探析变电所电气系统运行的可靠性以及提高电力系统运营的安全性

【摘要】变电所的稳定与可靠运行是对于我国的电网安全与发展具有重大的意义。本文主要从两个基本概念出发，进而阐述电气系统可靠性运行的安全评估体系与电力系统相关的安全性问题，最后深入分析了电力系统安全性的防范措施。以期能对我国电网的相关工作人员提供参考。

【关键词】电气系统;可靠性;电力系统;安全性

1.前言

变电所是有效连接发电厂和用电终端用户的关键环节，只有变电所的安全运行得到了科学的管理，才能使企业与用户用电质量的安全、经济和可靠得到保障，才能满足发展与生产的需要。尤其是电气系统的可靠性与电力系统的安全性更是有着不容忽视的地位。

2.可靠性、安全性的概念

所谓的电气系统可靠性是指元件、设备以及系统能够在规定的条件下和在元来预订的时间内，基本上能够完成事先预订的功能进行处理的概率。实用性、时间性和科学性是电气系统所拥有的三大特点。而电力系统的安全性是指其在工作运行中所能承受外部或者是系统内部引起故障扰动的能力。也就是说电力系统在遇到遭受到一般的物理扰动后还可以进行自我修复后能够再次回到平衡点，从而保障系统的正常工作能力问题。

3.电气系统可靠性的评估体系

表1 体系检查表评分原则

重要度 分值 不符合要求 基本符合要求 符合要求

特级 10 0 7 10

一级 8 0 5 8

二级 6 0 4 6

三级 4 0 2.5 4

表2 体系组成比例系数

体系 设计 安装 检查 整改

比例系统K 0.3 0.3 0.15 0.25

由以上两个表格可以看出，电气系统的安全评估体系的构成是设计、安装、检查和整改的组合;其中核心的电气件被视为特级保护对象，重要电气件、一般电气件、以及辅助电气件的重要度逐级下降，其中赋予的分值、编制以表格数据为参考。

电气系统可靠性的等级大致上分成不安全型、基本安全型、安全性和本质安全型四个级别，从前到后安全隐患大随时有失效的可能性、有较多安全隐患失效概率较大、失效的概率较小、最后的本质安全型属于基本不会发生失效的情况。当然对它们的划分是通过科学而严密的计算而得出的。

表3 电气系统可靠性等级

可靠性等级 不安全型 基本安

全性 安全型 本质安

全型

可靠度 <0.6 0.6～0.79 0.8～0.89 >0.9

影响电气系统可靠性的主要因素：

原则上习惯的把电气系统（此处以PLC电气系统为例）划分为发讯元件、记忆网络以及电力执行元件三大部分，习惯上称作输入部分、程序部分和输出部分。其中记忆网络是影响电气系统运行可靠性的最关键因素，尤其是针对传统的继电器控制系统;不过得力于科技的发展，PLC逐渐取代了记忆网络的地位。所以如今的发讯元件与电力执行元件所拥有的可靠性责无旁贷的成为了影响电气系统可靠性的关键因素。

4.电力系统的安全性问题

即使电力系统的工作环境发生故障但是原有系统固有的功能也可以使电力系统不仅能稳定运行还能使系统的供电工作处于一个正常的风险度范围内。如今随着多媒体技术的广泛运用，调度自动化、变电站综合自动化系统等信息系统都得到了科学技术的大力支持，它们在电力系统的使用保障了我国电网工作安全又经济环保的运行着。

图1 现代电力系统整体框架图

如圖1所示现代电力系统整体框架图，它所表现出来的是我国的电力系统已经和信息系统与通讯系统进行了有机的融合，因此电力系统无论是在监测上还是在控制与管理的方面已经离不开信息系统与通讯系统这两者的可靠运行了。再加上信息系统又是整个计算机系统的核心部分，所以一旦关键程序出现问题，整个电力系统都有可能出现整体瘫痪的情况。“脆弱性”一词逐渐在电力系统兴起，主要是描述与形容电力系统内部相关软件及其要素遭受到破坏与影响后却不能给予抵抗、恢复到最初预设的状态的能力。计算机系统的安全性和其内部信息系统的参数变化与电力系统的脆弱性息息相关。

