探析變電所電氣系統運行的可靠性以及提高電力系統運營的安全性

【摘要】變電所的穩定與可靠運行是對于我國的電網安全與發展具有重大的意義。本文主要從兩個基本概念出發，進而闡述電氣系統可靠性運行的安全評估體系與電力系統相關的安全性問題，最后深入分析了電力系統安全性的防范措施。以期能對我國電網的相關工作人員提供參考。

【關鍵詞】電氣系統;可靠性;電力系統;安全性

1.前言

變電所是有效連接發電廠和用電終端用戶的關鍵環節，只有變電所的安全運行得到了科學的管理，才能使企業與用戶用電質量的安全、經濟和可靠得到保障，才能滿足發展與生產的需要。尤其是電氣系統的可靠性與電力系統的安全性更是有著不容忽視的地位。

2.可靠性、安全性的概念

所謂的電氣系統可靠性是指元件、設備以及系統能夠在規定的條件下和在元來預訂的時間內，基本上能夠完成事先預訂的功能進行處理的概率。實用性、時間性和科學性是電氣系統所擁有的三大特點。而電力系統的安全性是指其在工作運行中所能承受外部或者是系統內部引起故障擾動的能力。也就是說電力系統在遇到遭受到一般的物理擾動后還可以進行自我修復后能夠再次回到平衡點，從而保障系統的正常工作能力問題。

3.電氣系統可靠性的評估體系

表1 體系檢查表評分原則

重要度 分值 不符合要求 基本符合要求 符合要求

特級 10 0 7 10

一級 8 0 5 8

二級 6 0 4 6

三級 4 0 2.5 4

表2 體系組成比例系數

體系 設計 安裝 檢查 整改

比例系統K 0.3 0.3 0.15 0.25

由以上兩個表格可以看出，電氣系統的安全評估體系的構成是設計、安裝、檢查和整改的組合;其中核心的電氣件被視為特級保護對象，重要電氣件、一般電氣件、以及輔助電氣件的重要度逐級下降，其中賦予的分值、編制以表格數據為參考。

電氣系統可靠性的等級大致上分成不安全型、基本安全型、安全性和本質安全型四個級別，從前到后安全隱患大隨時有失效的可能性、有較多安全隱患失效概率較大、失效的概率較小、最后的本質安全型屬于基本不會發生失效的情況。當然對它們的劃分是通過科學而嚴密的計算而得出的。

表3 電氣系統可靠性等級

可靠性等級 不安全型 基本安

全性 安全型 本質安

全型

可靠度 <0.6 0.6～0.79 0.8～0.89 >0.9

影響電氣系統可靠性的主要因素：

原則上習慣的把電氣系統（此處以PLC電氣系統為例）劃分為發訊元件、記憶網絡以及電力執行元件三大部分，習慣上稱作輸入部分、程序部分和輸出部分。其中記憶網絡是影響電氣系統運行可靠性的最關鍵因素，尤其是針對傳統的繼電器控制系統;不過得力于科技的發展，PLC逐漸取代了記憶網絡的地位。所以如今的發訊元件與電力執行元件所擁有的可靠性責無旁貸的成為了影響電氣系統可靠性的關鍵因素。

4.電力系統的安全性問題

即使電力系統的工作環境發生故障但是原有系統固有的功能也可以使電力系統不僅能穩定運行還能使系統的供電工作處于一個正常的風險度范圍內。如今隨著多媒體技術的廣泛運用，調度自動化、變電站綜合自動化系統等信息系統都得到了科學技術的大力支持，它們在電力系統的使用保障了我國電網工作安全又經濟環保的運行著。

圖1 現代電力系統整體框架圖

如圖1所示現代電力系統整體框架圖，它所表現出來的是我國的電力系統已經和信息系統與通訊系統進行了有機的融合，因此電力系統無論是在監測上還是在控制與管理的方面已經離不開信息系統與通訊系統這兩者的可靠運行了。再加上信息系統又是整個計算機系統的核心部分，所以一旦關鍵程序出現問題，整個電力系統都有可能出現整體癱瘓的情況。“脆弱性”一詞逐漸在電力系統興起，主要是描述與形容電力系統內部相關軟件及其要素遭受到破壞與影響后卻不能給予抵抗、恢復到最初預設的狀態的能力。計算機系統的安全性和其內部信息系統的參數變化與電力系統的脆弱性息息相關。

