基于變電站自動化系統中的安全措施分析及應用

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 202501

摘要：闡述變電運行中的問題，電氣自動化系統與安全運行措施，包括自動控制設備的投入，電氣自動

化與計算機技術相、設備數據的采集與處理、自動化系統的升級、人工智能技術的應用。

關鍵詞：自動控制；數據采集；變電運行

0 引言

提升變電站自動化和安全管理水平，對保證整個行業的健康發展具有重要的現實意義。就現階段的發展情況而言，隨著工業現場復雜程度的提高、用電容量的擴大、自動化水平的提高，對于電力系統安全可靠性的要求也日益增長；同時隨著壓、特高壓技術的普遍應用，電網規模不斷擴大、影響不斷加劇，使得變電站運行難度和抗故障能力需求也不斷提升，所以不斷提升其自動化水平，應用運行和管理手段，保證電力系統可靠運行。

1 變電運行中的問題

1.1 操作問題

隨著技術的發展變電站防誤操作措施日益完善，但對于整個變電系統而言，如果操作過程存在動作不規范的情況，就會造成范圍性影響，給一定區域內的電力系統造成安全隱患，嚴重時甚至會發生重大安全事故。具體操作環節可能存在因某一工作人員實際技能水平不符合規范要求，導致變電設備的某些功能無法正常發揮或者誤動作，從而發生設備異常等問題，進而整個區域系統的安全運行。

1.2 設備問題

變電系統運行時，人們往往只重視整體效果，忽視了對線路和設備細節狀態的關注，因生產節奏緊張及系統關聯性等因素，無法停運設備進行詳細檢修、維護，加上周圍環境的影響作用，出現不同程度的老化和故障問題，造成變電設備潛在隱患，從而導致變電系統整體功能性缺陷。同時，隨著備的使用年限的增加，也會對變電系統造成不良影響，甚至引發安全事故。

1.3 電網的系統性問題

目前，我國電力配電自動化系統并沒有發揮出更加實用性的功能，只是在一些經濟發達地區的新建項目得到了應用和落實，沒有實現大范圍的覆蓋和普及。雖然較大范圍的變配電系統實現了保護的微機化，但對于變配電自動化乃至智能化的認識不足，現實應用存在較大差距。

2 變電站的電氣自動化系統與安全運行措施

2.1 自動控制設備投入

隨著信息技術的不斷發展，自動化、智能化開始成為時代發展的主流。故此，在變電系統運行中，要加大對于相關設備的研發力度，使其在性能方面更加適用于變電站的建設與運行高新技術往往和高額的建設成本相匹配，從而實現更高的價值。正因如此，在變電站運行中要加大對于自動化設備的投入力度，增加各類運行實時監測、檢測技術的應用，不斷提升變電站自動化水平。同時，提高設備的管理與維護的智能化，由此來保證設備運行的精良性，為電力安全做出保障。

2.2電氣自動化與計算機技術相

1. 智能巡檢

在電氣自動化運行管理系統中，的巡檢手段是應用機器人巡檢系統、在線設備狀態檢測系善巡檢各類監測技術，利用智能化技術手段對相關數據進行反復核查和處理，定期檢查變電站相關線路和設備元器件的運行方法，保證故障問題可以在時間得到解決，從根本上維護變電系統的安全穩定性。

1. 信號處理

將變電系統與自動化處理系統進行結合，通過日常運行狀態數據采集，結合大數據分析，對設備運行狀態進行模擬，進而提升操作系統的準確性，保證變電安全，使得系統內部各個零件之間實現管理，盡量避免安全隱患。

1. 信息回傳

電氣自動控制系統可憑借自動處理功能對信息數據進行及時且的回傳，確保故障信息均有對應的處理指令，使計算機所具有的保護功能得到充分發揮，為變電站的安全、穩定運行提供支持。對運行模式進行糾正，及時發現并解決自動巡查相關模塊存在的故障。

2.3設備數據的采集與處理

在時代發展的推動之下，變電站逐步走向智能化發展進程，設備運行監測等環節基本上實現自動化，在相關數據的采集處理方面及處理也可以部分智能化，不需要人工操作，程度上解放了勞動力。當然，為了保證變電站能夠實現實時監測，需要對電氣自動化技術進行革新，根據對終端數據的分析結果來制定出更加科學的設備控制策略，從根本上保證設備監測的性。另外，在數據采集方面，常規設備主要是針對站內設備的電流、電壓等內容進行采集，隨著技術的發展，紅外成像、局部放電檢測、無線測溫、油樣色譜在線監測等新技術的應用逐漸普及，通過相應的檢測手段輔助來了解變電站設備的運行情況，可以根據實時數據進行分析匯總，從而提前判斷設備惡化趨勢、降低事故率，由此來實現電力系統的安全運行。

