變電站綜合自動化改造及安全管控分析

李志強，李 晶，鄧顯俊，王 斌

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

變電站是電力系統中的重要組成部分，其運行效率和安全性對整個電力網絡的穩定運行至關重要。近年來，隨著科技的快速發展，變電站綜合自動化改造及安全管控成為電力行業的熱門話題。如何基于現有技術實現變電站綜合自動化改造及安全管控，已成為變電站管理人員亟待解決的一大問題，也是提高我國電力行業運營管理能力的重要方向。本文詳細分析了變電站綜合自動化改造及安全管控，具體內容如下。

1 變電站綜合自動化改造的基本原則

在改造過程中，管理人員應著重考慮能效優化，通過合理的設備配置和自動化控制，提高變電站的電能利用效率，減少能量損耗，實現節能和環保。變電站是電力系統的核心環節，任何改造都必須以確保安全穩定運行為前提。在改造中，要充分考慮設備的可靠性、抗干擾能力和故障檢測與隔離能力，采取措施防止事故發生，提高變電站的安全性和穩定性[1]。

隨著電力系統的不斷發展和需求的變化，變電站須具備一定的靈活性和可擴展性。在改造中，要充分考慮設備的通用性和互操作性，采用模塊化設計和開放式接口，便于系統的升級和擴展，滿足未來的需求。

此外，變電站綜合自動化改造涉及多個子系統和設備，需要協調統一的管理。在改造中，應充分考慮系統的一體化和集成化，實現設備間的互通互聯和數據共享，提高運維效率和管理水平[2]。

2 變電站綜合自動化改造流程及安全管控

變電站綜合自動化改造是為了提高變電站的自動化程度和運行效率，保障電力系統安全穩定運行。改造過程包括多個環節，涉及站內的保護屏、測控屏、直流系統、交流配電屏、同步向量測量系統、視頻環境監控系統、二次公用等屏柜，通信機房內的保護復接接口屏、場地部分端子箱、斷路器匯控箱內原件即端子排、線路保護、斷路器保護屏、母差保護屏、交流不間斷電源系統、直流系統、智能錄波器，場地電纜溝二次接地銅排，計算機監控系統和線路故障測距裝置。下面將詳細介紹這些改造內容及其流程[3]。

針對保護屏的改造，應根據變電站的技術要求，選用先進的保護裝置和控制設備，實現對高壓設備的保護和控制功能。保護屏的改造包括更換老舊的保護裝置、更新保護參數、重新設計保護邏輯和聯鎖邏輯，確保變電站的安全、可靠運行。同時，為了保障數據的準確性和穩定性，可采用高精度的數字式保護裝置，并通過通信網絡將保護屏和其他設備連接起來，實現信息的互聯互通。

關于測控屏的改造，主要是替換老舊的測量儀器和控制設備，引入先進的數字測控裝置。這些新設備可以更加準確地測量電壓、電流、功率等參數，同時具備自動校準和自動報警功能，為變電站的運行管理提供更強大的數據支持。此外，可以將測控屏與其他系統進行聯動，實現自動化的遠程控制和監測。

針對直流系統的改造，主要是對直流屏進行升級和改造[4]。直流屏是變電站中重要的組成部分，用于供電和保護直流設備。改造的重點是更新直流屏的開關設備和控制系統，選用高可靠性、高精度的直流開關設備，通過智能控制系統實現對直流系統的遠程控制和監測。

交流配電屏的改造主要是對變電站中的低壓配電系統進行改造。通過更換現有的開關設備、保護裝置和控制系統，提高配電系統的可靠性和安全性。同時，可引入智能型開關設備，實現對配電系統的遠程監測和控制，提高變電站的運行效率。

在同步向量測量系統的改造中，須更新測量儀器和數據處理裝置，以提高同步測量的準確性和可靠性。通過引入先進的同步向量測量裝置，可實現對電壓、電流、功率等參數的在線測量和分析，為變電站運行管理提供精確的數據支持[5]。

在視頻環境監控系統的改造中，須更新監控攝像頭、信號處理器和監控服務器等設備。通過引入高清晰度的攝像頭和先進的圖像處理技術，提高監控系統的畫質和穩定性，實現對變電站關鍵區域的實時監控和錄像[6]。

對二次公用等屏柜和通信機房內的保護復接接口屏進行改造，目的是提升通信設備的性能和穩定性。對于二次公用等屏柜，可以引入現代化的二次設備和控制系統，提高通信質量和可靠性。對于通信機房內的保護復接接口屏，可以更新接口設備和控制軟件，實現對保護和復接功能的全面控制和管理。

更換部分端子箱和斷路器匯控箱內原件，應根據原有電路進行拆卸設備，確定新設備的型號和規格。然后根據新設備的安裝要求，安裝新的端子排，須注意新設備的線路連接方式、接線以及安裝過程中的電氣絕緣問題。最后進行檢查和調試，確保每個設備的連接和信號傳輸正常[7]。

