能立即上报并安排检修，最终带来系列的连锁反应，给企业以及社会带来了不小的损失[3]。除此以外，不排除少数工作人员心存侥幸，在工作中因贪图方便，而不遵守规章流程，导致设备故障处理存在严重的隐患漏洞，错过了最佳抢救时间，为变电站的正常运转带来了严重的阻碍。

2.2 自动化系统设计因素

自动化系统设计因素同样影响电器的自动化运行，其设计水准影响着电力运行质量和运行安全。具体来说，若自动化系统的设计存在重大安全缺陷，那么将会直接诱发设备故障、电力故障等问题，导致电气设备机组控制难以有效推进，带来经济损失，甚至有较大概率会导致人员伤亡，因此，即使是出于安全生产的角度，自动化系统也是确保电力安全运行的基础。

2.3 管理制度因素

管理制度不完善是现阶段变电站管理的共性问题，随着变电站电气自动化水平的不断提升，制度也应该有所调整和健全。否则，一旦变电站的管理制度存在安全漏洞、防护漏洞，那么相关人员和部门将很难在第一时间监测到电气设备的异常情况，导致小故障发展成大问题，诱发电力安全事故。

2.4 电气自动化设备抗干扰因素

一直以来，电气自动化设备抗干扰是变电站运行所高度关注的问题。尤其是受气候因素影响，出现极端温度、雷电天气、潮湿环境，或受到电磁辐射的干扰环境时，往往难以保证变电站自动化系统的正常运行。归根结底，这是由于我国现阶段的电气设备制造水平还难以满足电气自动化设备抗干扰需求，最终为系统的安全稳定运行，埋下了隐患。除此以外，若变电站自动化设备存在质量不达标问题，那么有一定概率会生成设备内部干扰因素，干扰设备正常运行。除此以外，在电气自动化设备运行阶段，受感性负载的影响，开关在闭合或断开时可能会产生电弧熄灭或重燃现象，这一现象也会干扰设备操作。最后，在接地操作不当的情况下会出现短路，随之而来的是故障电流和高电位，增加了重大安全事故的发生风险。

2.5 网络通讯质量因素

在信息化时代背景下，网络技术在电力行业领域同样得到广泛运用，相对应的网络通信质量因素对于电力安全运行同样具有影响。通过分析变电站电气自动化的实现逻辑，可以发现网络通讯技术是变电站自动化运行及电气设备控制的前提基础。所以，若变电站电气自动化运行中出现通讯故障，那么将意味着系统指令传输被中断，变电站不能实现自动化控制，影响电力系统的运行以及电力的调配。

2.6 软硬件因素

软硬件因素同样作为影响变电站电气自动化水平的重要因素而存在，从自动化实现控制模块来看，可以将影响其自动化运行质量和运行安全的因素统一归结为硬件因素，若硬件因素异常，则变电站可能会出现电气设备超负荷运行、性能调配异常、维持故障状态运行等问题，也会大幅度增加设备的损耗程度，降低设备应用寿命，同时也在无形之中提升了维护成本，增加了企业的经济损失，不利于电力企业综合运行成本的控制。

此外，在变电站电气自动化运行中，只有在各个传感器以及传输线路的协同配合下，电气设备机组以及控制组件才能正常运转，并展开数据分析、信息传输以及指定传达、设备响应等。所以，通过评估数据分析的软件媒介，可以推断出若电气自动化系统软件因素出现卡顿、闪退等异常，其将直接引发设备损坏、电气设备机组难以运转等问题，为电力企业带来经济损失。

3 变电站电气自动化实现电力安全运行的对策

3.1 提升工作人员技能

变电站工作人员的技能掌握情况以及职业素养直接影响变电站运行管理效率。因此，为全面提升电气自动化设备及技术的应用效率水平，必须组织变电管理人员展开专业技能培训、职业素质培训，强化其责任意识。

具体来说，越来越多新技术和新理论被应用于变电站的电气自动化设计，由此电力企业应定期组织人员学习前沿理论，参与主题培训活动，并邀请科研机构人员或高校教师来开展主题讲座或培训教学，提升变电站工作人员的综合能力；其次，企业方面应针对工作人员强化职业道德及核心素养培训，定期召开员工会议，通过案例分析和职业教育提升员工职业素养，形成良好的企业文化；最后，技术是实现变电站电气自动化以及电力安全运行的前提基础，企业应重点要求员工加强技术学习，加深员工对电气自动化设备及技术应用的深层次了解，通过专业培训切实提升企业技术操作技能，避免因操作失误而造成电力事故。

3.2 采集整理数据

数据信息的采集整理以及分析传输是变电站电气自动化的重要内容。在电力系统运行过程中，会对收集到的数据进行统一处理。对于其中由跳闸或断路等现象而导致的异常数据，相关人员既可以使用光电隔离，同时也可以通过通信完成信号传输，借助电路母线和功率值采集并处理数据。

3.3 加强运行安全管理

运行安全管理工作是电力系统安全稳定运行的重要保障，为全面推动新时期电力系统科学、安全、稳定运行，电力企业必须在日常运行管理中融入安全理念，强化人员责任意识，坚决杜绝因人员责任心缺失和安全理念薄弱而存在管理漏洞。

