浅析港区电网自动化系统的优劣势及改善

李莉

(天津港电力有限公司,天津 300456)

浅析港区电网自动化系统的优劣势及改善

李莉

(天津港电力有限公司,天津 300456)

随着计算机和电力电子技术的飞速发展、港区无人值守变配电站数量的与日俱增以及供电安全可靠要求的日益增加,特别是在综合保护继电器种类和保护功能不断增加的趋势下,越来越多的无人变配电站采用网络通讯形式实现变电站内及变电站与上级变电站的数据传输,以满足变配电站数据传输的准确性、及时性、便捷性以及电网系统的自动化管理。目前,各种形式的通信网络应用于天津港港区内的变配电站内,使得各变电站之间、变电站与调度中心之间数据传输情况得到了很大的改善,变配电站内通讯网络的维护也发生了质的飞跃。但是目前电网自动化系统存在着一些问题,例如调度中心经常会接到虚假报警和变位信号,与现场实际情况不符,造成了人力和物力的浪费。该问题很大程度的影响着电网系统是否能正确上传电网数据。

自动化监控系统 集散控制系统 分布式控制系统 通信规约 数据传输

1 引言

港区电网调度自动化系统从作为辅助调度的“两遥”(遥测、遥信)起步，到目前的调度、集控人员全面掌控电网运行的“三遥”(遥测、遥信、遥控)系统，产生了质的飞跃。目前天津港港区变电站自动化系统是由多台微机组成的分层分布式控制系统，包括微机监控、微机保护、电量参数采集、变配电站的远程控制等多个子系统。在各个子系统中，往往又由多个智能模块组成。例如：在微机保护子系统中，有各种线路保护、变压器保护、电机保护、电容器保护、备自投保护等。因此在变电站自动化系统内部，必须通过内部数据通信，实现各子系统内部和各子系统之间的信息交换和信息共享，以减少变电站二次设备的重复配置并简化各子系统的互连，既减少了重复投资，又提高了系统整体的安全性和可靠性。

2 港区变电站通信网络的优劣势

由于数据通信在变电站自动化系统内的重要性，经济、可靠的数据通信成为系统的技术核心，而根据各级变电站的特殊环境和自动化系统的设计要求，变电站自动化系统内的数据网络应满足下列要求：①快速的实时响应能力；②很高的可靠性；③优良的电磁兼容性能；④可分层设置、集中处理。

目前，港区变电站内通信网络传输时间要求：设备层和间隔层之间、间隔内各设备之间、间隔层各间隔单元之间为1～100ms，间隔层和变电站层之间为10～1000ms，变电站层各设备之间、变电站和控制中心之间为1000ms，传输时间层次设置较为清晰，但是由于不同设备采用多种不同的数据采集终端，甚至是同一台开关柜设置两台数据采集终端，造成了同级设备或者是同设备不同信息量数据传输不同步，某些重要信息有延时现象，调度中心的服务器不能实时采集下级变电站上传的数据，这种情况下，某些无人值守变电站在数据传输方面出现安全隐患，其服务器不能及时将事故信息传输至调度中心，造成处理不及时，经常会对变电站的正常运行造成了某些负面影响。

3 港区电网调度自动化系统运行中的不安全因素

数据通信网是构成变电站自动化系统的关键环节，内部通信网络的标准化是使变电站自动化迈向标准化的难点之一，受性能、价格、硬件、软件、用户策略等诸多因素的影响，目前在选择什么“接口网络”上很难达成一致。

网络特性主要由拓扑结构、传输媒体、媒体存取方式来决定。网络的选择应符合国际国内的有关标准；应选择当前的主流产品，应得到实力雄厚的软硬件商的支持；产品应满足变电站运行要求；具有较高的性能价格比。下面将简析电网调度自动化系统运行中的不安全因素。

3.1 人为因素

值班员是电网系统中最活跃的因素。要使调度自动化系统安全、高效运行，值班员必须增强安全意识、工作责任心，提高自身业务水平。

(1)意识是行为的先导，安全责任意识淡薄，必将给安全生产带来灾难。电网调度自动化系统从作为辅助调度的“两遥”(遥测、遥信)起步，到目前的调度、集控人员全面掌控电网运行的“三遥”(遥测、遥信、遥控)系统，产生了质的飞跃。目前港区电网调度自动化系统坚持着现场操作和运行管理相匹配的原则；所以从业人员的安全意识和工作责任心必须不断增强，远动主站数据库的修改存在较大的随意性。如果值班员的安全意识和责任心不强，就可能会发生严重的电气事故。此外，远动主站肩负着区域电网的实时监视及所有无人值班变电站的控制操作，安全措施并不局限在某一个变电站，因此潜在的危害性更大。例如遥控操作，从数据库填写到人机画面制作必须保证百分之百的正确，与现场开关精确对位，稍有疏忽，就有可能造成误控事故，中断电网的正常运行，主站系统程序及数据库的定义必须保证万无一失，没有丝毫折扣可打，否则后果不堪设想！

