電力系統(tǒng)安全控制中自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用分析

摘要：我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化已高度成熟，技術(shù)安全性能顯著提升，為國(guó)家的能源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。然而，在肯定其先進(jìn)性與安全性的同時(shí)，我們也不能忽視在電力系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的細(xì)微安全隱患。對(duì)于這些潛在問(wèn)題，我們需警惕操作疏忽、維護(hù)不當(dāng)和管理不嚴(yán)，應(yīng)優(yōu)化流程、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)、完善安全制度、引入先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)，以全方位地提升系統(tǒng)安全，保障能源穩(wěn)定供應(yīng)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)安全控制自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用策略

AnalysisoftheApplicationofAutomationTechnologyinPowerSystemSafetyControl

SUNYi’ning1WANGZiyang2SONGShenghe3

1.ChinaThreeGorgesUniversity，Yichang，HubeiProvince，443000China;2.TechnologicalVocationalCollegeofDezhou，Dezhou，ShandongProvince，253000China;3.DezhouPowerSupplyCompanyofStateGridShandongElectricPowerCompany，Dezhou，ShandongProvince，253000China

Abstract：TheautomationofChina'spowersystemhasbeenhighlymature，withsignificantlyimprovedtechnicalsafetyperformance，providingasolidguaranteeforthecountry'senergysupplyandeconomicdevelopment.However，whileaffirmingitsprogressivenessandsecurity，wecannotignorethesubtlesecurityrisksintheapplicationofpowersystemandautomationtechnology.Thesepotentialissuesrequirevigilanceagainstoperationalnegligence，impropermaintenance，andlaxmanagement.Weshouldoptimizeprocesses，strengthenequipmentmaintenance，improvesecuritysystems，introduceadvancedmonitoringtechnology，inordertocomprehensivelyenhancesystemsecurity，andensurestableenergysupplyandnationaleconomicsecurity.

KeyWords：Powersystem;Securitycontrol;Automationtechnology;Applicationstrategy

在變電站持續(xù)演進(jìn)的過(guò)程中，自動(dòng)化系統(tǒng)的引入與廣泛應(yīng)用標(biāo)志著變電站運(yùn)維邁入了無(wú)人值守的新紀(jì)元，這對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)時(shí)監(jiān)控與精準(zhǔn)控制能力提出了更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。隨著無(wú)人值守模式的深入實(shí)踐，自動(dòng)化系統(tǒng)的核心地位日益凸顯。一旦該系統(tǒng)在運(yùn)行中遭遇故障，不僅會(huì)導(dǎo)致實(shí)時(shí)監(jiān)控功能受損，無(wú)法維持高效穩(wěn)定的無(wú)人值守狀態(tài)，甚至可能迫使管理模式倒退至傳統(tǒng)的人工值守，更嚴(yán)重者，還可能觸發(fā)安全事件，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行安全構(gòu)成威脅。因此，強(qiáng)化安全控制機(jī)制，確保自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，已成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題，必須引起所有相關(guān)人員的深切關(guān)注與高度重視。

1電力系統(tǒng)及自動(dòng)化的含義

電力系統(tǒng)由多個(gè)復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的組件構(gòu)成，其自動(dòng)化領(lǐng)域更是融合了高度專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)知識(shí)，涵蓋電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、高壓技術(shù)，以及安全自動(dòng)控制等多個(gè)深?yuàn)W領(lǐng)域[1]。為了有效駕馭這一復(fù)雜系統(tǒng)，業(yè)界已開(kāi)發(fā)出多種先進(jìn)的控制技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)，如綜合智能控制系統(tǒng)、專(zhuān)家控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。這些創(chuàng)新技術(shù)不僅顯著提升了電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化的科技含量，更在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮了不可替代的作用，它們通過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析、智能的決策支持與高效的自動(dòng)化執(zhí)行，為電力系統(tǒng)的安全控制筑起了一道堅(jiān)實(shí)的防線。

2電力系統(tǒng)安全控制中的自動(dòng)化控制問(wèn)題

2.1網(wǎng)絡(luò)安全控制的挑戰(zhàn)

