基于變電站自動(dòng)化系統中的安全措施分析及應用

摘要：闡述變電運行中的問(wèn)題，電氣自動(dòng)化系統與安全運行措施，包括自動(dòng)控制設備的投入，電氣自動(dòng)

化與計算機技術(shù)相、設備數據的采集與處理、自動(dòng)化系統的升級、人工智能技術(shù)的應用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；數據采集；變電運行

0引言

提升變電站自動(dòng)化和安全管理水平，對保證整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展具有重要的現實(shí)意義。就現階段的發(fā)展情況而言，隨著(zhù)工業(yè)現場(chǎng)復雜程度的提高、用電容量的擴大、自動(dòng)化水平的提高，對于電力系統安全可靠性的要求也日益增長(cháng)；同時(shí)隨著(zhù)壓、特高壓技術(shù)的普遍應用，電網(wǎng)規模不斷擴大、影響不斷加劇，使得變電站運行難度和抗故障能力需求也不斷提升，所以不斷提升其自動(dòng)化水平，應用運行和管理手段，保證電力系統可靠運行。

1變電運行中的問(wèn)題

1.1操作問(wèn)題

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展變電站防誤操作措施日益完善，但對于整個(gè)變電系統而言，如果操作過(guò)程存在動(dòng)作不規范的情況，就會(huì )造成范圍性影響，給一定區域內的電力系統造成安全隱患，嚴重時(shí)甚至會(huì )發(fā)生重大安全事故。具體操作環(huán)節可能存在因某一工作人員實(shí)際技能水平不符合規范要求，導致變電設備的某些功能無(wú)法正常發(fā)揮或者誤動(dòng)作，從而發(fā)生設備異常等問(wèn)題，進(jìn)而整個(gè)區域系統的安全運行。

1.2設備問(wèn)題

變電系統運行時(shí)，人們往往只重視整體效果，忽視了對線(xiàn)路和設備細節狀態(tài)的關(guān)注，因生產(chǎn)節奏緊張及系統關(guān)聯(lián)性等因素，無(wú)法停運設備進(jìn)行詳細檢修、維護，加上周?chē)h(huán)境的影響作用，出現不同程度的老化和故障問(wèn)題，造成變電設備潛在隱患，從而導致變電系統整體功能性缺陷。同時(shí)，隨著(zhù)備的使用年限的增加，也會(huì )對變電系統造成不良影響，甚至引發(fā)安全事故。

1.3電網(wǎng)的系統性問(wèn)題

目前，我國電力配電自動(dòng)化系統并沒(méi)有發(fā)揮出更加實(shí)用性的功能，只是在一些經(jīng)濟發(fā)達地區的新建項目得到了應用和落實(shí)，沒(méi)有實(shí)現大范圍的覆蓋和普及。雖然較大范圍的變配電系統實(shí)現了保護的微機化，但對于變配電自動(dòng)化乃至智能化的認識不足，現實(shí)應用存在較大差距。

2變電站的電氣自動(dòng)化系統與安全運行措施

2.1自動(dòng)控制設備投入

隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化、智能化開(kāi)始成為時(shí)代發(fā)展的主流。故此，在變電系統運行中，要加大對于相關(guān)設備的研發(fā)力度，使其在性能方面更加適用于變電站的建設與運行高新技術(shù)往往和高額的建設成本相匹配，從而實(shí)現更高的價(jià)值。正因如此，在變電站運行中要加大對于自動(dòng)化設備的投入力度，增加各類(lèi)運行實(shí)時(shí)監測、檢測技術(shù)的應用，不斷提升變電站自動(dòng)化水平。同時(shí)，提高設備的管理與維護的智能化，由此來(lái)保證設備運行的精良性，為電力安全做出保障。

2.2電氣自動(dòng)化與計算機技術(shù)相

1. 智能巡檢

在電氣自動(dòng)化運行管理系統中，的巡檢手段是應用機器人巡檢系統、在線(xiàn)設備狀態(tài)檢測系善巡檢各類(lèi)監測技術(shù)，利用智能化技術(shù)手段對相關(guān)數據進(jìn)行反復核查和處理，定期檢查變電站相關(guān)線(xiàn)路和設備元器件的運行方法，保證故障問(wèn)題可以在時(shí)間得到解決，從根本上維護變電系統的安全穩定性。

1. 信號處理

將變電系統與自動(dòng)化處理系統進(jìn)行結合，通過(guò)日常運行狀態(tài)數據采集，結合大數據分析，對設備運行狀態(tài)進(jìn)行模擬，進(jìn)而提升操作系統的準確性，保證變電安全，使得系統內部各個(gè)零件之間實(shí)現管理，盡量避免安全隱患。

1. 信息回傳

電氣自動(dòng)控制系統可憑借自動(dòng)處理功能對信息數據進(jìn)行及時(shí)且的回傳，確保故障信息均有對應的處理指令，使計算機所具有的保護功能得到充分發(fā)揮，為變電站的安全、穩定運行提供支持。對運行模式進(jìn)行糾正，及時(shí)發(fā)現并解決自動(dòng)巡查相關(guān)模塊存在的故障。