線路保護、斷路器保護屏、母差保護屏是變電站中非常重要的設備，須精細施工和嚴格測試。在改造過程中，須準確地將原有的設備進行拆卸并安裝新設備。在安裝過程中，應仔細檢查每個元件，包括母差變電器、電流互感器、電壓互感器等，確保能夠精確測量三相電流、電壓、頻率、相位等基礎信息，并將測量數據通過接口輸送到保護繼電器，完成線路保護和斷路器保護的工作。在設備安裝完成后，須進行系統聯調和測試，以確保保護裝置能及時準確地檢測出線路故障、斷路器故障等問題，并能向系統發出相應的信號進行切斷或切換[8]。

交流不間斷電源系統、直流系統、智能錄波器是綜合自動化改造中非常重要的設備，首先確定系統的容量和規格，并根據系統要求進行安裝和連接。在安裝過程中，應注意每臺設備的線路連接方式、安裝位置、設備互通等問題，確保交流不間斷電源系統和直流系統能夠正常供電，并通過智能錄波器對系統運行情況進行不間斷記錄，保證系統運行的穩定性、可靠性和監測功能。

在電氣設備的改造中，電氣絕緣問題是需要重點考慮的因素。為了提高設備的安全性和可靠性，在場地電纜溝中添加二次接地銅排將有助于提高設備的電氣絕緣水平[9]。需要注意的是，在添加銅排前，應進行場地探測，確定電氣絕緣狀況；再設計銅排的位置和長度，確保跨步電壓、觸摸電壓等電壓等級滿足標準規定。

計算機監控系統是綜合自動化改造的重點，須對原有的系統進行重新設計和升級。在進行計算機監控系統的設計時，應根據變電站的實際情況，將自動化設備、傳感器、儀表和控制裝置連接到計算機監控系統，實現對變電站設備狀態、運行參數等信息的實時監測和數據采集。在安裝計算機監控系統時，還應確保設備的布局、連接方式和數據傳輸的穩定性。同時，還應進行系統聯調和測試，確保計算機監控系統與其他設備的正常通信和數據傳輸。

線路故障測距裝置是用于測量電力線路故障發生位置的設備，對于大型變電站的自動化改造來說，線路故障測距裝置是必不可少的。在改造過程中，應根據變電站的實際情況布置線路故障測距裝置，并與其他保護設備進行連接。在連接過程中，須與線路保護裝置、計算機監控系統等進行聯調測試，確保故障測距裝置能夠準確計算故障點距離，并及時向系統發出警報。

在變電站安全管控方面，應采用現代化的監測設備和傳感器，實時監測變電站各設備的狀態參數和運行狀況，通過數據分析和故障診斷，提前發現設備異常和故障風險，及時采取措施進行修復和預防。同時利用智能保護設備和自動化控制技術，實現對變電站各回路的快速斷電和隔離，有效防止故障擴大和事故發生，保護設備和人員的安全。并結合數據云計算與人工智能技術，將變電站的運行數據通過云計算技術進行存儲和分析，利用人工智能算法進行數據挖掘和預測，提供決策支持和優化方案，實現對變電站的智能管理和運維優化。

建立安全可靠的網絡通信體系，能夠實現對變電站的遠程監控和控制，提高變電站運行的實時性和靈活性，減少人為操作和巡檢，降低工作風險和成本。此外，采用多層次的數據安全和防護技術，包括物理安全措施、權限管理、數據加密和網絡防火墻等，保障變電站運行數據的機密性、完整性和可靠性，防止數據泄露和網絡攻擊。

變電站安全管控采用應急響應與恢復技術，應通過建立完善的應急響應機制，及時發現并應對變電站突發狀況，例如故障、災害或惡意攻擊等。同時，采用備份和恢復技術，確保系統數據的快速恢復和正常運行，減少服務中斷時間和帶來的影響。無論是變電站綜合自動化改造還是安全管控，都應根據相關法規和行業標準的要求進行規范化管理。這其中包括安全審計、合規評估、漏洞修復等工作，確保變電站的運行符合法規要求，且具備可持續發展能力。

除此之外，還應充分重視人員的培訓和技能提升，確保操作人員具備必要的專業知識和技能，能夠正確、安全地操作自動化系統。同時建立健全人員管理制度，確保操作人員行為符合規范，提高安全意識和責任意識。

3 結束語

綜合自動化改造和安全管控旨在推進電力系統的智能化、數字化和可持續發展。通過充分利用先進技術和管理手段，不斷提高變電站的安全性、可靠性和效率，為社會提供更加穩定和可靠的電力供應。這是一個不斷追求創新和進步的過程，需要各界的共同努力。相信在不久的將來，變電站綜合自動化改造和安全管控將迎來更加廣闊的發展空間，助力構建更加智能和可靠的電網。