2.1.1廠站端自動(dòng)化安全隱憂

在當(dāng)前的自動(dòng)化體系中，廠站端與主站端之間的信息交互主要通過(guò)數(shù)字或模擬通道實(shí)現(xiàn)。一旦場(chǎng)站端遭遇病毒侵襲，可能導(dǎo)致系統(tǒng)瞬間癱瘓，進(jìn)而切斷與主站端的數(shù)據(jù)傳輸，主站因無(wú)法接收啟動(dòng)信號(hào)而功能受限。隨著調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，廠站與主站間的數(shù)據(jù)交換日益頻繁，網(wǎng)絡(luò)通道數(shù)量激增，尤其是基于TCP/IP協(xié)議的通道，雖提升了數(shù)據(jù)傳輸效率，卻也帶來(lái)了更多潛在的安全隱患[2]。

2.1.2主站端自動(dòng)化安全挑戰(zhàn)

自動(dòng)化主站作為區(qū)域電網(wǎng)的信息中樞，負(fù)責(zé)各變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度。鑒于當(dāng)前變電站大多無(wú)人值守且數(shù)量激增，主站系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。一旦主站系統(tǒng)遭受病毒攻擊或故障停運(yùn)，將直接威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定，甚至可能引發(fā)電網(wǎng)崩潰。此時(shí)，需立即派遣人員前往變電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，這不僅耗費(fèi)大量人力，還使電網(wǎng)處于脆弱狀態(tài)，難以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況，導(dǎo)致事故擴(kuò)大化，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全[3]。面對(duì)變電站信息量爆炸式增長(zhǎng)的現(xiàn)狀，普通110kV變電站可能涉及上千個(gè)遙控信號(hào)和上百個(gè)遙測(cè)數(shù)據(jù)，主站需接入數(shù)百個(gè)此類(lèi)變電站，信息處理工作異常繁重。為了提升效率，調(diào)控人員常采用批量處理信息表的方法，借助外接設(shè)備快速導(dǎo)入數(shù)據(jù)。然而，這一便捷操作也伴隨著較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，如信息拷貝過(guò)程中的數(shù)據(jù)泄露或篡改問(wèn)題，需在實(shí)際操作中嚴(yán)格把控。

2.2設(shè)備安全自動(dòng)化控制難題

自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是系統(tǒng)效能的基石，其性能受環(huán)境溫濕度、持續(xù)運(yùn)行時(shí)間及維護(hù)狀況等多重因素影響。部分設(shè)備因資金、檢修條件限制或環(huán)境因素，長(zhǎng)期處于超負(fù)荷狀態(tài)，加速了老化進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)安全構(gòu)成潛在威脅。一旦通信協(xié)議不兼容或配置不當(dāng)，如某變電站數(shù)據(jù)庫(kù)通信協(xié)議問(wèn)題導(dǎo)致心跳檢測(cè)失效，備用服務(wù)器未能及時(shí)切換，將嚴(yán)重影響系統(tǒng)監(jiān)控的連續(xù)性[4]。

2.3電源自動(dòng)化安全管理的挑戰(zhàn)

電源穩(wěn)定是自動(dòng)化系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵。電源接線配置復(fù)雜，若分配板接線錯(cuò)誤，看似具備多重電源保障，實(shí)則僅依賴(lài)單一或雙電源，此類(lèi)隱蔽問(wèn)題需通過(guò)細(xì)致的斷電測(cè)試來(lái)識(shí)別。因此，在設(shè)備驗(yàn)收階段，應(yīng)強(qiáng)化電源系統(tǒng)的全面檢查，確保配置正確、質(zhì)量可靠。

2.4電力及其自動(dòng)化遙控安全問(wèn)題

（1）人為操作疏漏：在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，人為操作錯(cuò)誤頻繁出現(xiàn)，構(gòu)成重大安全隱患，尤其是斷路器遙控指令錯(cuò)誤頻發(fā)，以及狹小空間內(nèi)接線不當(dāng)、斷路器安裝錯(cuò)誤等問(wèn)題，均威脅系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。（2）非法數(shù)字入侵：不法分子利用技術(shù)手段非法侵入電力自動(dòng)化系統(tǒng)，干擾其正常運(yùn)行，降低服務(wù)品質(zhì)，并潛藏多重安全風(fēng)險(xiǎn)。（3）操作員失誤挑戰(zhàn)：操作員在自動(dòng)化過(guò)程中的細(xì)微差錯(cuò)雖多數(shù)情況下僅局部影響系統(tǒng)線路，但極端情況下可導(dǎo)致系統(tǒng)全面癱瘓，嚴(yán)重影響社會(huì)生產(chǎn)生活和電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。（4）惡意物理干擾：與高級(jí)技術(shù)入侵不同，惡意物理破壞雖技術(shù)門(mén)檻低，卻同樣能?chē)?yán)重?cái)_亂電力自動(dòng)化運(yùn)行，通過(guò)簡(jiǎn)單物理手段即可實(shí)施，影響供電穩(wěn)定性。（5）環(huán)境因素制約：極端環(huán)境條件下（如潮濕、高溫等），控制設(shè)備性能受限，信息采集精度下降，加之管理疏漏和外部因素（如小動(dòng)物侵?jǐn)_），易導(dǎo)致誤報(bào)、漏報(bào)或操作失誤。

