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，應用效果不甚理想。對安全生產(chǎn)的負面效應時有顯現(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。
0 引言
500kV變電站大多具有設(shè)備先進、結(jié)線復雜、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50’0kV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．并未得到同步的提高和相應的體現(xiàn)，甚至出現(xiàn)盲目追求高性能、高配置、高投入而忽視應用研究和應用開發(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，但畢竟在應用需求、應用目標上存在著很大的區(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)需求上調(diào)度SCADA系統(tǒng)只需要快速、準確的負荷、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、準確、周密的設(shè)備檢測信息，還需要對這些信息進行適當分析和處理．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)應用目標等方面的研究，結(jié)合國際上的相關(guān)標準，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雜最難以控制的重要因素。例如人會對單調(diào)、重復的工作產(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。
現(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)備的缺陷和不正常工況。甚至還有望實現(xiàn)某些故障或缺陷的預測和預警。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。一個運行人員工作能力與質(zhì)量的高低在相當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、系統(tǒng)COS信息與SOE信息的重復．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敏感度和反應能力，甚至造成難以預料的后果。
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。對重復信息采取取適當?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的信息組進行封鎖，或者對系統(tǒng)顯示的停役設(shè)備置一個人工標志(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雜，偶然性、隨機性高，預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)的應用對象變電站進行深入的研究。準確把握現(xiàn)場的應用需求，拓展應用領(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結(jié)合自己的工作實踐，發(fā)現(xiàn)、挖掘并提出合理的應用需求和建議，應用部門-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， 目前在許多單位，變電站監(jiān)控系統(tǒng)是由調(diào)度通信部門或自動化專業(yè)部門負責建設(shè)和管理的，他們出于專業(yè)知識的局限和日后維護的考慮，往往對系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、系統(tǒng)平臺等會有周詳?shù)目紤]和很高的要求，而常常忽視系統(tǒng)應用層的功能和變電站的實際應用需求，而主要的應用單位變電運行部門又往往會由于種種原因難以保證能有效參與、介入和足夠的發(fā)言權(quán)。造成系統(tǒng)硬件強，軟件弱；系統(tǒng)功能強，應用功能弱的情況，成為變電站監(jiān)控系統(tǒng)應用效果不理想安全生產(chǎn)效應不明顯的重要原因。應引起有關(guān)方面的足夠重視。
