变电站计算机监控系统的安全生产效应探讨

摘 要：500kV变电站大多装备各种计算机监控系统．但目前这些系统大多不尽完善，应用效果不甚理想。对安全生产的负面效应时有显现。本文就上述系统在需求把握、功能设计等方面存在的问题、原因及对变电站安全生产可能产生的效应作简略的分析和探讨，并提出改进的措施与设想，以求对系统的改进和完善有所帮助。
关键词：变电站；监控系统；安全生产

　　0 引言

　　500kV变电站大多具有设备先进、结线复杂、信息量庞大、在电网中的地位重要等特点。在这些变电站里，传统的，以人的感官功能为主的监控手段和手工作业的信息处理的方式已远远不能满足越来越高的安全生产需求。为此，国内自八十年代开始便在50'0kV变电站装备不同类型的计算机监控系统，以图提高运行作业的自动化程度和运行人员的工作效率．提升变电站的安全生产水平、近年来，这些系统在硬件配置上不断升级，结构拓扑日益先进，可靠性和处理能力大幅提高，建设费用动辄数百上千万元。但系统的应用效果、效费比，特别是对变电站安全生产所产生的效应．并未得到同步的提高和相应的体现，甚至出现盲目追求高性能、高配置、高投入而忽视应用研究和应用开发的倾向。因此，有必要对现有变电站监控系统的安全生产效应进行审视、探讨和评估。找出存在的问题并加以改进，使其真正成为提高变电站运行及安全生产水平的实用装备和技术手段。

　　1 系统的适用性存在偏差

　　目前500kV变电站装备的计算机监控系统其核心部分实际上是一个调度SCADA软件，是基于对电网运行理论和根据电网调度部门应用需求设计的，它通常是面向电网调度员，而对变电站现场的实际需求和特点考虑甚少。这种"代用"的性质为变电站监控系统留下了许多难以解决的先天不足。

　　调度SCADA系统与变电站监控系统虽然在部分功能上是重合的、兼容的，但毕竟在应用需求、应用目标上存在着很大的区别。电网调度员更多关注的是系统潮流、有功无功平衡、调峰及负荷控制、事故或紧急情况下电网的稳定控制策略等。而变电站值班员关注的重点是倒闸操作的准确与安全，一二次设备的运行工况、异常症状或缺陷现象，事故及事故处理的各种信息。以及运行维护是否正确有效。表现在系统需求上调度SCADA系统只需要快速、准确的负荷、潮流、电压、频率等遥测数据和主要开关设备的状态数据，并不需要更多的数据处理和分析，而变电站监控系统不仅需要有快速、准确、周密的设备检测信息，还需要对这些信息进行适当分析和处理．以获得比过去更容易、更有效的监视现场设备运行情况和发现、反映、捕捉设备的不正常工况的方法与手段：遗憾的是由调度SCADA系统经简单修改而成的变电站监控系统其主要功能仅仅表现在将原来的人工抄表改为机器记录数据；将原来由光字牌、掉牌继电器或中央信号等表示的信息转移到屏幕上显示；以数据库替代原有的记录簿；将原来在控制屏上进行的操作改在屏幕上进行等等。虽有一些诸如的描曲线，越限判别、报表生成等处理功能，但这些都是调度SCADA系统所具有的传统功能，对提高变电站设备监控水平的作用极其有限。

　　不可否认，现有变电站监控系统替代了原有的数据记录方式、异常信号显示方式，控制操作方式等在一定程度上减轻了运行值班人员的劳动，提高了工作质量，不失为是一种进步，但由于其主要功能与实际需求出现了偏差，使系统在设备监控的手段或效能上并没有没有本质的提高，相对于高昂的投入，复杂的维护。整体的费／效比高得离奇，实在不值得称道。更令人担心的是。原有以抄表为形式的设备运行参数的周期性监视检查将难以为继。而监控系统又不具备灵敏地反映没备不正常工况或运行数据相对于正常值的偏移的能力。要求值班员定时通过切换多幅画面人工检查数据又难以得到切实的保证，由此引起的设备监测水平某种程度的下降，将可能对500kV变电站的安全生产造成不利影响。

