电力系统安全控制中自动化技术运用分析

摘要：我国电力系统自动化已高度成熟，技术安全性能显著提升，为国家的能源供应与经济发展提供了坚实保障。然而，在肯定其先进性与安全性的同时，我们也不能忽视在电力系统与自动化技术应用过程中存在的细微安全隐患。对于这些潜在问题，我们需警惕操作疏忽、维护不当和管理不严，应优化流程、加强设备维护、完善安全制度、引入先进监控技术，以全方位地提升系统安全，保障能源稳定供应与国家经济安全。

关键词：电力系统安全控制自动化技术运用策略

AnalysisoftheApplicationofAutomationTechnologyinPowerSystemSafetyControl

SUNYi’ning1WANGZiyang2SONGShenghe3

1.ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang，HubeiProvince，443000China;2.TechnologicalVocationalCollegeofDezhou，Dezhou，ShandongProvince，253000China;3.DezhouPowerSupplyCompanyofStateGridShandongElectricPowerCompany，Dezhou，ShandongProvince，253000China

Abstract：TheautomationofChina'spowersystemhasbeenhighlymature，withsignificantlyimprovedtechnicalsafetyperformance，providingasolidguaranteeforthecountry'senergysupplyandeconomicdevelopment.However，whileaffirmingitsprogressivenessandsecurity，wecannotignorethesubtlesecurityrisksintheapplicationofpowersystemandautomationtechnology.Thesepotentialissuesrequirevigilanceagainstoperationalnegligence，impropermaintenance，andlaxmanagement.Weshouldoptimizeprocesses，strengthenequipmentmaintenance，improvesecuritysystems，introduceadvancedmonitoringtechnology，inordertocomprehensivelyenhancesystemsecurity，andensurestableenergysupplyandnationaleconomicsecurity.

KeyWords：Powersystem;Securitycontrol;Automationtechnology;Applicationstrategy

在变电站持续演进的过程中，自动化系统的引入与广泛应用标志着变电站运维迈入了无人值守的新纪元，这对系统内部的实时监控与精准控制能力提出了更为严苛的标准。随着无人值守模式的深入实践，自动化系统的核心地位日益凸显。一旦该系统在运行中遭遇故障，不仅会导致实时监控功能受损，无法维持高效稳定的无人值守状态，甚至可能迫使管理模式倒退至传统的人工值守，更严重者，还可能触发安全事件，对电网运行安全构成威胁。因此，强化安全控制机制，确保自动化系统的稳定运行，已成为当前亟待解决的关键问题，必须引起所有相关人员的深切关注与高度重视。

1电力系统及自动化的含义

电力系统由多个复杂且相互关联的组件构成，其自动化领域更是融合了高度专业化的技术知识，涵盖电力系统继电保护、高压技术，以及安全自动控制等多个深奥领域[1]。为了有效驾驭这一复杂系统，业界已开发出多种先进的控制技术和系统架构，如综合智能控制系统、专家控制系统、神经网络控制系统等。这些创新技术不仅显著提升了电力系统及其自动化的科技含量，更在保障系统安全稳定运行方面发挥了不可替代的作用，它们通过精准的数据分析、智能的决策支持与高效的自动化执行，为电力系统的安全控制筑起了一道坚实的防线。

2电力系统安全控制中的自动化控制问题

2.1网络安全控制的挑战

2.1.1厂站端自动化安全隐忧

在当前的自动化体系中，厂站端与主站端之间的信息交互主要通过数字或模拟通道实现。一旦场站端遭遇病毒侵袭，可能导致系统瞬间瘫痪，进而切断与主站端的数据传输，主站因无法接收启动信号而功能受限。随着调度数据网络的不断扩展，厂站与主站间的数据交换日益频繁，网络通道数量激增，尤其是基于TCP/IP协议的通道，虽提升了数据传输效率，却也带来了更多潜在的安全隐患[2]。