2.4電氣自動化系統的技術升級

對于電力系統運行而言，變電站在其中所起到的作用至關重要，所以電力工作人員要重視起對于變電站的技術管理，由此來保證電力系統的安全運行。在工作開展中，要注意將電氣自動化與技術升級相結合，具體需要做好以下方面工作：

（1）對操作人員進行嚴格的規范管理，使其能夠在工作中合理運用各項技術，實現對于技術人員的約束管理；

（2）采用手段如數字孿生等實現沉浸式仿真模擬，對運行、技術人員的能力以及技術進行培訓，不斷提升自身能力；

（3）將變電站內各類系統，例如，變配電自動化、消防系統、門禁系統、微機防誤操作系統、設備在線狀態監測系統、機器人巡檢系統等進一步，使其能夠多方位聯動，切實保證電力安全運行。

2.5變電運行的優化

在整個電網架構中，變電站所起到的作用不言而喻，直接關系到電力系統的安全運行。而且隨著變電設備的日益化、自動統，以自動化處理技術為發展技術，實現智能巡檢。以保證系統安全運行為主要前提條件，不斷完化，工作人員的技術水平、突發事故的應對能力、故障綜合判斷分析能力，對于整個系統的可靠運行更加重要。當然，在工作的過程中，需要時刻謹記安全的準則，將一切工作安排建立在安全的基礎之上，為了進一步保證變電設備的安全性不受影響，工作人員需要從以下方面做出考量。

（1）在日常巡檢操作中需要對設備本身狀態進行嚴格檢驗分析，并且對各類信息綜合研判，為后續工作的開展提供依據；

（2）要持續保持對于變電運行巡檢的力度，實現對于各系統的排查，一旦發現問題要及時進行處理，提升變電運行的可靠性。

2.6基于人工智能技術的變電運維管理

電網設備智慧運維管理系統對供配電設備進行全壽命周期的規范化、數字化管理的大數據和智能化運維應用。變電領域存在眾多的運行數據，在人工智能技術的應用下，對變電站進行運營維護，可以保證管理下的設備運行數據得到實時監測，將變電運維管理工作實行得更加。將人工智能技術與設備運行管理相結合，對變電站設備的運行狀態進行實時跟蹤。通過電力運行和維護過程中產生的數據信息，構建信息化人工智能技術的管理方法，實施智能電網的運營。采用專家知識庫+AI智能學習技術的設備在線監測系統取代傳統的計劃檢修方式；一旦設備在運行期間出現故障，采用事故跳閘智慧分析系統替代人工判斷、查找事故原因，具有優化電網設備運式、降低故障率、提升供配電設備壽命和供電可靠性等功能，可以提高變電設備管理的效率。通過數字孿生平臺VR技術可以實現用可靠、安全、經濟的虛擬場景替代高危險性、高成本和部分不可操作的場景進行職業技能培訓，用以不斷提高運行人員基礎理論知識、日常巡檢、倒閘操作水平。

3安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統

3.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開放式網絡系統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯系界面，實現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個二次子系統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。

3.2應用場所：

適用于公共建筑、工業建筑、居住建筑等各行業35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統運行監視和控制管理。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1實時監測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。

3.4.2報警處理

監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發生階段，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開關事故跳閘到次數或開關拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。

4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。

3.4.3調節與控制

操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。

操作控制分為四級：

第控制，設備就地檢修控制。具有優先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現場操作。

級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

第四級控制，遠方控制，優先級。

原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設備進行定時控制操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控制。

4）監控系統的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

3.4.4用戶權限管理

系統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

4系統硬件配置

5結語

近年來，電氣工程自動化水平有了顯著提升，變電站也逐漸向著智能化方向發展，在數據采集、操控、防雷技術等環節都開始應用自動化技術，地提升了變電站工作效率，進一步保證電力系統運行安全。

參考文獻

[1]張惠峰.關于變電站電氣自動化實現電力安全運行的對策探討[J].科技與創新,2025(07):122-123.

[2]李海,王慧,李瑛,肖星輝.變電站電氣自動化與電力安全運行研究[J].現代制造技術與裝備,

2025,57(07):202-203.

[3]陳貴州.變電站電氣自動化控制系統可靠性分析[J].電工技術,2025(02):55-56+58.

[4]趙占國.變電站自動化系統中的安全措施分析[J].集成電路應用，2025,40(01):156-157.

[5]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2025.05版．

作者介紹：

吳柯霓，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究變電站綜合自動化系統、電力監控系統解決方案