变电站综合自动化改造及安全管控分析

李志强，李 晶，邓显俊，王 斌

（许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000）

变电站是电力系统中的重要组成部分，其运行效率和安全性对整个电力网络的稳定运行至关重要。近年来，随着科技的快速发展，变电站综合自动化改造及安全管控成为电力行业的热门话题。如何基于现有技术实现变电站综合自动化改造及安全管控，已成为变电站管理人员亟待解决的一大问题，也是提高我国电力行业运营管理能力的重要方向。本文详细分析了变电站综合自动化改造及安全管控，具体内容如下。

1 变电站综合自动化改造的基本原则

在改造过程中，管理人员应着重考虑能效优化，通过合理的设备配置和自动化控制，提高变电站的电能利用效率，减少能量损耗，实现节能和环保。变电站是电力系统的核心环节，任何改造都必须以确保安全稳定运行为前提。在改造中，要充分考虑设备的可靠性、抗干扰能力和故障检测与隔离能力，采取措施防止事故发生，提高变电站的安全性和稳定性[1]。

随着电力系统的不断发展和需求的变化，变电站须具备一定的灵活性和可扩展性。在改造中，要充分考虑设备的通用性和互操作性，采用模块化设计和开放式接口，便于系统的升级和扩展，满足未来的需求。

此外，变电站综合自动化改造涉及多个子系统和设备，需要协调统一的管理。在改造中，应充分考虑系统的一体化和集成化，实现设备间的互通互联和数据共享，提高运维效率和管理水平[2]。

2 变电站综合自动化改造流程及安全管控

变电站综合自动化改造是为了提高变电站的自动化程度和运行效率，保障电力系统安全稳定运行。改造过程包括多个环节，涉及站内的保护屏、测控屏、直流系统、交流配电屏、同步向量测量系统、视频环境监控系统、二次公用等屏柜，通信机房内的保护复接接口屏、场地部分端子箱、断路器汇控箱内原件即端子排、线路保护、断路器保护屏、母差保护屏、交流不间断电源系统、直流系统、智能录波器，场地电缆沟二次接地铜排，计算机监控系统和线路故障测距装置。下面将详细介绍这些改造内容及其流程[3]。

针对保护屏的改造，应根据变电站的技术要求，选用先进的保护装置和控制设备，实现对高压设备的保护和控制功能。保护屏的改造包括更换老旧的保护装置、更新保护参数、重新设计保护逻辑和联锁逻辑，确保变电站的安全、可靠运行。同时，为了保障数据的准确性和稳定性，可采用高精度的数字式保护装置，并通过通信网络将保护屏和其他设备连接起来，实现信息的互联互通。

关于测控屏的改造，主要是替换老旧的测量仪器和控制设备，引入先进的数字测控装置。这些新设备可以更加准确地测量电压、电流、功率等参数，同时具备自动校准和自动报警功能，为变电站的运行管理提供更强大的数据支持。此外，可以将测控屏与其他系统进行联动，实现自动化的远程控制和监测。

针对直流系统的改造，主要是对直流屏进行升级和改造[4]。直流屏是变电站中重要的组成部分，用于供电和保护直流设备。改造的重点是更新直流屏的开关设备和控制系统，选用高可靠性、高精度的直流开关设备，通过智能控制系统实现对直流系统的远程控制和监测。

交流配电屏的改造主要是对变电站中的低压配电系统进行改造。通过更换现有的开关设备、保护装置和控制系统，提高配电系统的可靠性和安全性。同时，可引入智能型开关设备，实现对配电系统的远程监测和控制，提高变电站的运行效率。

在同步向量测量系统的改造中，须更新测量仪器和数据处理装置，以提高同步测量的准确性和可靠性。通过引入先进的同步向量测量装置，可实现对电压、电流、功率等参数的在线测量和分析，为变电站运行管理提供精确的数据支持[5]。

在视频环境监控系统的改造中，须更新监控摄像头、信号处理器和监控服务器等设备。通过引入高清晰度的摄像头和先进的图像处理技术，提高监控系统的画质和稳定性，实现对变电站关键区域的实时监控和录像[6]。

对二次公用等屏柜和通信机房内的保护复接接口屏进行改造，目的是提升通信设备的性能和稳定性。对于二次公用等屏柜，可以引入现代化的二次设备和控制系统，提高通信质量和可靠性。对于通信机房内的保护复接接口屏，可以更新接口设备和控制软件，实现对保护和复接功能的全面控制和管理。

更换部分端子箱和断路器汇控箱内原件，应根据原有电路进行拆卸设备，确定新设备的型号和规格。然后根据新设备的安装要求，安装新的端子排，须注意新设备的线路连接方式、接线以及安装过程中的电气绝缘问题。最后进行检查和调试，确保每个设备的连接和信号传输正常[7]。