2.1.2主站端自动化安全挑战

自动化主站作为区域电网的信息中枢，负责各变电站的实时监控与调度。鉴于当前变电站大多无人值守且数量激增，主站系统的稳定性直接关系到电网的安全运行。一旦主站系统遭受病毒攻击或故障停运，将直接威胁电网的稳定，甚至可能引发电网崩溃。此时，需立即派遣人员前往变电站进行现场控制，这不仅耗费大量人力，还使电网处于脆弱状态，难以应对突发状况，导致事故扩大化，严重威胁电网安全[3]。面对变电站信息量爆炸式增长的现状，普通110kV变电站可能涉及上千个遥控信号和上百个遥测数据，主站需接入数百个此类变电站，信息处理工作异常繁重。为了提升效率，调控人员常采用批量处理信息表的方法，借助外接设备快速导入数据。然而，这一便捷操作也伴随着较高的安全风险，如信息拷贝过程中的数据泄露或篡改问题，需在实际操作中严格把控。

2.2设备安全自动化控制难题

自动化设备的稳定运行是系统效能的基石，其性能受环境温湿度、持续运行时间及维护状况等多重因素影响。部分设备因资金、检修条件限制或环境因素，长期处于超负荷状态，加速了老化进程，对系统安全构成潜在威胁。一旦通信协议不兼容或配置不当，如某变电站数据库通信协议问题导致心跳检测失效，备用服务器未能及时切换，将严重影响系统监控的连续性[4]。

2.3电源自动化安全管理的挑战

电源稳定是自动化系统持续运行的关键。电源接线配置复杂，若分配板接线错误，看似具备多重电源保障，实则仅依赖单一或双电源，此类隐蔽问题需通过细致的断电测试来识别。因此，在设备验收阶段，应强化电源系统的全面检查，确保配置正确、质量可靠。

2.4电力及其自动化遥控安全问题

（1）人为操作疏漏：在电力自动化系统中，人为操作错误频繁出现，构成重大安全隐患，尤其是断路器遥控指令错误频发，以及狭小空间内接线不当、断路器安装错误等问题，均威胁系统稳定运行。（2）非法数字入侵：不法分子利用技术手段非法侵入电力自动化系统，干扰其正常运行，降低服务品质，并潜藏多重安全风险。（3）操作员失误挑战：操作员在自动化过程中的细微差错虽多数情况下仅局部影响系统线路，但极端情况下可导致系统全面瘫痪，严重影响社会生产生活和电力企业的经济利益。（4）恶意物理干扰：与高级技术入侵不同，恶意物理破坏虽技术门槛低，却同样能严重扰乱电力自动化运行，通过简单物理手段即可实施，影响供电稳定性。（5）环境因素制约：极端环境条件下（如潮湿、高温等），控制设备性能受限，信息采集精度下降，加之管理疏漏和外部因素（如小动物侵扰），易导致误报、漏报或操作失误。

2.5电力系统及其自动化遥信发生误报

遥信系统误报成因多样，涵盖一次与二次设备因素，具体表现如下。

2.51触点老化与接触不良

第一，遥信信号依赖于现场开关、刀闸的辅助触点及信号继电器触点，长期暴露，导致氧化和磨损，引起接触不良，从而触发误报，干扰电力自动化系统的顺畅运行。频繁操作亦加剧了触点间隙扩大，影响接触稳定性。第二，电磁环境敏感性：遥信信号采集处于低电压环境下，易受电磁环境干扰。特别是早期采用24V直流供电的系统，其信号回路在弱电环境中运行，对电磁干扰极为敏感，易导致信号误报，影响系统稳定性。第三，通信通道干扰与误码：RTU电源质量不稳定，纹波系数高且电压波动大，加之交流电干扰，导致运动通道内产生误码，进而引发遥信信号异常波动，影响信号准确性。第四，软件处理缺陷：受限于技术条件，主站计算机系统和RTU处理软件在复杂操作中可能出现错误，直接对遥信信号处理造成负面影响，增加误报风险。

3电力系统安全控制中自动化技术运用策略

3.1强化自动化过程中二次防护策略

3.1.1全面升级外来设备监控与管理机制

首先建立一个全面的外来设备接入管理体系。在设备接入系统前，应要求其进行注册并提交详细的设备信息。此外，还需实施定期的安全复审制度，以应对新出现的威胁和漏洞。

3.1.2工作站层面定制化安全策略的实施

在工作站层面，根据业务需求和安全风险评估结果，制订并实施高度定制化的安全策略，实施严格的访问控制策略，确保只有经过授权的用户和进程才能访问敏感数据和系统资源。

3.1.3主站与工作站间的物理隔离机制

物理隔离意味着在物理层面上将主站与工作站完全分开，使它们之间无法直接进行数据传输或通信，从而有效遏制了问题的扩散。

3.2优化设备自动化巡检与备份管理

在设备投运前，强化验收流程，确保设备状态最佳。在设备运行期间，持续优化运行环境，严格执行巡检制度。针对服务器等重要设备，采用冗余配置等高级技术，并建立健全的备品备件与数据备份管理制度，确保在实际操作中严格执行[5]。