影响电力系统安全性的主要因素：

能够使电力系统安全性受到威胁的因素有很多，经总结归类大致上可以分为内部因素与外部因素。其中的内部因素主要有来自变压器、发电机等主要元件的故障，控制与保护电力系统的故障，以及电力系统内部不稳定性、计算机硬件系统、信息、通讯系统等方面的故障等;外因部分又分为自然灾害、气候条件引起的因素和认为的因素，如地震和错误操作。

5.电力系统安全性的防范措施

要想电网能够安全运行就要控制好以下三个方面：一是正常状态下的安全经济上的控制;二是预防性的控制，这主要是针对电网系统事故集安全分析的猜测;三是小正控制，因为在电力系统运行的过程中总会存在一些不安全事故后的恢复力控制。鉴于电力系统的复杂性，相关学者与专家提议是否在电网的安全性反面的基础理论研究上对电力系统相关程序的监测与管理方面的预防工作，进而再在系统的关键区域做好防范措施。

5.1 重视基础性研究

电力系统是由输送电、变电、配电、与用电各个环节组成的集电能的生产与消费与一体的系统，再加上发电机的容量不同、电压输送不同以及符合的组成也有差异，因此就构成的系统极为复杂。因此，要想切实解决电力系统的安全性问题，就要重视基础性的研究，研究出符合当代电力系统的理论与方法，进而找到相应的问题解决方法和措施。只有这样才能使电力系统运营的安全性得到保证。从国家的角度出发，应该要落实建立国家级或者电力企业方面的研究资金，用以解决我国电网问题高额资金的投入问题，尤其是与安全性相关的基础性研究工作。此外，电力电网问题涉及领域非常广泛而且属于长期建设的项目，笔者认为有必要把电力系统的研究工作添入国家的长期发展规划当中;并且积极的邀请国际上权威的合作伙伴参与研究，对于过去的电力事故事件要善于总结、汲取教训，避免类似事件再度发生。

5.2 加强电网建设，降低事故风险

据有关资料记载，在绝大部分的电力系统故障中基本上是由于设备老化问题所引起的，这些陈旧的电力设备与数字化技术普遍应用的今天有着较大的矛盾。正如大家所知，电力系统的工业建设既是长期的又是超前的工业类型，每一个大型发电厂的建设时间基本在五到十年的范围内，但是使用的寿命却只有30周年。

所以，对于电力工业的建设不仅要厂网协调、结构布局合理，还要做超前的建设，并且进行统一的规划，从而保证我国电力系统能够在长期内不间断的安全运行。值得强调的是对远距离的输送电网的建设能够有效的提高电力系统运营的安全可靠性，从而降低事故的发生概率，从根本上预防停电事故所带来的损失。

5.3 重视电力系统的管控工作

互联网在电力系统中的应用在很大程度上良好的实现了电力资源的优化配置，既能互通有无又能相互支持。但是，它也有可能存在“因小失大”的现象。电力系统中的某部门出现故障时很有可能引起整个电网链接的连锁反应，最终演化为重大的停电事故。因此，针对电力系统的管控工作要建立完善的互联网运行管理制度，确保电力运营的安全性。与此同时，定期对管理人员和调度人员展开培训学习，对提高工作人员面对突发事件的应急能力是非常有帮助的，这也是重视电力系统的管理工作的具体表现。

总而言之，随着经济的高速发展，人们对电力的需求也逐渐扩大。因此，与变电所电气系统运行的可靠性以及电力系统运营的安全性相关的问题显得尤为重要。

参考文献

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[5]余贻鑫，王成山.电力系统稳定性理论及方法[M].北京：科学出版社，1997.

作者简介：刘泽军（1991—），男，辽宁本溪人，现就读于沈阳工业大学电气学院电器工程及制动化专业。