變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安全生產(chǎn)效應(yīng)探討

1、 變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安全生產(chǎn)效應(yīng)探討 摘 要：500kv變電站大多裝備各種計算機監(jiān)控系統(tǒng)但目前這些系統(tǒng)大多不盡完善，應(yīng)用效果不甚理想。對安全生產(chǎn)的負面效應(yīng)時有顯現(xiàn)。本文就上述系統(tǒng)在需求把握、功能設(shè)計等方面存在的問題、原因及對變電站安全生產(chǎn)可能產(chǎn)生的效應(yīng)作簡略的分析和探討，并提出改進的措施與設(shè)想，以求對系統(tǒng)的改進和完善有所幫助。關(guān)鍵詞：變電站；監(jiān)控系統(tǒng)；安全生產(chǎn)0 引言500kv變電站大多具有設(shè)備先進、結(jié)線復(fù)雜、信息量龐大、在電網(wǎng)中的地位重要等特點。在這些變電站里，傳統(tǒng)的，以人的感官功能為主的監(jiān)控手段和手工作業(yè)的信息處理的方式已遠遠不能滿足越來越高的安全生產(chǎn)需求。為此，國內(nèi)自八十年代開始便在

2、500kv變電站裝備不同類型的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，以圖提高運行作業(yè)的自動化程度和運行人員的工作效率提升變電站的安全生產(chǎn)水平、近年來，這些系統(tǒng)在硬件配置上不斷升級，結(jié)構(gòu)拓撲日益先進，可靠性和處理能力大幅提高，建設(shè)費用動輒數(shù)百上千萬元。但系統(tǒng)的應(yīng)用效果、效費比，特別是對變電站安全生產(chǎn)所產(chǎn)生的效應(yīng)并未得到同步的提高和相應(yīng)的體現(xiàn)，甚至出現(xiàn)盲目追求高性能、高配置、高投入而忽視應(yīng)用研究和應(yīng)用開發(fā)的傾向。因此，有必要對現(xiàn)有變電站監(jiān)控系統(tǒng)的安全生產(chǎn)效應(yīng)進行審視、探討和評估。找出存在的問題并加以改進，使其真正成為提高變電站運行及安全生產(chǎn)水平的實用裝備和技術(shù)手段。1 系統(tǒng)的適用性存在偏差目前500kv變電站裝備的計算

3、機監(jiān)控系統(tǒng)其核心部分實際上是一個調(diào)度scada軟件，是基于對電網(wǎng)運行理論和根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門應(yīng)用需求設(shè)計的，它通常是面向電網(wǎng)調(diào)度員，而對變電站現(xiàn)場的實際需求和特點考慮甚少。這種代用的性質(zhì)為變電站監(jiān)控系統(tǒng)留下了許多難以解決的先天不足。調(diào)度scada系統(tǒng)與變電站監(jiān)控系統(tǒng)雖然在部分功能上是重合的、兼容的，但畢竟在應(yīng)用需求、應(yīng)用目標(biāo)上存在著很大的區(qū)別。電網(wǎng)調(diào)度員更多關(guān)注的是系統(tǒng)潮流、有功無功平衡、調(diào)峰及負荷控制、事故或緊急情況下電網(wǎng)的穩(wěn)定控制策略等。而變電站值班員關(guān)注的重點是倒閘操作的準(zhǔn)確與安全，一二次設(shè)備的運行工況、異常癥狀或缺陷現(xiàn)象，事故及事故處理的各種信息。以及運行維護是否正確有效。表現(xiàn)在系統(tǒng)需求

4、上調(diào)度scada系統(tǒng)只需要快速、準(zhǔn)確的負荷、潮流、電壓、頻率等遙測數(shù)據(jù)和主要開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并不需要更多的數(shù)據(jù)處理和分析，而變電站監(jiān)控系統(tǒng)不僅需要有快速、準(zhǔn)確、周密的設(shè)備檢測信息，還需要對這些信息進行適當(dāng)分析和處理以獲得比過去更容易、更有效的監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備運行情況和發(fā)現(xiàn)、反映、捕捉設(shè)備的不正常工況的方法與手段：遺憾的是由調(diào)度scada系統(tǒng)經(jīng)簡單修改而成的變電站監(jiān)控系統(tǒng)其主要功能僅僅表現(xiàn)在將原來的人工抄表改為機器記錄數(shù)據(jù)；將原來由光字牌、掉牌繼電器或中央信號等表示的信息轉(zhuǎn)移到屏幕上顯示；以數(shù)據(jù)庫替代原有的記錄簿；將原來在控制屏上進行的操作改在屏幕上進行等等。雖有一些諸如的描曲線，越限判別、報表

