李莉

(天津港電力有限公司,天津 300456)

淺析港區(qū)電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣勢及改善

李莉

(天津港電力有限公司,天津 300456)

隨著計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展、港區(qū)無人值守變配電站數(shù)量的與日俱增以及供電安全可靠要求的日益增加,特別是在綜合保護(hù)繼電器種類和保護(hù)功能不斷增加的趨勢下,越來越多的無人變配電站采用網(wǎng)絡(luò)通訊形式實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)及變電站與上級變電站的數(shù)據(jù)傳輸,以滿足變配電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、及時(shí)性、便捷性以及電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化管理。目前,各種形式的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于天津港港區(qū)內(nèi)的變配電站內(nèi),使得各變電站之間、變電站與調(diào)度中心之間數(shù)據(jù)傳輸情況得到了很大的改善,變配電站內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。但是目前電網(wǎng)自動化系統(tǒng)存在著一些問題,例如調(diào)度中心經(jīng)常會接到虛假報(bào)警和變位信號,與現(xiàn)場實(shí)際情況不符,造成了人力和物力的浪費(fèi)。該問題很大程度的影響著電網(wǎng)系統(tǒng)是否能正確上傳電網(wǎng)數(shù)據(jù)。

自動化監(jiān)控系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng) 分布式控制系統(tǒng) 通信規(guī)約 數(shù)據(jù)傳輸

1 引言

港區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)從作為輔助調(diào)度的“兩遙”(遙測、遙信)起步，到目前的調(diào)度、集控人員全面掌控電網(wǎng)運(yùn)行的“三遙”(遙測、遙信、遙控)系統(tǒng)，產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。目前天津港港區(qū)變電站自動化系統(tǒng)是由多臺微機(jī)組成的分層分布式控制系統(tǒng)，包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、電量參數(shù)采集、變配電站的遠(yuǎn)程控制等多個子系統(tǒng)。在各個子系統(tǒng)中，往往又由多個智能模塊組成。例如：在微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)中，有各種線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、電機(jī)保護(hù)、電容器保護(hù)、備自投保護(hù)等。因此在變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)部，必須通過內(nèi)部數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)內(nèi)部和各子系統(tǒng)之間的信息交換和信息共享，以減少變電站二次設(shè)備的重復(fù)配置并簡化各子系統(tǒng)的互連，既減少了重復(fù)投資，又提高了系統(tǒng)整體的安全性和可靠性。

2 港區(qū)變電站通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)劣勢

由于數(shù)據(jù)通信在變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)的重要性，經(jīng)濟(jì)、可靠的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)的技術(shù)核心，而根據(jù)各級變電站的特殊環(huán)境和自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足下列要求：①快速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力；②很高的可靠性；③優(yōu)良的電磁兼容性能；④可分層設(shè)置、集中處理。

目前，港區(qū)變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)間要求：設(shè)備層和間隔層之間、間隔內(nèi)各設(shè)備之間、間隔層各間隔單元之間為1～100ms，間隔層和變電站層之間為10～1000ms，變電站層各設(shè)備之間、變電站和控制中心之間為1000ms，傳輸時(shí)間層次設(shè)置較為清晰，但是由于不同設(shè)備采用多種不同的數(shù)據(jù)采集終端，甚至是同一臺開關(guān)柜設(shè)置兩臺數(shù)據(jù)采集終端，造成了同級設(shè)備或者是同設(shè)備不同信息量數(shù)據(jù)傳輸不同步，某些重要信息有延時(shí)現(xiàn)象，調(diào)度中心的服務(wù)器不能實(shí)時(shí)采集下級變電站上傳的數(shù)據(jù)，這種情況下，某些無人值守變電站在數(shù)據(jù)傳輸方面出現(xiàn)安全隱患，其服務(wù)器不能及時(shí)將事故信息傳輸至調(diào)度中心，造成處理不及時(shí)，經(jīng)常會對變電站的正常運(yùn)行造成了某些負(fù)面影響。

3 港區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)運(yùn)行中的不安全因素

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是構(gòu)成變電站自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化是使變電站自動化邁向標(biāo)準(zhǔn)化的難點(diǎn)之一，受性能、價(jià)格、硬件、軟件、用戶策略等諸多因素的影響，目前在選擇什么“接口網(wǎng)絡(luò)”上很難達(dá)成一致。