影響電力系統安全性的主要因素：

能夠使電力系統安全性受到威脅的因素有很多，經總結歸類大致上可以分為內部因素與外部因素。其中的內部因素主要有來自變壓器、發電機等主要元件的故障，控制與保護電力系統的故障，以及電力系統內部不穩定性、計算機硬件系統、信息、通訊系統等方面的故障等;外因部分又分為自然災害、氣候條件引起的因素和認為的因素，如地震和錯誤操作。

5.電力系統安全性的防范措施

要想電網能夠安全運行就要控制好以下三個方面：一是正常狀態下的安全經濟上的控制;二是預防性的控制，這主要是針對電網系統事故集安全分析的猜測;三是小正控制，因為在電力系統運行的過程中總會存在一些不安全事故后的恢復力控制。鑒于電力系統的復雜性，相關學者與專家提議是否在電網的安全性反面的基礎理論研究上對電力系統相關程序的監測與管理方面的預防工作，進而再在系統的關鍵區域做好防范措施。

5.1 重視基礎性研究

電力系統是由輸送電、變電、配電、與用電各個環節組成的集電能的生產與消費與一體的系統，再加上發電機的容量不同、電壓輸送不同以及符合的組成也有差異，因此就構成的系統極為復雜。因此，要想切實解決電力系統的安全性問題，就要重視基礎性的研究，研究出符合當代電力系統的理論與方法，進而找到相應的問題解決方法和措施。只有這樣才能使電力系統運營的安全性得到保證。從國家的角度出發，應該要落實建立國家級或者電力企業方面的研究資金，用以解決我國電網問題高額資金的投入問題，尤其是與安全性相關的基礎性研究工作。此外，電力電網問題涉及領域非常廣泛而且屬于長期建設的項目，筆者認為有必要把電力系統的研究工作添入國家的長期發展規劃當中;并且積極的邀請國際上權威的合作伙伴參與研究，對于過去的電力事故事件要善于總結、汲取教訓，避免類似事件再度發生。

5.2 加強電網建設，降低事故風險

據有關資料記載，在絕大部分的電力系統故障中基本上是由于設備老化問題所引起的，這些陳舊的電力設備與數字化技術普遍應用的今天有著較大的矛盾。正如大家所知，電力系統的工業建設既是長期的又是超前的工業類型，每一個大型發電廠的建設時間基本在五到十年的范圍內，但是使用的壽命卻只有30周年。

所以，對于電力工業的建設不僅要廠網協調、結構布局合理，還要做超前的建設，并且進行統一的規劃，從而保證我國電力系統能夠在長期內不間斷的安全運行。值得強調的是對遠距離的輸送電網的建設能夠有效的提高電力系統運營的安全可靠性，從而降低事故的發生概率，從根本上預防停電事故所帶來的損失。

5.3 重視電力系統的管控工作

互聯網在電力系統中的應用在很大程度上良好的實現了電力資源的優化配置，既能互通有無又能相互支持。但是，它也有可能存在“因小失大”的現象。電力系統中的某部門出現故障時很有可能引起整個電網鏈接的連鎖反應，最終演化為重大的停電事故。因此，針對電力系統的管控工作要建立完善的互聯網運行管理制度，確保電力運營的安全性。與此同時，定期對管理人員和調度人員展開培訓學習，對提高工作人員面對突發事件的應急能力是非常有幫助的，這也是重視電力系統的管理工作的具體表現。

總而言之，隨著經濟的高速發展，人們對電力的需求也逐漸擴大。因此，與變電所電氣系統運行的可靠性以及電力系統運營的安全性相關的問題顯得尤為重要。

參考文獻

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作者簡介：劉澤軍（1991—），男，遼寧本溪人，現就讀于沈陽工業大學電氣學院電器工程及制動化專業。