5、生成等處理功能，但這些都是調(diào)度scada系統(tǒng)所具有的傳統(tǒng)功能，對提高變電站設(shè)備監(jiān)控水平的作用極其有限。不可否認，現(xiàn)有變電站監(jiān)控系統(tǒng)替代了原有的數(shù)據(jù)記錄方式、異常信號顯示方式，控制操作方式等在一定程度上減輕了運行值班人員的勞動，提高了工作質(zhì)量，不失為是一種進步，但由于其主要功能與實際需求出現(xiàn)了偏差，使系統(tǒng)在設(shè)備監(jiān)控的手段或效能上并沒有沒有本質(zhì)的提高，相對于高昂的投入，復(fù)雜的維護。整體的費效比高得離奇，實在不值得稱道。更令人擔(dān)心的是。原有以抄表為形式的設(shè)備運行參數(shù)的周期性監(jiān)視檢查將難以為繼。而監(jiān)控系統(tǒng)又不具備靈敏地反映沒備不正常工況或運行數(shù)據(jù)相對于正常值的偏移的能力。要求值班員定時通過切換多幅畫面

6、人工檢查數(shù)據(jù)又難以得到切實的保證，由此引起的設(shè)備監(jiān)測水平某種程度的下降，將可能對500kv變電站的安全生產(chǎn)造成不利影響。因此，必須改變在變電站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中采用調(diào)度scada系統(tǒng)代用的做法要求承建廠商深入進行變電站運行特點、監(jiān)控系統(tǒng)實際需求和系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)等方面的研究，結(jié)合國際上的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為變電站量體裁衣進行設(shè)計和研發(fā)，使監(jiān)控系統(tǒng)真正成為提高變電站安全、穩(wěn)定運行的有力工具和技術(shù)手段。2 數(shù)據(jù)分析與處理能力相對薄弱在影響變電站安全生產(chǎn)的諸多因素中，人的某些固有弱點是一個最復(fù)雜最難以控制的重要因素。例如人會對單調(diào)、重復(fù)的工作產(chǎn)生厭煩，對經(jīng)常見到的東西或現(xiàn)象熟視無睹等等，因此在變電站的監(jiān)控作業(yè)中用計

7、算機系統(tǒng)來減少或替代人的某些作用，是提高安全生產(chǎn)水平的重要措施。由于變電所設(shè)備異常及不正常工況的發(fā)生具有偶發(fā)性、隨機性及低頻率等特點，完全靠人來監(jiān)視存在很大的不確定性，因為人在監(jiān)控作業(yè)中是很難保持經(jīng)常的、恒定的注意力和敏感性的，因此，變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集、分析與處理，反映、捕捉設(shè)備的不正常工況的能力極其重要，是變電站運行人員對監(jiān)控系統(tǒng)的最大期望和最實際的需求?，F(xiàn)有變電站監(jiān)控系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)采集及存儲能力是不容置疑的，運行中每天都會產(chǎn)生大量的設(shè)備運行數(shù)據(jù)。然而，由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與處理能力相對薄弱，使這些數(shù)據(jù)和信息遠遠沒有被作為一種資源得到充分有效地利用，除少量的數(shù)據(jù)可被制成曲線、圖表外，絕大