线路保护、断路器保护屏、母差保护屏是变电站中非常重要的设备，须精细施工和严格测试。在改造过程中，须准确地将原有的设备进行拆卸并安装新设备。在安装过程中，应仔细检查每个元件，包括母差变电器、电流互感器、电压互感器等，确保能够精确测量三相电流、电压、频率、相位等基础信息，并将测量数据通过接口输送到保护继电器，完成线路保护和断路器保护的工作。在设备安装完成后，须进行系统联调和测试，以确保保护装置能及时准确地检测出线路故障、断路器故障等问题，并能向系统发出相应的信号进行切断或切换[8]。

交流不间断电源系统、直流系统、智能录波器是综合自动化改造中非常重要的设备，首先确定系统的容量和规格，并根据系统要求进行安装和连接。在安装过程中，应注意每台设备的线路连接方式、安装位置、设备互通等问题，确保交流不间断电源系统和直流系统能够正常供电，并通过智能录波器对系统运行情况进行不间断记录，保证系统运行的稳定性、可靠性和监测功能。

在电气设备的改造中，电气绝缘问题是需要重点考虑的因素。为了提高设备的安全性和可靠性，在场地电缆沟中添加二次接地铜排将有助于提高设备的电气绝缘水平[9]。需要注意的是，在添加铜排前，应进行场地探测，确定电气绝缘状况；再设计铜排的位置和长度，确保跨步电压、触摸电压等电压等级满足标准规定。

计算机监控系统是综合自动化改造的重点，须对原有的系统进行重新设计和升级。在进行计算机监控系统的设计时，应根据变电站的实际情况，将自动化设备、传感器、仪表和控制装置连接到计算机监控系统，实现对变电站设备状态、运行参数等信息的实时监测和数据采集。在安装计算机监控系统时，还应确保设备的布局、连接方式和数据传输的稳定性。同时，还应进行系统联调和测试，确保计算机监控系统与其他设备的正常通信和数据传输。

线路故障测距装置是用于测量电力线路故障发生位置的设备，对于大型变电站的自动化改造来说，线路故障测距装置是必不可少的。在改造过程中，应根据变电站的实际情况布置线路故障测距装置，并与其他保护设备进行连接。在连接过程中，须与线路保护装置、计算机监控系统等进行联调测试，确保故障测距装置能够准确计算故障点距离，并及时向系统发出警报。

在变电站安全管控方面，应采用现代化的监测设备和传感器，实时监测变电站各设备的状态参数和运行状况，通过数据分析和故障诊断，提前发现设备异常和故障风险，及时采取措施进行修复和预防。同时利用智能保护设备和自动化控制技术，实现对变电站各回路的快速断电和隔离，有效防止故障扩大和事故发生，保护设备和人员的安全。并结合数据云计算与人工智能技术，将变电站的运行数据通过云计算技术进行存储和分析，利用人工智能算法进行数据挖掘和预测，提供决策支持和优化方案，实现对变电站的智能管理和运维优化。

建立安全可靠的网络通信体系，能够实现对变电站的远程监控和控制，提高变电站运行的实时性和灵活性，减少人为操作和巡检，降低工作风险和成本。此外，采用多层次的数据安全和防护技术，包括物理安全措施、权限管理、数据加密和网络防火墙等，保障变电站运行数据的机密性、完整性和可靠性，防止数据泄露和网络攻击。

变电站安全管控采用应急响应与恢复技术，应通过建立完善的应急响应机制，及时发现并应对变电站突发状况，例如故障、灾害或恶意攻击等。同时，采用备份和恢复技术，确保系统数据的快速恢复和正常运行，减少服务中断时间和带来的影响。无论是变电站综合自动化改造还是安全管控，都应根据相关法规和行业标准的要求进行规范化管理。这其中包括安全审计、合规评估、漏洞修复等工作，确保变电站的运行符合法规要求，且具备可持续发展能力。

除此之外，还应充分重视人员的培训和技能提升，确保操作人员具备必要的专业知识和技能，能够正确、安全地操作自动化系统。同时建立健全人员管理制度，确保操作人员行为符合规范，提高安全意识和责任意识。

3 结束语

综合自动化改造和安全管控旨在推进电力系统的智能化、数字化和可持续发展。通过充分利用先进技术和管理手段，不断提高变电站的安全性、可靠性和效率，为社会提供更加稳定和可靠的电力供应。这是一个不断追求创新和进步的过程，需要各界的共同努力。相信在不久的将来，变电站综合自动化改造和安全管控将迎来更加广阔的发展空间，助力构建更加智能和可靠的电网。