首先，在运行安全管理工作中融入精细化管理理念，打造精细化运行安全管理模式，对当前阶段变电站管理中所存在的客观问题进行细化、量化分析，加大日常设备检测和保养维护力度，以满足电力系统安全稳定运行需求。值得注意的是，相关负责人员应该对一段时间内的高发故障问题进行汇总，总结风险概率相对较高的设备部位，并对这些部位进行重点检查，将故障隐患扼杀在萌芽状态。在此基础上，相关管理人员还应该精细化的对电力系统的参数设计、功能调试以及运转状态进行察看，若存在故障问题，需要及时上报并处理。

其次，电力企业应制定并完善责任机制，避免用传统的笼统管理模式，而应该将电力运行安全管理工作进行细化，明确各单位、各人员的主体责任，确保各项工作均有对应的责任人，如此若出现安全问题，则会在第一时间对责任人进行追责处理；最后，电力企业的各级人员都应该树立安全意识，安全无小事，而变电站的工作本就存在一定的危险性。所以，电力运行管理人员必须对各节点的问题进行危险点分析，对风险隐患进行全面排查，在此基础上强化成本控制和风险管理，为变电站的生存发展开辟更加广阔的空间。

3.4 建立健全电气自动化系统

建立健全电气自动化系统是当前阶段电力行业发展的必然趋势。因此，电力企业需要合理运用先进技术，发挥系统软件优势，从而将数据信息转化为数据形式，为项目管理决策的制定提供参考依据，阻断相关因素的干扰，为电力设备的正常稳定运转奠定坚实的基础。

首先，对于整体框架的规划设计，相关设计人员应该严格按照电气系统框架设计原则，对间隔层、网络层以及站控层进行合理设计，保证电力系统数据传输与交换的有效性，保持相对稳定的数据传输速率。除此以外，当前电气自动化系统中所用的通讯网络主要由以太网和工业现场总线等构成，相关设计人员应出于对网络信息安全的考虑，在星型网络、环型网络及混合型网络中作出合理选择。尤其是在构建真空层的过程中，必须认识到单模块是电气自动化系统的核心构成，对设备的运行情况具有监控和指定下达职能，确保电气自动化系统可以对电力设备故障问题进行自动智能分析，并结合具体问题判定维护方法，保证设备可以顺利运行。

其次，在设计系统软硬件的过程中，相关设计人员也必须始终遵循行业规范标准，对电气自动化系统的软硬件进行巧妙构思。在硬件系统设计过程中，设计人员应保证电气设备硬件配置与其功能需求相吻合，为网络层配备交换机设备、通信电缆及光纤接口，为间隔层配备功率采集系统、高压开关装置、监视及保护设备，为站控制层配置三个服务器。值得注意的是，系统硬件配置应支持系统实时分析电量冗余情况，加大对隔离开关信号电源以及相关软件设计的考量，提升电气自动化水准。而在系统软件设计过程中，相关设计人员则应该重点开发电力设备运行数据采集和处理、监控和报警、人机交互以及统计计算等功能，软件整体采取开放式和分布式的设计模式，确保各功能包括直接既能协调整合同时具有良好的相互独立性，从而针对用户的个性化需求提供定制服务，提升客户的满意度。

最后，随着信息化技术与变电站电气自动化系统融合愈加深入，系统设计人员也结合数据库装备技术，优化变电站自动化系统的扩展性能和数据传输通讯功能。

3.5 优化网络通讯系统安防措施

为确保变电站电气自动化电力安全稳定运行，保障自动化控制效果，电力企业的相关技术人员必须全面强化网络通讯系统的安全防护功能，加大对变电站电气自动化运行管理核心内容的重视程度，确保站内通讯得以落实。具体来说，当前阶段针对网络通讯系统的安全防护工作要从以下几个方面着手展开：首先，设计防雷接地系统；其次，安装安全防护应用软件；再次，合理设置不同部门人员的设计权限；最后，在现有技术支撑下展开全包围的通讯系统安全防护工作，为变电站电气自动化及电力安全运行筑牢坚实的防线。

3.6 增设远程控制

远程控制技术可以辅助控制管理人员实现远程操作，减少电缆辐射以及应用于电缆铺设的人工费用、材料费用等，有利于企业追求更高的经济效益。而且，通过增设远程控制功能，人员仅需要在中心控制站安装相关系统，就可以通过网络传输实现变电站工作的多方面链接，工作流程更简易，控制效果更佳。

4 结语

用电安全受到社会各界的高度关注。在现代化建设的新形势下，电力企业应加大对变电站电气自动化系统的研究力度，提升变电站管理的自动化和智能化水平，推动故障处理效率水平的提升。除此以外，电力企业需要通过引入自动化智能控制技术来扩大电力系统规模，全方位提升电力系统的稳定性以及管理效能，避免投入超额的管理成本，为电力企业创造更高的经济效益，最终推动电力行业实现健康可持续发展。