摘 要:500kV變電站大多裝備各種計(jì)算機(jī)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(fù)面效應(yīng)時(shí)有顯現(xiàn)。本文就上述系統(tǒng)在需求把握、功能設(shè)計(jì)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(jìn)的措施與設(shè)想，以求對系統(tǒng)的改進(jìn)和完善有所幫助。
0 引言
500kV變電站大多具有設(shè)備先進(jìn)、結(jié)線復(fù)雜、信息量龐大、在電網(wǎng)中的地位重要等特點(diǎn)。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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以圖提高運(yùn)行作業(yè)的自動化程度和運(yùn)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?fù)淙找嫦冗M(jìn)，可靠性和處理能力大幅提高，建設(shè)費(fèi)用動輒數(shù)百上千萬元。但系統(tǒng)的應(yīng)用效果、效費(fèi)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(jìn)行審視、探討和評估。找出存在的問題并加以改進(jìn)，使其真正成為提高變電站運(yùn)行及安全生產(chǎn)水平的實(shí)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)其核心部分實(shí)際上是一個(gè)調(diào)度SCADA軟件，是基于對電網(wǎng)運(yùn)行理論和根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門應(yīng)用需求設(shè)計(jì)的，它通常是面向電網(wǎng)調(diào)度員，而對變電站現(xiàn)場的實(shí)際需求和特點(diǎn)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(fù)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(diǎn)是倒閘操作的準(zhǔn)確與安全，一二次設(shè)備的運(yùn)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(yùn)行維護(hù)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(zhǔn)確的負(fù)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(jìn)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(yùn)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(jī)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(jìn)行的操作改在屏幕上進(jìn)行等等。雖有一些諸如的描曲線，越限判別、報(bào)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(rèn)，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(yùn)行值班人員的勞動，提高了工作質(zhì)量，不失為是一種進(jìn)步，但由于其主要功能與實(shí)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(hù)。整體的費(fèi)／效比高得離奇，實(shí)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(yùn)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(yùn)行數(shù)據(jù)相對于正常值的偏移的能力。要求值班員定時(shí)通過切換多幅畫面人工檢查數(shù)據(jù)又難以得到切實(shí)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(jìn)行變電站運(yùn)行特點(diǎn)、監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(yùn)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(diǎn)是一個(gè)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(jì)算機(jī)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(jī)性及低頻率等特點(diǎn)，完全靠人來監(jiān)視存在很大的不確定性，因?yàn)槿嗽诒O(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(yùn)行人員對監(jiān)控系統(tǒng)的最大期望和最實(shí)際的需求。
現(xiàn)有變電站監(jiān)控系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集及存儲能力是不容置疑的，運(yùn)行中每天都會產(chǎn)生大量的設(shè)備運(yùn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)際上，由監(jiān)控系統(tǒng)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著設(shè)備運(yùn)行特性，環(huán)境、電壓、負(fù)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(yùn)行條件下同類設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的相對變化和動態(tài)變化；某個(gè)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(yùn)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(jìn)行跟蹤、監(jiān)視和評估。及時(shí)發(fā)現(xiàn)、捕捉設(shè)備的缺陷和不正常工況。甚至還有望實(shí)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(diǎn)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(yùn)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(yùn)算、嚴(yán)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(jì)算機(jī)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(yùn)行工作中，無論是倒閘撮作，事故處理還是日常維護(hù)都離不開對各種運(yùn)行信息和設(shè)備信息的支持。一個(gè)運(yùn)行人員工作能力與質(zhì)量的高低在相當(dāng)程度上取決于各種運(yùn)行及設(shè)備信息的掌握程度與運(yùn)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(jì)、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(jì)，對這些信息進(jìn)行有效地組織。管理，使運(yùn)行人員能簡單、快速、準(zhǔn)確地獲得并運(yùn)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(jìn)行分類，如開關(guān)變位信息，閘刀位置信息，保護(hù)遙信信息等。而現(xiàn)場運(yùn)行人員對信息的分類是按其對于設(shè)備運(yùn)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)告信號等。這種需求認(rèn)識上的錯(cuò)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(gè)設(shè)備的事故或異常時(shí)，大量一般信息會同時(shí)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(yùn)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(shí)。保護(hù)遙信信息與報(bào)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(hù)、試驗(yàn)產(chǎn)生的頻繁變位、SOE、保護(hù)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(bào)警會給運(yùn)行人員的監(jiān)控作業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，降低運(yùn)行人員對各種事件的敏感度和反應(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(yán)重的。對安全生產(chǎn)的負(fù)面效應(yīng)是顯而易見的。必須引起重視并加以改進(jìn)：對顯示的信息按變電站現(xiàn)場的實(shí)際需求進(jìn)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(gè)層次，并采用實(shí)時(shí)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(shí)，將信息按設(shè)備或設(shè)備單元進(jìn)行分組，然后根據(jù)設(shè)備檢修、試驗(yàn)時(shí)必須將設(shè)備停役的特點(diǎn)，將設(shè)備停役的某個(gè)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(jìn)行封鎖，或者對系統(tǒng)顯示的停役設(shè)備置一個(gè)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(jī)性高，預(yù)防和控制的難度大的特點(diǎn)、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(jìn)和功能強(qiáng)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(jī)制。殊不知，這樣做的負(fù)面效應(yīng)會造成操作人員對系統(tǒng)或機(jī)器的依賴，久而久之會使運(yùn)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(yùn)行的基礎(chǔ)。因此是極不可取的，必須加以改進(jìn)。
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(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范，認(rèn)真履行防誤操作的各項(xiàng)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(jī)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(shí)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(shí)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(kuò)大、變電站數(shù)目不斷增加、運(yùn)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(shí)，為減少人錯(cuò)誤對安全生產(chǎn)的影響，500kV變電站實(shí)施少人值班，自動化將是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。變電站監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)和進(jìn)一步完善是十分必要的，特別是充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的潛力和特點(diǎn)，替代變電站值班人員易發(fā)生錯(cuò)誤或難以持久進(jìn)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(jìn)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(shí)，變電站的運(yùn)行人員也應(yīng)結(jié)合自己的工作實(shí)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(fù)責(zé)建設(shè)和管理的，他們出于專業(yè)知識的局限和日后維護(hù)的考慮，往往對系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、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(yīng)用層的功能和變電站的實(shí)際應(yīng)用需求，而主要的應(yīng)用單位變電運(yùn)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(qiáng)，軟件弱；系統(tǒng)功能強(qiáng)，應(yīng)用功能弱的情況，成為變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用效果不理想安全生產(chǎn)效應(yīng)不明顯的重要原因。應(yīng)引起有關(guān)方面的足夠重視。