8、部分成為垃圾，白白占用系統(tǒng)的大量開銷。實際上，由監(jiān)控系統(tǒng)采集運行數(shù)據(jù)中蘊含著設(shè)備運行特性，環(huán)境、電壓、負荷等內(nèi)外因素的效應(yīng)與影響，設(shè)備缺陷發(fā)生、發(fā)展和變化趨勢等豐富而重要的信息，只是它們被淹沒和稀釋在大量的、分散的一般信息中不易被發(fā)現(xiàn)，沒有被利用而已。例如設(shè)備故障或異常引起的三相數(shù)據(jù)不平衡；相同運行條件下同類設(shè)備運行數(shù)據(jù)的相對變化和動態(tài)變化；某個監(jiān)測信號動作周期或頻率的變化等等、如果我們通過數(shù)據(jù)分析加工將這些重要信息過濾、分離出來，并通過一定的方法使其成為可以直接表示設(shè)備運行特性與變化的圖表或告警閾值，從而使值班人員對這種變化的程度、速率和發(fā)展趨勢進行跟蹤、監(jiān)視和評估。及時發(fā)現(xiàn)、捕捉設(shè)備的缺陷

9、和不正常工況。甚至還有望實現(xiàn)某些故障或缺陷的預(yù)測和預(yù)警。這對于處于電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點的500kv變電所尤為重要：也是設(shè)備的檢修方式逐步由周期性檢修向狀態(tài)檢修過渡的重要條件，對于提高變電所運行監(jiān)控水平和安全生產(chǎn)水平具有重要意義。況且，這種數(shù)據(jù)分析與加工的目的是定性地發(fā)現(xiàn)問題而不是精確診斷：絕大部分情況下并不需要如專家系統(tǒng)那樣的復(fù)雜運算、嚴格推理或精確的數(shù)理模型，也不會大量增加系統(tǒng)資源的開銷。因此，作為應(yīng)用于變電昕的計算機監(jiān)控系統(tǒng)具備這樣的數(shù)據(jù)分析能力是十分必要的。3 信息處理不能滿足現(xiàn)場要求在變電站的運行工作中，無論是倒閘撮作，事故處理還是日常維護都離不開對各種運行信息和設(shè)備信息的支持。一個運行人員工

10、作能力與質(zhì)量的高低在相當(dāng)程度上取決于各種運行及設(shè)備信息的掌握程度與運用能力。500kv變電站設(shè)備眾多，信息量龐大。監(jiān)控系統(tǒng)中由設(shè)計、開發(fā)人員根據(jù)采集的數(shù)據(jù)定義的各種信息數(shù)以萬計，對這些信息進行有效地組織。管理，使運行人員能簡單、快速、準(zhǔn)確地獲得并運用所需信息是變電站監(jiān)控系統(tǒng)必須具備的重要功能。然而，現(xiàn)有的變電站監(jiān)控系統(tǒng)在信息處理方面不盡人意，主要表現(xiàn)在：(1)系統(tǒng)提供的信息分類方法與現(xiàn)場要求大相徑庭-開發(fā)人員按他們自己的理解將信息按其采集源進行分類，如開關(guān)變位信息，閘刀位置信息，保護遙信信息等。而現(xiàn)場運行人員對信息的分類是按其對于設(shè)備運行和事故處理的重要或影響程度加以區(qū)分的如傳統(tǒng)的事故信號。預(yù)

11、告信號等。這種需求認識上的錯位，使系統(tǒng)的某些信息管理、查詢、檢索功能難以得到有效利用 一旦發(fā)生涉及多個設(shè)備的事故或異常時，大量一般信息會同時涌出，充斥于告警及soe窗口。淹沒重要或關(guān)鍵信息?；蛘咴诤罄m(xù)信息的推擠下迅速溢出窗口，造成運行人員查找和判讀關(guān)鍵信息的困難。甚至影響事故處理判斷與決策(2)無效或冗余信息過多過濫，甚至操作一把閘刀會產(chǎn)生數(shù)十條信息 同時。保護遙信信息與報文信息的重復(fù)、系統(tǒng)cos信息與soe信息的重復(fù)以及設(shè)備檢修，維護、試驗產(chǎn)生的頻繁變位、soe、保護動作或復(fù)位等信息，使大量一般或無效的信息充斥于屏幕之上。頻繁的報警會給運行人員的監(jiān)控作業(yè)產(chǎn)生嚴重干擾，降低運行人員對各種事件的