2.5電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化遙信發(fā)生誤報(bào)

遙信系統(tǒng)誤報(bào)成因多樣，涵蓋一次與二次設(shè)備因素，具體表現(xiàn)如下。

2.51觸點(diǎn)老化與接觸不良

第一，遙信信號(hào)依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)、刀閘的輔助觸點(diǎn)及信號(hào)繼電器觸點(diǎn)，長(zhǎng)期暴露，導(dǎo)致氧化和磨損，引起接觸不良，從而觸發(fā)誤報(bào)，干擾電力自動(dòng)化系統(tǒng)的順暢運(yùn)行。頻繁操作亦加劇了觸點(diǎn)間隙擴(kuò)大，影響接觸穩(wěn)定性。第二，電磁環(huán)境敏感性：遙信信號(hào)采集處于低電壓環(huán)境下，易受電磁環(huán)境干擾。特別是早期采用24V直流供電的系統(tǒng)，其信號(hào)回路在弱電環(huán)境中運(yùn)行，對(duì)電磁干擾極為敏感，易導(dǎo)致信號(hào)誤報(bào)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。第三，通信通道干擾與誤碼：RTU電源質(zhì)量不穩(wěn)定，紋波系數(shù)高且電壓波動(dòng)大，加之交流電干擾，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)通道內(nèi)產(chǎn)生誤碼，進(jìn)而引發(fā)遙信信號(hào)異常波動(dòng)，影響信號(hào)準(zhǔn)確性。第四，軟件處理缺陷：受限于技術(shù)條件，主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和RTU處理軟件在復(fù)雜操作中可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，直接對(duì)遙信信號(hào)處理造成負(fù)面影響，增加誤報(bào)風(fēng)險(xiǎn)。

3電力系統(tǒng)安全控制中自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用策略

3.1強(qiáng)化自動(dòng)化過(guò)程中二次防護(hù)策略

3.1.1全面升級(jí)外來(lái)設(shè)備監(jiān)控與管理機(jī)制

首先建立一個(gè)全面的外來(lái)設(shè)備接入管理體系。在設(shè)備接入系統(tǒng)前，應(yīng)要求其進(jìn)行注冊(cè)并提交詳細(xì)的設(shè)備信息。此外，還需實(shí)施定期的安全復(fù)審制度，以應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的威脅和漏洞。

3.1.2工作站層面定制化安全策略的實(shí)施

在工作站層面，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制訂并實(shí)施高度定制化的安全策略，實(shí)施嚴(yán)格的訪問(wèn)控制策略，確保只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的用戶(hù)和進(jìn)程才能訪問(wèn)敏感數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資源。

3.1.3主站與工作站間的物理隔離機(jī)制

物理隔離意味著在物理層面上將主站與工作站完全分開(kāi)，使它們之間無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或通信，從而有效遏制了問(wèn)題的擴(kuò)散。

3.2優(yōu)化設(shè)備自動(dòng)化巡檢與備份管理

在設(shè)備投運(yùn)前，強(qiáng)化驗(yàn)收流程，確保設(shè)備狀態(tài)最佳。在設(shè)備運(yùn)行期間，持續(xù)優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境，嚴(yán)格執(zhí)行巡檢制度。針對(duì)服務(wù)器等重要設(shè)備，采用冗余配置等高級(jí)技術(shù)，并建立健全的備品備件與數(shù)據(jù)備份管理制度，確保在實(shí)際操作中嚴(yán)格執(zhí)行[5]。

3.3深化電源系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試與維護(hù)

對(duì)于關(guān)鍵的UPS電源系統(tǒng)，應(yīng)實(shí)施定期的放電測(cè)試與保養(yǎng)計(jì)劃，確保其在緊急情況下能夠穩(wěn)定供電。在電源測(cè)試過(guò)程中，需細(xì)致檢查接線情況，確保供電系統(tǒng)具備良好的冗余性，避免因接線問(wèn)題導(dǎo)致系統(tǒng)意外停運(yùn)，從而保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4優(yōu)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)管理制度