網(wǎng)絡(luò)特性主要由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸媒體、媒體存取方式來決定。網(wǎng)絡(luò)的選擇應(yīng)符合國際國內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)選擇當(dāng)前的主流產(chǎn)品，應(yīng)得到實(shí)力雄厚的軟硬件商的支持；產(chǎn)品應(yīng)滿足變電站運(yùn)行要求；具有較高的性能價(jià)格比。下面將簡析電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)運(yùn)行中的不安全因素。

3.1 人為因素

值班員是電網(wǎng)系統(tǒng)中最活躍的因素。要使調(diào)度自動化系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行，值班員必須增強(qiáng)安全意識、工作責(zé)任心，提高自身業(yè)務(wù)水平。

(1)意識是行為的先導(dǎo)，安全責(zé)任意識淡薄，必將給安全生產(chǎn)帶來災(zāi)難。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)從作為輔助調(diào)度的“兩遙”(遙測、遙信)起步，到目前的調(diào)度、集控人員全面掌控電網(wǎng)運(yùn)行的“三遙”(遙測、遙信、遙控)系統(tǒng)，產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。目前港區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)堅(jiān)持著現(xiàn)場操作和運(yùn)行管理相匹配的原則；所以從業(yè)人員的安全意識和工作責(zé)任心必須不斷增強(qiáng)，遠(yuǎn)動主站數(shù)據(jù)庫的修改存在較大的隨意性。如果值班員的安全意識和責(zé)任心不強(qiáng)，就可能會發(fā)生嚴(yán)重的電氣事故。此外，遠(yuǎn)動主站肩負(fù)著區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視及所有無人值班變電站的控制操作，安全措施并不局限在某一個變電站，因此潛在的危害性更大。例如遙控操作，從數(shù)據(jù)庫填寫到人機(jī)畫面制作必須保證百分之百的正確，與現(xiàn)場開關(guān)精確對位，稍有疏忽，就有可能造成誤控事故，中斷電網(wǎng)的正常運(yùn)行，主站系統(tǒng)程序及數(shù)據(jù)庫的定義必須保證萬無一失，沒有絲毫折扣可打，否則后果不堪設(shè)想！

(2)人員綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)需要普遍提高。調(diào)度自動化系統(tǒng)科技含量逐年升高，技術(shù)更新快，對人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)要求較高。但不能在最短的時(shí)間內(nèi)將故障點(diǎn)隔絕，及時(shí)排除故障，甚至造成事故擴(kuò)大。還有對與本專業(yè)緊密相關(guān)的其它專業(yè)常識普遍掌握得有限，事故處理時(shí)，僅根據(jù)本專業(yè)報(bào)警現(xiàn)象片面地處理，專業(yè)之間的協(xié)調(diào)能力有待于提高。

3.2 系統(tǒng)自身缺陷

(1)產(chǎn)品設(shè)計(jì)或工程施工環(huán)節(jié)不當(dāng)，埋下安全隱患。自無人值班模式推廣普及以來，大量老變電站相繼進(jìn)行無人值班改造。由于現(xiàn)場環(huán)境千差萬別，如不認(rèn)真細(xì)致設(shè)計(jì)改造方案，精心施工，就有可能留下安全隱患，引發(fā)事故。

(2)遠(yuǎn)動無用的告警信息過多。調(diào)度自動化系統(tǒng)告警種類繁多，功能齊全。實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，每逢現(xiàn)場檢修、預(yù)防性試驗(yàn)、裝置復(fù)位等，自動化遠(yuǎn)動裝置總是多報(bào)許多無用的告警信息，這些假信號極易淹沒真實(shí)的事故信號，為安全監(jiān)控帶來隱患。

(3)裝置老化影響系統(tǒng)運(yùn)行率和安全可靠性。自動化遠(yuǎn)動裝置一旦投運(yùn)就要求長期保持良好的工作狀態(tài)，24 h不間斷運(yùn)行。電子電路對環(huán)境溫度、濕度和衛(wèi)生條件都有嚴(yán)格的要求，某些無人值守變電站因一年檢修一次，造成許多遠(yuǎn)動裝置長期超負(fù)荷運(yùn)行的情況，設(shè)備提前老化狀況有可能導(dǎo)致變電站與調(diào)度中心通訊中斷的事故。

(4)通道是薄弱環(huán)節(jié)。調(diào)度自動化系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢就是能夠?qū)﹄娋W(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)控，集中管理。某些變電站的通訊系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離連接變電站和調(diào)度端的通訊通道上，仍在使用單通道或假雙通道