3.3深化电源系统自动化测试与维护

对于关键的UPS电源系统，应实施定期的放电测试与保养计划，确保其在紧急情况下能够稳定供电。在电源测试过程中，需细致检查接线情况，确保供电系统具备良好的冗余性，避免因接线问题导致系统意外停运，从而保障电网的安全稳定运行。

3.4优化电力系统自动化技术管理制度

3.4.1设计方案的精进与创新

为确保电力系统与自动化技术的安全高效运行，设计方案的优化至关重要。持续学习国际先进设计理念，结合本土实际，不断创新，使设计方案更加贴合实际需求，提升系统安全性与可靠性。

3.4.2制度体系的动态更新

电力单位应紧跟电力系统运行态势，动态调整与优化管理体系内容，及时剔除不适应当前管理需求的条款，填补制度漏洞，确保安全管理制度的有效性与前瞻性。通过制度的不断完善，为电力系统安全控制提供坚实的制度保障，促进系统安全性能的持续提升。

3.4.3安全控制体制的精细化

为增强安全控制工作的指导性与可操作性，电力单位需对现有安全控制体制进行细化，明确各项安全控制要求的具体标准与操作流程，避免制度内容过于笼统。通过精细化管理，使安全控制工作有据可依、有章可循，提升执行效率与效果。

3.4.4强化安全控制责任制

为激发管理人员的工作责任心与积极性，电力单位应建立健全安全控制责任制，将安全控制任务明确到岗、到人，形成责任清晰、奖惩分明的责任体系。对安全控制工作不力的人员进行问责，形成强大的震慑力，推动安全控制工作的持续改进与优化。

3.5加强自动化遥控安全策略

3.5.1实施线路标识与断路器编号管理

鉴于电力自动化系统中遥控信号点易与主站线路数字混淆导致误操作，采取对信号点与断路器进行唯一编号管理，确保遥控操作的精确性与安全性，实现遥控指令的精准匹配与执行。

3.5.2优化返校验证机制

强化遥控操作中的返校验证环节，确保每次遥控指令发出前均经过严格的核对与校验，及时发现并纠正潜在错误，提升遥控操作的安全性与可靠性。

3.5.3引入通道安全校验技术

通过主站请求与系统自动校验参数的方式，建立安全的通信连接。实施密码验证策略，限制非法访问，并在多次密码错误后触发报警并关闭通道，保障系统免受未授权访问。

3.5.4提升遥信信号抗干扰能力

将RTU电源电压由传统的24V提升至220V，增强信号传输过程中的抗干扰性，减少外界因素对遥信信号的干扰，显著提升信号准确性，降低误报率。

4结语

综上所述，在当前电力行业的核心架构中，自动化系统已占据举足轻重的地位，成为支撑电网高效运行的关键支柱。在应对各类安全挑战时，应秉持预防为主、综合治理的原则，深入剖析问题根源，对安全基础设施进行持续优化与加固，力求构建起一套能够敏锐捕捉潜在风险、迅速响应并有效应对的安全防控体系。通过这些努力，共同为电力供应的连续稳定与电网安全的坚实保障贡献力量。

参考文献

[1]曹华卿.电力系统配网自动化通信的网络安全管理问题探讨[J].大众标准化，2024（1）：161-163.

[2]毕文骏.考虑虚假数据注入的电力系统安全防御相关问题研究[D].南京：东南大学，2022.

[3]周开天.电力系统的自动化系统安全对策[J].集成电路应用，2020，37（7）：70-71.

[4]李昌超.基于复杂网络理论的电力系统安全分析与控制[D].青岛：中国石油大学（华东），2020.

[5]ANJ，ZHANGL，ZHOUYB，etal.Transientstabilitymarginpredictionundertheconceptofsecurityregionofpowersystemsbasedonthelongshort-termmemorynetworkandattentionmechanism[J].FrontiersinEnergyResearch，2022，10（5）：70-71.