(2)人员综合业务素质需要普遍提高。调度自动化系统科技含量逐年升高，技术更新快，对人员的综合业务素质要求较高。但不能在最短的时间内将故障点隔绝，及时排除故障，甚至造成事故扩大。还有对与本专业紧密相关的其它专业常识普遍掌握得有限，事故处理时，仅根据本专业报警现象片面地处理，专业之间的协调能力有待于提高。

3.2 系统自身缺陷

(1)产品设计或工程施工环节不当，埋下安全隐患。自无人值班模式推广普及以来，大量老变电站相继进行无人值班改造。由于现场环境千差万别，如不认真细致设计改造方案，精心施工，就有可能留下安全隐患，引发事故。

(2)远动无用的告警信息过多。调度自动化系统告警种类繁多，功能齐全。实际运行当中，每逢现场检修、预防性试验、装置复位等，自动化远动装置总是多报许多无用的告警信息，这些假信号极易淹没真实的事故信号，为安全监控带来隐患。

(3)装置老化影响系统运行率和安全可靠性。自动化远动装置一旦投运就要求长期保持良好的工作状态，24 h不间断运行。电子电路对环境温度、湿度和卫生条件都有严格的要求，某些无人值守变电站因一年检修一次，造成许多远动装置长期超负荷运行的情况，设备提前老化状况有可能导致变电站与调度中心通讯中断的事故。

(4)通道是薄弱环节。调度自动化系统最突出的优势就是能够对电网实现远方实时监控，集中管理。某些变电站的通讯系统在远距离连接变电站和调度端的通讯通道上，仍在使用单通道或假双通道

(两条通道使用同种介质)的运行模式，造成系统通道环节薄弱，一旦出现通道故障短时间内恢复困难，使调度端无法监控。有的变电站在调度端呈现的死数据与其它正常数据并无分别，在通道报警关闭的情况下，极易给调度员造成错觉，干扰正常调度。

3.3 环境因素

(1)人机混杂，设备运行环境得不到保证。作为调度自动化系统核心的远动主站，其设备运行环境要求极为严格，目前港区内很多变电站都存在人机混杂的情况，将直流屏及RTU、服务器柜放在一起，没有单独通讯机房，人员随意进出机房，频繁操作直流屏，使得通讯设备运行环境变化大，增加了设备故障的发生率，设备的安全可靠性也因此受到影响。

(2)设备电源维护未受重视。调度自动化系统要求有可靠的电源供应，目前多采用UPS提供停电时的临时电源，许多变电站的UPS自投运以来就放任自流，蓄电池长期不进行维护、保养。由于没有电源维护管理的相关措施，出现即使UPS失效也无人知道的现象，给港区通讯系统的安全运行带来隐患。

(3)接口众多，系统防病毒形势严峻。电网调度自动化系统是其它非实时系统的实时数据源，拥有大量有价值的供电网原始数据信息，有些变电站采用双卡或三卡内桥式分段网络实现，没有实现物理级上的隔离，调度监控网络受到病毒及黑客的威胁。

3.4 管理因素

(1)新装备、新模式下出现的管理上的漏洞。无人值班模式的应用，不可避免地带来了管理方式上的变化。例如：在无人值班变电站进行的不少影响远方实时数据的检修工作，许可人在现场，与调度和运行人员互不沟通；这些都给电网调度、监控带来隐患。

(2)技术管理不到位，运行规程编写得不全面，有的变电站墙上的规程仍是旧规程，许多设备的变动、改造等情况，没有及时更新。

4 不安全因素的防范对策

(1)以人为本，更新观念，大力开展人员培训

安全管理归根结底是对人的管理，面对新形势，首先要提高运行人员的业务素质和责任心，建立一支思想开阔、能管善管的安全管理队伍，以满足安全管理工作的要求。破除墨守陈规、不思进取的保守思想，以避免思想上对安全认识不到位、疏于管理、放任自流、制度措施落实不力的现象发生。