3.4.1設(shè)計(jì)方案的精進(jìn)與創(chuàng)新

為確保電力系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)的安全高效運(yùn)行，設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化至關(guān)重要。持續(xù)學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，結(jié)合本土實(shí)際，不斷創(chuàng)新，使設(shè)計(jì)方案更加貼合實(shí)際需求，提升系統(tǒng)安全性與可靠性。

3.4.2制度體系的動(dòng)態(tài)更新

電力單位應(yīng)緊跟電力系統(tǒng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化管理體系內(nèi)容，及時(shí)剔除不適應(yīng)當(dāng)前管理需求的條款，填補(bǔ)制度漏洞，確保安全管理制度的有效性與前瞻性。通過(guò)制度的不斷完善，為電力系統(tǒng)安全控制提供堅(jiān)實(shí)的制度保障，促進(jìn)系統(tǒng)安全性能的持續(xù)提升。

3.4.3安全控制體制的精細(xì)化

為增強(qiáng)安全控制工作的指導(dǎo)性與可操作性，電力單位需對(duì)現(xiàn)有安全控制體制進(jìn)行細(xì)化，明確各項(xiàng)安全控制要求的具體標(biāo)準(zhǔn)與操作流程，避免制度內(nèi)容過(guò)于籠統(tǒng)。通過(guò)精細(xì)化管理，使安全控制工作有據(jù)可依、有章可循，提升執(zhí)行效率與效果。

3.4.4強(qiáng)化安全控制責(zé)任制

為激發(fā)管理人員的工作責(zé)任心與積極性，電力單位應(yīng)建立健全安全控制責(zé)任制，將安全控制任務(wù)明確到崗、到人，形成責(zé)任清晰、獎(jiǎng)懲分明的責(zé)任體系。對(duì)安全控制工作不力的人員進(jìn)行問(wèn)責(zé)，形成強(qiáng)大的震懾力，推動(dòng)安全控制工作的持續(xù)改進(jìn)與優(yōu)化。

3.5加強(qiáng)自動(dòng)化遙控安全策略

3.5.1實(shí)施線路標(biāo)識(shí)與斷路器編號(hào)管理

鑒于電力自動(dòng)化系統(tǒng)中遙控信號(hào)點(diǎn)易與主站線路數(shù)字混淆導(dǎo)致誤操作，采取對(duì)信號(hào)點(diǎn)與斷路器進(jìn)行唯一編號(hào)管理，確保遙控操作的精確性與安全性，實(shí)現(xiàn)遙控指令的精準(zhǔn)匹配與執(zhí)行。

3.5.2優(yōu)化返校驗(yàn)證機(jī)制

強(qiáng)化遙控操作中的返校驗(yàn)證環(huán)節(jié)，確保每次遙控指令發(fā)出前均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的核對(duì)與校驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正潛在錯(cuò)誤，提升遙控操作的安全性與可靠性。

3.5.3引入通道安全校驗(yàn)技術(shù)

通過(guò)主站請(qǐng)求與系統(tǒng)自動(dòng)校驗(yàn)參數(shù)的方式，建立安全的通信連接。實(shí)施密碼驗(yàn)證策略，限制非法訪問(wèn)，并在多次密碼錯(cuò)誤后觸發(fā)報(bào)警并關(guān)閉通道，保障系統(tǒng)免受未授權(quán)訪問(wèn)。

3.5.4提升遙信信號(hào)抗干擾能力

將RTU電源電壓由傳統(tǒng)的24V提升至220V，增強(qiáng)信號(hào)傳輸過(guò)程中的抗干擾性，減少外界因素對(duì)遙信信號(hào)的干擾，顯著提升信號(hào)準(zhǔn)確性，降低誤報(bào)率。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前電力行業(yè)的核心架構(gòu)中，自動(dòng)化系統(tǒng)已占據(jù)舉足輕重的地位，成為支撐電網(wǎng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵支柱。在應(yīng)對(duì)各類(lèi)安全挑戰(zhàn)時(shí)，應(yīng)秉持預(yù)防為主、綜合治理的原則，深入剖析問(wèn)題根源，對(duì)安全基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化與加固，力求構(gòu)建起一套能夠敏銳捕捉潛在風(fēng)險(xiǎn)、迅速響應(yīng)并有效應(yīng)對(duì)的安全防控體系。通過(guò)這些努力，共同為電力供應(yīng)的連續(xù)穩(wěn)定與電網(wǎng)安全的堅(jiān)實(shí)保障貢獻(xiàn)力量。

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