(兩條通道使用同種介質(zhì))的運(yùn)行模式，造成系統(tǒng)通道環(huán)節(jié)薄弱，一旦出現(xiàn)通道故障短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)困難，使調(diào)度端無法監(jiān)控。有的變電站在調(diào)度端呈現(xiàn)的死數(shù)據(jù)與其它正常數(shù)據(jù)并無分別，在通道報(bào)警關(guān)閉的情況下，極易給調(diào)度員造成錯覺，干擾正常調(diào)度。

3.3 環(huán)境因素

(1)人機(jī)混雜，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境得不到保證。作為調(diào)度自動化系統(tǒng)核心的遠(yuǎn)動主站，其設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求極為嚴(yán)格，目前港區(qū)內(nèi)很多變電站都存在人機(jī)混雜的情況，將直流屏及RTU、服務(wù)器柜放在一起，沒有單獨(dú)通訊機(jī)房，人員隨意進(jìn)出機(jī)房，頻繁操作直流屏，使得通訊設(shè)備運(yùn)行環(huán)境變化大，增加了設(shè)備故障的發(fā)生率，設(shè)備的安全可靠性也因此受到影響。

(2)設(shè)備電源維護(hù)未受重視。調(diào)度自動化系統(tǒng)要求有可靠的電源供應(yīng)，目前多采用UPS提供停電時(shí)的臨時(shí)電源，許多變電站的UPS自投運(yùn)以來就放任自流，蓄電池長期不進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。由于沒有電源維護(hù)管理的相關(guān)措施，出現(xiàn)即使UPS失效也無人知道的現(xiàn)象，給港區(qū)通訊系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來隱患。

(3)接口眾多，系統(tǒng)防病毒形勢嚴(yán)峻。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是其它非實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源，擁有大量有價(jià)值的供電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)信息，有些變電站采用雙卡或三卡內(nèi)橋式分段網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，沒有實(shí)現(xiàn)物理級上的隔離，調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)受到病毒及黑客的威脅。

3.4 管理因素

(1)新裝備、新模式下出現(xiàn)的管理上的漏洞。無人值班模式的應(yīng)用，不可避免地帶來了管理方式上的變化。例如：在無人值班變電站進(jìn)行的不少影響遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的檢修工作，許可人在現(xiàn)場，與調(diào)度和運(yùn)行人員互不溝通；這些都給電網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控帶來隱患。

(2)技術(shù)管理不到位，運(yùn)行規(guī)程編寫得不全面，有的變電站墻上的規(guī)程仍是舊規(guī)程，許多設(shè)備的變動、改造等情況，沒有及時(shí)更新。

4 不安全因素的防范對策

(1)以人為本，更新觀念，大力開展人員培訓(xùn)

安全管理歸根結(jié)底是對人的管理，面對新形勢，首先要提高運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和責(zé)任心，建立一支思想開闊、能管善管的安全管理隊(duì)伍，以滿足安全管理工作的要求。破除墨守陳規(guī)、不思進(jìn)取的保守思想，以避免思想上對安全認(rèn)識不到位、疏于管理、放任自流、制度措施落實(shí)不力的現(xiàn)象發(fā)生。

其次是在值班員身上下功夫，加強(qiáng)綜合業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，提升值班員整體素質(zhì)，以增強(qiáng)對系統(tǒng)故障判斷的識別能力及應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)變能力。

提高職工素質(zhì)是安全管理之本，調(diào)度自動化系統(tǒng)要培養(yǎng)高素質(zhì)的職工隊(duì)伍，就要在培訓(xùn)方面突出一個重點(diǎn)。

要狠抓專業(yè)基礎(chǔ)培訓(xùn)、增強(qiáng)員工責(zé)任意識?；緲I(yè)務(wù)知識和技能是維護(hù)自動化設(shè)備所必須具備的能力，在安全生產(chǎn)上起著至關(guān)重要的作用。通過運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備，開展多種形式的技術(shù)培訓(xùn)，把理論與實(shí)際操作、正常與非正常、現(xiàn)場與課堂結(jié)合起來，健全培訓(xùn)及考核制度，努力培養(yǎng)出一支技能熟練、責(zé)任心強(qiáng)的電網(wǎng)調(diào)度值班員隊(duì)伍。

(2)要狠抓綜合業(yè)務(wù)的培訓(xùn)，特別是要加強(qiáng)與自動化專業(yè)相關(guān)的保護(hù)、調(diào)度、通訊等專業(yè)的基礎(chǔ)知識及技能的學(xué)習(xí)，了解各專業(yè)的相互依賴關(guān)系，拓寬知識面，提高本專業(yè)協(xié)調(diào)能力；