其次是在值班员身上下功夫，加强综合业务技能培训，提升值班员整体素质，以增强对系统故障判断的识别能力及应对突发事件的应变能力。

提高职工素质是安全管理之本，调度自动化系统要培养高素质的职工队伍，就要在培训方面突出一个重点。

要狠抓专业基础培训、增强员工责任意识。基本业务知识和技能是维护自动化设备所必须具备的能力，在安全生产上起着至关重要的作用。通过运用现有设备，开展多种形式的技术培训，把理论与实际操作、正常与非正常、现场与课堂结合起来，健全培训及考核制度，努力培养出一支技能熟练、责任心强的电网调度值班员队伍。

(2)要狠抓综合业务的培训，特别是要加强与自动化专业相关的保护、调度、通讯等专业的基础知识及技能的学习，了解各专业的相互依赖关系，拓宽知识面，提高本专业协调能力；

(3)要强调培训的针对性、实用性，突出学、用结合，杜绝重理论、轻实践的现象，着力提高调度员和值班员的实战技能，使其学以致用。业务技能和综合素质得到明显提高后，就能在实际工作中随机应变，迅速适应科技发展的要求，当好安全生产的保护神。

(4)加大技改投入，减少设备自身缺陷

对自动化运行设备日常检查和管理工作中发现的共性问题，应迅速制定防范措施。同时，通过技术改造减少设备自身缺陷，使新技术在生产应用中逐渐成熟起来。

对远动装置，首先应在设备采购环节上把好质量关，选用设计周密合理的产品和方案；其次要把好施工关；最后在投运之前还要把好竣工验收关。运行期间尽量改善设备环境，坚持设备巡检制度。对服务器等重要设备采取冗余技术，数据备份、备品备件等均应有相应的制度并贯彻实施。对在运行中暴露出来的诸如装置老化问题等要及时采取措施，对影响系统安全可靠性的设备要坚决停运或更换，杜绝因设备自身缺陷造成的事故发生。

远动无用的告警信息过多的问题，可根据不同情况进行改进。如：通过改进远动主站程序，实现报警方式组合设置；增设检修状态屏蔽报警功能；利用数字滤波技术，对接点进行防颤处理等。

远动通道应采用不同介质的双通道结构，实现主辅通道自动切换及通道异常报警功能。同时，改进调度端失步厂站显示方式，如：颜色变灰或在画面醒目处打上失步标志，将其与其它正常变电站区分开来，防止调度员产生错觉，影响正常调度。

(5)加强运行管理，改善设备运行环境

调度自动化系统运行的好坏，很大程度上取决于运行管理。自动化系统主站由于是各种信息集中的地方，因而也是实施运行管理的最佳切入点。通过完善运行值班等一系列规章制度，密切监视自动化系统的运行状况、机房温湿度变化、设备健康状况等，并登记在册。

对调度自动化系统的核心——远动机房，除保证温湿度及卫生条件外，还应改变人机混杂的状况，设置通讯系统专用操作间，将设备与工作人员隔开，以保证机房的运行环境及运行设备的安全稳定性。

对UPS要定期测试、记录，有条件的地方可定期对蓄电池进行保养。当蓄电池损坏时，要及时采取措施。

调度自动化系统不要轻易对外提供接口，也不要不经杀毒就轻易拷入外来程序。系统与MIS之间宜采用经国家安全部门认证的物理隔离装置。

总之，电网调度自动化系统已成为电力生产的重要组成部分，但若疏于管理，就会埋下隐患，引发事故，尤其在当今我国电力供应紧张的形势下，保障电网安全监控显得尤为重要。这就要求我们做好安全基础工作，及时发现安全隐患，采取防范措施，保障电力生产供应的安全。

[1]黄益庄.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社,2000．

[2]石树平,马运荣.论变电站自动化技术发展现状及要求[J].继电器,2000(10)．

[3]谭文恕(Tan Wenshu)．变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍(An introduction to substation communication network and system-IEC 61850)[J].电网技术(Power System Technology),2001,25(9):8-11．

[4]王明俊.《我国电网调度自动化的发展一从SCADA至UEMS》.中国电力科学研究院.

[5]《地区电网调度自动化系统实用化验收细则》,国家电力调度通信中心《电网调度自动化文件汇编》.1994年5月.

[6]张惠刚,沈金官.《电网监控技术》.南京电力高等专科学校,1994年8月.