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电力系统及其自动化技术的安全控制问题与策略分析

电力系统及其自动化技术的安全控制问题与策略分析
【摘要】随着科技飞速发展,我国逐渐步入电气化、机械化、自动化社会,电力系统及自动化技术也广泛应用于各个行业,火电厂、大型工厂等的电力系统及自动化技术相对完善,这为我国电力事业的稳定做出巨大贡献。但目前电力系统及自动化技术仍存在缺陷,电厂起火、工厂爆炸等事故仍然存在,可见电力系统及自动化技术的安全性还有待提升。本文围绕电力系统及其自动化(下称电力自动化系统/技术)的安全控制问题展开分析,总结电力自动化系统的优势,同时针对继电保护、接地等安全控制问题,提出相应的解决策略。
【关键词】自动化技术;电力系统;安全控制问题;策略
    现阶段的社会生活各方面都需要用到电力,我国已经进入到大机组、大电网、高压输电的时代,经过几十年的发展,我国在电力系统发展中倾注大量心血,一跃成为发电量第一大国。随着我国人口的不断增加,发电量每年仍持续上涨,这也导致我国煤炭资源极急剧下降,而且现有电力自动化系统传输用电的损耗较大,这导致我国每年用电量提高,影响人们正常生活[1]。加上很多企业存在不安全用电隐患,尤其是电力自动化系统安全控制问题突出,为快速改善这一现状,本文从电力自动化系统的安全问题出发,提出几点可行性的安全措施,以期提升电力自动化系统的安全性。
一、电力系统及自动化技术的特点与优点
(一)电力系统自动化的特点
    电力系统自动化技术是在发电机辅助下,为人们正常生活提供电力的一种存储、传输装置,电力系统自动化能够借助驱动动力传动装置,实现重复工作目标,源源不断的为用户提供电能。目前电力自动化系统的应用越来越广泛,其主要特点体现在:涉及多个领域,包括自动化传输带、汽车行业、制造业等多个行业,电力自动化系统在各行各业都有应用,与其他电子技术相互融合,实现由电能向其他能的快速转换;依赖性强,电力自动化系统的基础技术是电子技术、网络技术;综合性强,电力自动化技术具有较强的综合性,同时综合机械设计、电子电工能多项技术,合理搭配有助于降低企业成本。
(二)电气系统自动化的优点
1、传输距离远
在幅员辽阔的中国,各个地区的人们都需要用电,因此电力自动化系统需要通过传输路径,将电能传送到千家万户。借助互联网、电子技术,加上电力自动化系统,就能实现电能的远距离传输,有效解决偏远山区供电难的问题[2]。电力自动化系统可实现输电线路的全面覆盖,确保传输的实效性,同时增大供电覆盖面积和距离。
2、扩大电网规模
    电力自动化技术高度集成各项新兴技术,功能强大且整个系统稳定性非常高,具有回程控制、反馈控制功能,这为扩大电网规模奠定坚实基础。电力系统和自动化技术的强强联合,使电网覆盖面积越来越大,给工厂、餐厅等大型用电用户提供稳定的电能,在扩大电网规模的同时能够有效减少电力事故。
    3、推动电力自动化系统智能化发展
    现阶段电力系统和自动化技术发展迅速,可以向更高的维度发展,例如可尝试将人工智能技术融合在电力自动化系统中,给自动化系统赋予生命力。如果人工智能技术可以实现,那么未来的电力自动化系统会具有智能化功能,可实时监测分别危险电路,智能化断电,进而降低电力事故的发生率[3]。
二、电力系统及自动化技术的安全问题
(一)电力自动化系统设计安全问题
    目前现有的电力自动化系统尚能稳定运行,但设计过程中也存在一切问题,其设计不足主要表现为:电力设备目前没有统一的标准规范,设备标准参数不一,尽管最终不同设备也能相互连通,但系统运行过程中可能会出现卡顿情况,导致设备无法正常运行;电力自动化系统的设计需要顶尖技术人员,若技术员专业性不足、缺乏经验,理论设计和实际系统运行存在一定差距,最终设计出的电力自动化系统无法达到预期目标。
(二)继电保护安全技术问题