2.3設備數據的采集與處理

在時(shí)代發(fā)展的推動(dòng)之下，變電站逐步走向智能化發(fā)展進(jìn)程，設備運行監測等環(huán)節基本上實(shí)現自動(dòng)化，在相關(guān)數據的采集處理方面及處理也可以部分智能化，不需要人工操作，程度上解放了勞動(dòng)力。當然，為了保證變電站能夠實(shí)現實(shí)時(shí)監測，需要對電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行革新，根據對終端數據的分析結果來(lái)制定出更加科學(xué)的設備控制策略，從根本上保證設備監測的性。另外，在數據采集方面，常規設備主要是針對站內設備的電流、電壓等內容進(jìn)行采集，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，紅外成像、局部放電檢測、無(wú)線(xiàn)測溫、油樣色譜在線(xiàn)監測等新技術(shù)的應用逐漸普及，通過(guò)相應的檢測手段輔助來(lái)了解變電站設備的運行情況，可以根據實(shí)時(shí)數據進(jìn)行分析匯總，從而提前判斷設備惡化趨勢、降低事故率，由此來(lái)實(shí)現電力系統的安全運行。

2.4電氣自動(dòng)化系統的技術(shù)升級

對于電力系統運行而言，變電站在其中所起到的作用至關(guān)重要，所以電力工作人員要重視起對于變電站的技術(shù)管理，由此來(lái)保證電力系統的安全運行。在工作開(kāi)展中，要注意將電氣自動(dòng)化與技術(shù)升級相結合，具體需要做好以下方面工作：

（1）對操作人員進(jìn)行嚴格的規范管理，使其能夠在工作中合理運用各項技術(shù)，實(shí)現對于技術(shù)人員的約束管理；

（2）采用手段如數字孿生等實(shí)現沉浸式仿真模擬，對運行、技術(shù)人員的能力以及技術(shù)進(jìn)行培訓，不斷提升自身能力；

（3）將變電站內各類(lèi)系統，例如，變配電自動(dòng)化、消防系統、門(mén)禁系統、微機防誤操作系統、設備在線(xiàn)狀態(tài)監測系統、機器人巡檢系統等進(jìn)一步，使其能夠多方位聯(lián)動(dòng)，切實(shí)保證電力安全運行。

2.5變電運行的優(yōu)化

在整個(gè)電網(wǎng)架構中，變電站所起到的作用不言而喻，直接關(guān)系到電力系統的安全運行。而且隨著(zhù)變電設備的日益化、自動(dòng)統，以自動(dòng)化處理技術(shù)為發(fā)展技術(shù)，實(shí)現智能巡檢。以保證系統安全運行為主要前提條件，不斷完化，工作人員的技術(shù)水平、突發(fā)事故的應對能力、故障綜合判斷分析能力，對于整個(gè)系統的可靠運行更加重要。當然，在工作的過(guò)程中，需要時(shí)刻謹記安全的準則，將一切工作安排建立在安全的基礎之上，為了進(jìn)一步保證變電設備的安全性不受影響，工作人員需要從以下方面做出考量。

（1）在日常巡檢操作中需要對設備本身狀態(tài)進(jìn)行嚴格檢驗分析，并且對各類(lèi)信息綜合研判，為后續工作的開(kāi)展提供依據；

（2）要持續保持對于變電運行巡檢的力度，實(shí)現對于各系統的排查，一旦發(fā)現問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行處理，提升變電運行的可靠性。

2.6基于人工智能技術(shù)的變電運維管理

電網(wǎng)設備智慧運維管理系統對供配電設備進(jìn)行全壽命周期的規范化、數字化管理的大數據和智能化運維應用。變電領(lǐng)域存在眾多的運行數據，在人工智能技術(shù)的應用下，對變電站進(jìn)行運營(yíng)維護，可以保證管理下的設備運行數據得到實(shí)時(shí)監測，將變電運維管理工作實(shí)行得更加。將人工智能技術(shù)與設備運行管理相結合，對變電站設備的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。通過(guò)電力運行和維護過(guò)程中產(chǎn)生的數據信息，構建信息化人工智能技術(shù)的管理方法，實(shí)施智能電網(wǎng)的運營(yíng)。采用專(zhuān)家知識庫+AI智能學(xué)習技術(shù)的設備在線(xiàn)監測系統取代傳統的計劃檢修方式；一旦設備在運行期間出現故障，采用事故跳閘智慧分析系統替代人工判斷、查找事故原因，具有優(yōu)化電網(wǎng)設備運式、降低故障率、提升供配電設備壽命和供電可靠性等功能，可以提高變電設備管理的效率。通過(guò)數字孿生平臺VR技術(shù)可以實(shí)現用可靠、安全、經(jīng)濟的虛擬場(chǎng)景替代高危險性、高成本和部分不可操作的場(chǎng)景進(jìn)行職業(yè)技能培訓，用以不斷提高運行人員基礎理論知識、日常巡檢、倒閘操作水平。

3安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統

3.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，站控層網(wǎng)絡(luò )采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò )采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

3.2應用場(chǎng)所：

適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1實(shí)時(shí)監測

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。3.4.2報警處理

監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。

事故報警通過(guò)手動(dòng)，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶(hù)序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。3.4.3調節與控制

操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現場(chǎng)操作。

級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機構的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。

4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

3.4.4用戶(hù)權限管理

系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

4系統硬件配置

5結語(yǔ)

近年來(lái)，電氣工程自動(dòng)化水平有了顯著(zhù)提升，變電站也逐漸向著(zhù)智能化方向發(fā)展，在數據采集、操控、防雷技術(shù)等環(huán)節都開(kāi)始應用自動(dòng)化技術(shù)，地提升了變電站工作效率，進(jìn)一步保證電力系統運行安全。參考文獻

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