12、敏感度和反應(yīng)能力，甚至造成難以預(yù)料的后果。因此，現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)信息處理功能的不足其后果有可能是嚴重的。對安全生產(chǎn)的負面效應(yīng)是顯而易見的。必須引起重視并加以改進：對顯示的信息按變電站現(xiàn)場的實際需求進行科學(xué)分類。根據(jù)信息所表征事件或含義的性質(zhì)、重要程度、影響范圍區(qū)分為事故信息、告警信息，告之信息和查詢信息等多個層次，并采用實時顯示、召喚顯示、查詢顯示等不同的輸出方式。對重復(fù)信息采取取適當(dāng)?shù)倪^濾、歸并、或簡化等施。同時，將信息按設(shè)備或設(shè)備單元進行分組，然后根據(jù)設(shè)備檢修、試驗時必須將設(shè)備停役的特點，將設(shè)備停役的某個標(biāo)志(如斷路器停役其某一側(cè)隔離開關(guān)分開)設(shè)為給定的邏輯條件自動對相應(yīng)的信息組進行封鎖，或者

13、對系統(tǒng)顯示的停役設(shè)備置一個人工標(biāo)志(如檢修掛牌)以屏蔽無效信息的發(fā)出。4 防誤操作功能的顯露化變電站誤操作事故具有成因復(fù)雜，偶然性、隨機性高，預(yù)防和控制的難度大的特點、因此防誤操作歷來是變電站安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容，也是變電站監(jiān)控系統(tǒng)必不可少的重要功能之一。但閉鎖功能顯露化，提示過于明顯和煩瑣等問題，幾乎是目前所有具有防誤閉鎖功能應(yīng)用系統(tǒng)的通病，開發(fā)者們總是迫不及待地想通過這些顯示或提示以顯示系統(tǒng)的先進和功能強大，或者試圖以系統(tǒng)或裝置的功能去替代現(xiàn)有的以各種規(guī)范為主的防誤操作機制。殊不知，這樣做的負面效應(yīng)會造成操作人員對系統(tǒng)或機器的依賴，久而久之會使運行值班人員防誤操作的主觀判斷力、鑒別力退化和弱

14、化。 削弱變電站安全運行的基礎(chǔ)。因此是極不可取的，必須加以改進。理想的防誤操作功能應(yīng)該是穩(wěn)含的秘而不露的 以促使操作人員提高操作技能嚴格執(zhí)行操作規(guī)范，認真履行防誤操作的各項制度。由防誤裝置構(gòu)成的硬措施與防誤操作規(guī)范構(gòu)成的軟措施共同作用，相互重合。一旦出現(xiàn)人為疏漏，裝置或系統(tǒng)則發(fā)揮作用。反之，如果系統(tǒng)或裝置出現(xiàn)問題。造成防誤功能缺失。則操作人員執(zhí)行的原有防誤操作機制仍能發(fā)揮重要作用。 因此變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)將防誤操作功能作用時的各種信息或提示隱去，化防誤操作于無形之中。如有需要時可通過數(shù)據(jù)庫查詢獲得防誤操作功能作用的各種信息。5 結(jié)束語隨著電力系統(tǒng)規(guī)模擴大、變電站數(shù)目不斷增加、運行要求不斷提高，工

15、作量的增大與人力相對不足的矛盾日益突出。同時，為減少人錯誤對安全生產(chǎn)的影響，500kv變電站實施少人值班，自動化將是一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。變電站監(jiān)控系統(tǒng)的改進和進一步完善是十分必要的，特別是充分發(fā)揮計算機的潛力和特點，替代變電站值班人員易發(fā)生錯誤或難以持久進行的某些工作，如某些單調(diào)、重復(fù)的檢測、對低概率事件的長期監(jiān)視等，其需求尤為迫切、為此。需要系統(tǒng)的研發(fā)廠商對系統(tǒng)的應(yīng)用對象變電站進行深入的研究。準(zhǔn)確把握現(xiàn)場的應(yīng)用需求，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，提高變電站監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)水平：同時，變電站的運行人員也應(yīng)結(jié)合自己的工作實踐，發(fā)現(xiàn)、挖掘并提出合理的應(yīng)用需求和建議，應(yīng)用部門-與研發(fā)單位的充分合作將對變電站監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)產(chǎn)生積極的影響，另外， 目前在