(3)要強(qiáng)調(diào)培訓(xùn)的針對性、實(shí)用性，突出學(xué)、用結(jié)合，杜絕重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象，著力提高調(diào)度員和值班員的實(shí)戰(zhàn)技能，使其學(xué)以致用。業(yè)務(wù)技能和綜合素質(zhì)得到明顯提高后，就能在實(shí)際工作中隨機(jī)應(yīng)變，迅速適應(yīng)科技發(fā)展的要求，當(dāng)好安全生產(chǎn)的保護(hù)神。

(4)加大技改投入，減少設(shè)備自身缺陷

對自動化運(yùn)行設(shè)備日常檢查和管理工作中發(fā)現(xiàn)的共性問題，應(yīng)迅速制定防范措施。同時(shí)，通過技術(shù)改造減少設(shè)備自身缺陷，使新技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中逐漸成熟起來。

對遠(yuǎn)動裝置，首先應(yīng)在設(shè)備采購環(huán)節(jié)上把好質(zhì)量關(guān)，選用設(shè)計(jì)周密合理的產(chǎn)品和方案；其次要把好施工關(guān)；最后在投運(yùn)之前還要把好竣工驗(yàn)收關(guān)。運(yùn)行期間盡量改善設(shè)備環(huán)境，堅(jiān)持設(shè)備巡檢制度。對服務(wù)器等重要設(shè)備采取冗余技術(shù)，數(shù)據(jù)備份、備品備件等均應(yīng)有相應(yīng)的制度并貫徹實(shí)施。對在運(yùn)行中暴露出來的諸如裝置老化問題等要及時(shí)采取措施，對影響系統(tǒng)安全可靠性的設(shè)備要堅(jiān)決停運(yùn)或更換，杜絕因設(shè)備自身缺陷造成的事故發(fā)生。

遠(yuǎn)動無用的告警信息過多的問題，可根據(jù)不同情況進(jìn)行改進(jìn)。如：通過改進(jìn)遠(yuǎn)動主站程序，實(shí)現(xiàn)報(bào)警方式組合設(shè)置；增設(shè)檢修狀態(tài)屏蔽報(bào)警功能；利用數(shù)字濾波技術(shù)，對接點(diǎn)進(jìn)行防顫處理等。

遠(yuǎn)動通道應(yīng)采用不同介質(zhì)的雙通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主輔通道自動切換及通道異常報(bào)警功能。同時(shí)，改進(jìn)調(diào)度端失步廠站顯示方式，如：顏色變灰或在畫面醒目處打上失步標(biāo)志，將其與其它正常變電站區(qū)分開來，防止調(diào)度員產(chǎn)生錯覺，影響正常調(diào)度。

(5)加強(qiáng)運(yùn)行管理，改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

調(diào)度自動化系統(tǒng)運(yùn)行的好壞，很大程度上取決于運(yùn)行管理。自動化系統(tǒng)主站由于是各種信息集中的地方，因而也是實(shí)施運(yùn)行管理的最佳切入點(diǎn)。通過完善運(yùn)行值班等一系列規(guī)章制度，密切監(jiān)視自動化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、機(jī)房溫濕度變化、設(shè)備健康狀況等，并登記在冊。

對調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心——遠(yuǎn)動機(jī)房，除保證溫濕度及衛(wèi)生條件外，還應(yīng)改變?nèi)藱C(jī)混雜的狀況，設(shè)置通訊系統(tǒng)專用操作間，將設(shè)備與工作人員隔開，以保證機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行設(shè)備的安全穩(wěn)定性。

對UPS要定期測試、記錄，有條件的地方可定期對蓄電池進(jìn)行保養(yǎng)。當(dāng)蓄電池?fù)p壞時(shí)，要及時(shí)采取措施。

調(diào)度自動化系統(tǒng)不要輕易對外提供接口，也不要不經(jīng)殺毒就輕易拷入外來程序。系統(tǒng)與MIS之間宜采用經(jīng)國家安全部門認(rèn)證的物理隔離裝置。

總之，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)已成為電力生產(chǎn)的重要組成部分，但若疏于管理，就會埋下隱患，引發(fā)事故，尤其在當(dāng)今我國電力供應(yīng)緊張的形勢下，保障電網(wǎng)安全監(jiān)控顯得尤為重要。這就要求我們做好安全基礎(chǔ)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，采取防范措施，保障電力生產(chǎn)供應(yīng)的安全。

[1]黃益莊.變電站綜合自動化技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2000．

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[3]譚文恕(Tan Wenshu)．變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議IEC61850介紹(An introduction to substation communication network and system-IEC 61850)[J].電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology),2001,25(9):8-11．

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