　　因此，必须改变在变电站监控系统建设中采用调度SCADA系统代用的做法．要求承建厂商深入进行变电站运行特点、监控系统实际需求和系统应用目标等方面的研究，结合国际上的相关标准，为变电站量体裁衣进行设计和研发，使监控系统真正成为提高变电站安全、稳定运行的有力工具和技术手段。

　　2 数据分析与处理能力相对薄弱

　　在影响变电站安全生产的诸多因素中，人的某些固有弱点是一个最复杂最难以控制的重要因素。例如人会对单调、重复的工作产生厌烦，对经常见到的东西或现象熟视无睹等等，因此在变电站的监控作业中用计算机系统来减少或替代人的某些作用，是提高安全生产水平的重要措施。

　　由于变电所设备异常及不正常工况的发生具有偶发性、随机性及低频率等特点，完全靠人来监视存在很大的不确定性，因为人在监控作业中是很难保持经常的、恒定的注意力和敏感性的，因此，变电站监控系统通过数据采集、分析与处理，反映、捕捉设备的不正常工况的能力极其重要，是变电站运行人员对监控系统的最大期望和最实际的需求。

　　现有变电站监控系统强大的数据采集及存储能力是不容置疑的，运行中每天都会产生大量的设备运行数据。然而，由于系统数据分析与处理能力相对薄弱，使这些数据和信息远远没有被作为一种资源得到充分有效地利用，除少量的数据可被制成曲线、图表外，绝大部分成为垃圾，白白占用系统的大量开销。

　　实际上，由监控系统采集运行数据中蕴含着设备运行特性，环境、电压、负荷等内外因素的效应与影响，设备缺陷发生、发展和变化趋势等丰富而重要的信息，只是它们被淹没和稀释在大量的、分散的一般信息中不易被发现，没有被利用而已。例如设备故障或异常引起的三相数据不平衡；相同运行条件下同类设备运行数据的相对变化和动态变化；某个监测信号动作周期或频率的变化等等、如果我们通过数据分析加工将这些重要信息过滤、分离出来，并通过一定的方法使其成为可以直接表示设备运行特性与变化的图表或告警阈值，从而使值班人员对这种变化的程度、速率和发展趋势进行跟踪、监视和评估。及时发现、捕捉设备的缺陷和不正常工况。甚至还有望实现某些故障或缺陷的预测和预警。这对于处于电网关键节点的500kV变电所尤为重要：也是设备的检修方式逐步由周期性检修向状态检修过渡的重要条件，对于提高变电所运行监控水平和安全生产水平具有重要意义。况且，这种数据分析与加工的目的是定性地发现问题而不是精确诊断：绝大部分情况下并不需要如专家系统那样的复杂运算、严格推理或精确的数理模型，也不会大量增加系统资源的开销。因此，作为应用于变电昕的计算机监控系统具备这样的数据分析能力是十分必要的。

　　3 信息处理不能满足现场要求

　　在变电站的运行工作中，无论是倒闸撮作，事故处理还是日常维护都离不开对各种运行信息和设备信息的支持。一个运行人员工作能力与质量的高低在相当程度上取决于各种运行及设备信息的掌握程度与运用能力。500kV变电站设备众多，信息量庞大。监控系统中由设计、开发人员根据采集的数据定义的各种信息数以万计，对这些信息进行有效地组织。管理，使运行人员能简单、快速、准确地获得并运用所需信息是变电站监控系统必须具备的重要功能。

　　然而，现有的变电站监控系统在信息处理方面不尽人意，主要表现在：

　　(1)系统提供的信息分类方法与现场要求大相径庭-开发人员按他们自己的理解将信息按其采集源进行分类，如开关变位信息，闸刀位置信息，保护遥信信息等。而现场运行人员对信息的分类是按其对于设备运行和事故处理的重要或影响程度加以区分的如传统的事故信号。预告信号等。这种需求认识上的错位，使系统的某些信息管理、查询、检索功能难以得到有效利用 一旦发生涉及多个设备的事故或异常时，大量一般信息会同时涌出，充斥于告警及SOE窗口。"淹没"重要或关键信息。或者在后续信息的推挤下迅速溢出窗口，造成运行人员查找和判读关键信息的困难。甚至影响事故处理判断与决策