    电力系统及自动化技术下,继电保护系统直接关系到整个自动化系统运行的安全性,当前电力自动化系统的继电保护安全问题主要集中在:继电保护器中的软件设计不合理,各个软件标准和编码有一定差距,不同型号的设备组装在一起会导致继电保护器发生“内部抗拒”,导致电力自动化系统内部继电保护系统无法正常运转;硬件设备故障,继电保护器长期不检修或内部硬件老化,不及时更换会影响继电保护装置的正常运行,从而降低电网工作的安全性[4]。此外,人为检修过程可能也会出现疏漏,检修时的人为错误也会影响电力自动化系统的运行安全。
(三)系统接地安全问题
    电力系统及自动化技术中,接地方式会直接影响电力自动化系统的运行安全,当采用以下三种方式接地时,系统的安全控制风险较高:电阻单点接地,当电力自动化系统中的直流电压过高,直接高于接地电阻,此时系统会自动报警,提示接地电阻无法完全导出泄露的电能,检修人员不及时处理会导致着火;多分支接地,这种接地装置是将电力自动化系统分开,在每一项系统分支上都接上接地电阻。这种接地方式缺点在于需要更多接地材料,同时一个接地装置出现问题,整个电力自动化系统都会受到影响,检修人员需要逐一排查接地装置,工作量非常大;多点高阻接地,这种接地方式会减少总的接地电阻数量,但增加电阻的最高阈值,这种情况虽然能减少电力自动系统跳闸情况,但当电力系统每个线路都高速运转时,接地电阻阈值过高,可能会引起电能外泄状况,检修人员不能及时知道险情,安全隐患较高。
(四)电力系统及自动化的安全管理问题
    电力自动化系统的管理需要优秀技术员,没有经验、技术不过关的管理者难以驾驭管理岗位,若对各项技术指标管控不到位,会给电力自动化系统带来较高的安全隐患。例如在设备运行环节的检查中疏漏,会导致设备安全性较低,运转过程中某个零件老化,引起火灾。
三、电力系统及自动化技术的安全改进策略
(一)设计安全性高的电力自动化系统
在电力自动化系统设计时,需要充分考虑到电力系统安全性及自动化性能,本次设计的电力自动化系统包括以下功能:(1)220KV/500KV交变电压,具有隔离控制开关,能够单独操作局部电力系统。(2)发变电组、励磁器等设备都安装上保护控制开关。(3)增磁、减磁系统、启励、灭磁装置等安装好,组装成发电机励磁系统。(4)安装监视、场用电压快切装置、电源操作系统等,确保整个电力自动化系统在安全掌控范围。此外还要具备低压场用电源监视操作系统、保安电源、发电机组、直流系统和LPS系统等,拥有上述功能的电力自动化系统才具备较高的安全性。
设计电力自动化系统,重点设计监控系统,本次设计三种监控系统:(1)集中监控系统:这种系统只有一个集中式处理器,能够汇总各个分支反馈回来的信息,快速集中处理信息并分类。集中系统用于监控整个电力自动化系统,经过数据分析后提醒检修人员哪一模块发生问题,缩短检修时间。但集中式监控存在一个处理器需同时处理多项信息的问题,反应速度较慢。(2)为改善集中监控系统的弊端,可配合远程监控系统使用,远程监控只在重要部位安装监测系统,通过单独的线路直接监控重要的电力自动化局部系统,当发生故障后先排查远程系统问题,无问题再查看集中式线路,能够省去很多工作流程。(2)现场总线监控系统:在上述系统基础上,增加总线监控,由相关管理人员现场监控电力系统,发现问题立即到相应位置查看[5]。现场监控具有就地安装、隔离设备少等优势,网络组装非常灵活,整个监控系统可靠性大幅提升。
(二)提高继电保护器安全性
1、设计安全性更高的继电保护器结构
继电保护器能够保护辅助切断异常电力系统,当检测到电力系统原件故障,继电保护系统会立即做出保护动作,避免电力自动化系统进一步受损。本次设计的继电保护器结构如图一所示,功能选项菜单是执行一切动作的基础,显示板显示CPU传输的信息,CPU中的信息来源于存储器。当系统原件发生损坏时,显示板会弹出提示框提示技术员有异常情况,经过外部操作后再次弹出提示框—第i对收发光口已经安全隔离,隔离后立即修复异常系统原件,当显示板再次弹出第i对收发光口已经恢复运行时,提示电力自动化系统已经恢复正常。