　　(2)无效或冗余信息过多过滥，甚至操作一把闸刀会产生数十条信息 同时。保护遥信信息与报文信息的重复、系统COS信息与SOE信息的重复．以及设备检修，维护、试验产生的频繁变位、SOE、保护动作或复位等信息，使大量一般或无效的信息充斥于屏幕之上。频繁的报警会给运行人员的监控作业产生严重干扰，降低运行人员对各种事件的敏感度和反应能力，甚至造成难以预料的后果。

因此，现有监控系统信息处理功能的不足其后果有可能是严重的。对安全生产的负面效应是显而易见的。必须引起重视并加以改进：对显示的信息按变电站现场的实际需求进行科学分类。根据信息所表征事件或含义的性质、重要程度、影响范围区分为事故信息、告警信息，告之信息和查询信息等多个层次，并采用实时显示、召唤显示、查询显示等不同的输出方式。对重复信息采取取适当的过滤、归并、或简化等施。同时，将信息按设备或设备单元进行分组，然后根据设备检修、试验时必须将设备停役的特点，将设备停役的某个标志(如断路器停役其某一侧隔离开关分开)设为给定的逻辑条件自动对相应的信息组进行封锁，或者对系统显示的停役设备置一个人工标志(如检修挂牌)以屏蔽无效信息的发出。

4 防误操作功能的显露化

　　变电站误操作事故具有成因复杂，偶然性、随机性高，预防和控制的难度大的特点、因此防误操作历来是变电站安全生产的重要内容，也是变电站监控系统必不可少的重要功能之一。但闭锁功能显露化，提示过于明显和烦琐等问题，几乎是目前所有具有防误闭锁功能应用系统的通病，开发者们总是迫不及待地想通过这些显示或提示以显示系统的先进和功能强大，或者试图以系统或装置的功能去替代现有的以各种规范为主的防误操作机制。殊不知，这样做的负面效应会造成操作人员对系统或机器的依赖，久而久之会使运行值班人员防误操作的主观判断力、鉴别力退化和弱化。 削弱变电站安全运行的基础。因此是极不可取的，必须加以改进。

　　理想的防误操作功能应该是稳含的．秘而不露的 以促使操作人员提高操作技能．严格执行操作规范，认真履行防误操作的各项制度。由防误装置构成的"硬"措施与防误操作规范构成的"软"措施共同作用，相互重合。一旦出现人为疏漏，装置或系统则发挥作用。反之，如果系统或装置出现问题。造成防误功能缺失。则操作人员执行的原有防误操作机制仍能发挥重要作用。 因此．变电站监控系统应将防误操作功能作用时的各种信息或提示隐去，化防误操作于无形之中。如有需要时可通过数据库查询获得防误操作功能作用的各种信息。

　　5 结束语

　　随着电力系统规模扩大、变电站数目不断增加、运行要求不断提高，工作量的增大与人力相对不足的矛盾日益突出。同时，为减少人错误对安全生产的影响，500kV变电站实施少人值班，自动化将是一个不可逆转的趋势。变电站监控系统的改进和进一步完善是十分必要的，特别是充分发挥计算机的潜力和特点，替代变电站值班人员易发生错误或难以持久进行的某些工作，如某些单调、重复的检测、对低概率事件的长期监视等，其需求尤为迫切、为此。需要系统的研发厂商对系统的应用对象变电站进行深入的研究。准确把握现场的应用需求，拓展应用领域，提高变电站监控系统的研发水平：同时，变电站的运行人员也应结合自己的工作实践，发现、挖掘并提出合理的应用需求和建议，应用部门-与研发单位的充分合作将对变电站监控系统的建设产生积极的影响，另外， 目前在许多单位，变电站监控系统是由调度通信部门或自动化专业部门负责建设和管理的，他们出于专业知识的局限和日后维护的考虑，往往对系统的硬件系统、数据网络、系统平台等会有周详的考虑和很高的要求，而常常忽视系统应用层的功能和变电站的实际应用需求，而主要的应用单位变电运行部门又往往会由于种种原因难以保证能有效参与、介入和足够的发言权。造成系统硬件强，软件弱；系统功能强，应用功能弱的情况，成为变电站监控系统应用效果不理想安全生产效应不明显的重要原因。应引起有关方面的足够重视。