图一 继电保护器结构
2、优化继电保护器的安全管理
(1)验收环节严格化:继电保护器的所有软件及硬件系统都必须符合国家标准,不符合标准的严禁投入运行;验收完成后对继电保护器进行试运行,及时处理仿真运行中存在的故障问题;给予继电保护器防干扰测试,确定在强干扰下继电保护器也能正常工作。
(2)安全技术机制进一步进行优化:继电保护系统责任机制的优化,将各管理单元的责任层层划分,确保继电保护器软件管理机制精密化,同时妥善安排保护系统的升级工作。此外,升级继电保护器内部的自动化运转机制,提高继电保护过程的安全性[6]。
(3)运行维护工作要到位:首先优化运行的安全验收标准,确定运行期间安全管理的工作标准。其次,继电保护器运行期间做好故障事前预测,提前排查可能的故障部位,加强运行监测,提升系统自动判别故障的能力。最后电力企业要做好公司内部管理,严格执行继电保护器的运行维护工作,减少因故障维修导致的经济损失。
(三)提高电力自动化系统接地安全
    接地线是电力自动化系统必要的组成部分,接地线能够有效提升电力自动化系统的安全性。接线端子是接地系统的基本要素,能够有效屏蔽电力输送过程中产生的系统静电,为减少静电出现,接地系统的接线端子必须单独存储在柜中,保证电力输送过程的安全性。在接地线工作过程中,需要选择不带电的金属配件作为导电体,不能将接地端子、地线连接在一起,否则会发生接地故障。如图二所示,有接地的线安全性较高,反之安全性较低。

图二 有无接地线的区别
(四)提高人才管理质量
    在运行维护管理方面,可从两方面提升人才质量:第一,强化现场运行维护的培训,让技术员能够熟练掌握各项装置的拆卸和维修,提高操作自动化平台、各种运行模式的熟练性。第二,定期培训技术人员的专业理论知识,理论和现场实践相互结合,不断提升人才的综合能力[7]。此外,在企业管理方面,可为人才提供学习和交流平台,定期考核人才的能力,通过评级方式涨薪,激励电力企业人员不断进步。或者将企业员工的绩效奖金和日常工作情况挂钩,约束员工在岗期间认真工作,减少工作差错事件。
四、结束语
    我国电力能源系统近年来发展较快,其中电力系统及自动化技术是电力能源的核心部分,随着科技的发展,我国电力事业发展较快,目前已经初步实现能源系统的智能化控制。在电力系统及自动化技术的支持下,构建电力自动化系统,配合接地系统、继电保护系统等多种电力系统,实现电能的远程传输,且不断扩大电力输送面积。但电力系统及自动化技术也存在安全控制风险,日常工作中必须做好系统监测和维护,才能有效降低电力事故发生率。鉴于此,本文重点分析几点电力自动化系统的安全控制问题,并提出相应的解决策略,相信在科技的进步下,未来我国的电力系统及自动化技术会越来越完善。
参考文献:
[1]陈尚文.电力系统及其自动化技术的安全控制问题研究[J].经济技术协作信息,2021(32):109-110.
[2]郑培雄.电力系统及其自动化施工技术存在的问题和对策探讨[J].江西电力职业技术学院学报,2021(8):15-16,19.
[3]陈定秀.电力系统运行中电气自动化技术的应用策略分析[J].科学与信息化,2020(10):11-11.
[4]王禹博.继电保护自动化技术在电力系统中的应用研究[J].现代科学仪器,2021(4):228-231,241.
[5]倪伟东,武利会,王俊丰.基于自主安全芯片的配网自动化系统网络安全防护及硬件加速[J].电力科学与技术学报,2020(3):166-172.
[6]郭琦,朱益华,常东旭,等.电网安全稳定控制系统远程试验方法及工程应用[J].电力系统自动化,2020(1):152-159.
[7]郭术明.电力系统及其自动化技术的安全控制问题和对策[J].石河子科技,2021(6):12-13.

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