摘 要:500kV變電站大多裝備各種計算機監控系統．但目前這些系統大多不盡完善，應用效果不甚理想。對安全生產的負面效應時有顯現。本文就上述系統在需求把握、功能設計等方面存在的問題、原因及對變電站安全生產可能產生的效應作簡略的分析和探討，并提出改進的措施與設想，以求對系統的改進和完善有所幫助。
0 引言
500kV變電站大多具有設備先進、結線復雜、信息量龐大、在電網中的地位重要等特點。在這些變電站里，傳統的，以人的感官功能為主的監控手段和手工作業的信息處理的方式已遠遠不能滿足越來越高的安全生產需求。為此，國內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控系統，以圖提高運行作業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水平、近年來，這些系統在硬件配置上不斷升級，結構拓撲日益先進，可靠性和處理能力大幅提高，建設費用動輒數百上千萬元。但系統的應用效果、效費比，特別是對變電站安全生產所產生的效應．并未得到同步的提高和相應的體現，甚至出現盲目追求高性能、高配置、高投入而忽視應用研究和應用開發的傾向。因此，有必要對現有變電站監控系統的安全生產效應進行審視、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水平的實用裝備和技術手段。
1 系統的適用性存在偏差
目前500kV變電站裝備的計算機監控系統其核心部分實際上是一個調度SCADA軟件，是基于對電網運行理論和根據電網調度部門應用需求設計的，它通常是面向電網調度員，而對變電站現場的實際需求和特點考慮甚少。這種"代用"的性質為變電站監控系統留下了許多難以解決的先天不足。
調度SCADA系統與變電站監控系統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別。電網調度員更多關注的是系統潮流、有功無功平衡、調峰及負荷控制、事故或緊急情況下電網的穩定控制策略等。而變電站值班員關注的重點是倒閘操作的準確與安全，一二次設備的運行工況、異常癥狀或缺陷現象，事故及事故處理的各種信息。以及運行維護是否正確有效。表現在系統需求上調度SCADA系統只需要快速、準確的負荷、潮流、電壓、頻率等遙測數據和主要開關設備的狀態數據，并不需要更多的數據處理和分析，而變電站監控系統不僅需要有快速、準確、周密的設備檢測信息，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、更有效的監視現場設備運行情況和發現、反映、捕捉設備的不正常工況的方法與手段：遺憾的是由調度SCADA系統經簡單修改而成的變電站監控系統其主要功能僅僅表現在將原來的人工抄表改為機器記錄數據；將原來由光字牌、掉牌繼電器或中央信號等表示的信息轉移到屏幕上顯示；以數據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，但這些都是調度SCADA系統所具有的傳統功能，對提高變電站設備監控水平的作用極其有限。
不可否認，現有變電站監控系統替代了原有的數據記錄方式、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，提高了工作質量，不失為是一種進步，但由于其主要功能與實際需求出現了偏差，使系統在設備監控的手段或效能上并沒有沒有本質的提高，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備運行參數的周期性監視檢查將難以為繼。而監控系統又不具備靈敏地反映沒備不正常工況或運行數據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據又難以得到切實的保證，由此引起的設備監測水平某種程度的下降，將可能對500kV變電站的安全生產造成不利影響。
因此，必須改變在變電站監控系統建設中采用調度SCADA系統代用的做法．要求承建廠商深入進行變電站運行特點、監控系統實際需求和系統應用目標等方面的研究，結合國際上的相關標準，為變電站量體裁衣進行設計和研發，使監控系統真正成為提高變電站安全、穩定運行的有力工具和技術手段。
2 數據分析與處理能力相對薄弱
在影響變電站安全生產的諸多因素中，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、重復的工作產生厭煩，對經常見到的東西或現象熟視無睹等等，因此在變電站的監控作業中用計算機系統來減少或替代人的某些作用，是提高安全生產水平的重要措施。
由于變電所設備異常及不正常工況的發生具有偶發性、隨機性及低頻率等特點，完全靠人來監視存在很大的不確定性，因為人在監控作業中是很難保持經常的、恒定的注意力和敏感性的，因此，變電站監控系統通過數據采集、分析與處理，反映、捕捉設備的不正常工況的能力極其重要，是變電站運行人員對監控系統的最大期望和最實際的需求。
現有變電站監控系統強大的數據采集及存儲能力是不容置疑的，運行中每天都會產生大量的設備運行數據。然而，由于系統數據分析與處理能力相對薄弱，使這些數據和信息遠遠沒有被作為一種資源得到充分有效地利用，除少量的數據可被制成曲線、圖表外，絕大部分成為垃圾，白白占用系統的大量開銷。
實際上，由監控系統采集運行數據中蘊含著設備運行特性，環境、電壓、負荷等內外因素的效應與影響，設備缺陷發生、發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現，沒有被利用而已。例如設備故障或異常引起的三相數據不平衡；相同運行條件下同類設備運行數據的相對變化和動態變化；某個監測信號動作周期或頻率的變化等等、如果我們通過數據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、速率和發展趨勢進行跟蹤、監視和評估。及時發現、捕捉設備的缺陷和不正常工況。甚至還有望實現某些故障或缺陷的預測和預警。這對于處于電網關鍵節點的500kV變電所尤為重要：也是設備的檢修方式逐步由周期性檢修向狀態檢修過渡的重要條件，對于提高變電所運行監控水平和安全生產水平具有重要意義。況且，這種數據分析與加工的目的是定性地發現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那樣的復雜運算、嚴格推理或精確的數理模型，也不會大量增加系統資源的開銷。因此，作為應用于變電昕的計算機監控系統具備這樣的數據分析能力是十分必要的。
3 信息處理不能滿足現場要求
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備信息的支持。一個運行人員工作能力與質量的高低在相當程度上取決于各種運行及設備信息的掌握程度與運用能力。500kV變電站設備眾多，信息量龐大。監控系統中由設計、開發人員根據采集的數據定義的各種信息數以萬計，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控系統必須具備的重要功能。
然而，現有的變電站監控系統在信息處理方面不盡人意，主要表現在：
(1)系統提供的信息分類方法與現場要求大相徑庭-開發人員按他們自己的理解將信息按其采集源進行分類，如開關變位信息，閘刀位置信息，保護遙信信息等。而現場運行人員對信息的分類是按其對于設備運行和事故處理的重要或影響程度加以區分的如傳統的事故信號。預告信號等。這種需求認識上的錯位，使系統的某些信息管理、查詢、檢索功能難以得到有效利用 一旦發生涉及多個設備的事故或異常時，大量一般信息會同時涌出，充斥于告警及SOE窗口。"淹沒"重要或關鍵信息。或者在后續信息的推擠下迅速溢出窗口，造成運行人員查找和判讀關鍵信息的困難。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生數十條信息 同時。保護遙信信息與報文信息的重復、系統COS信息與SOE信息的重復．以及設備檢修，維護、試驗產生的頻繁變位、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控作業產生嚴重干擾，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，現有監控系統信息處理功能的不足其后果有可能是嚴重的。對安全生產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場的實際需求進行科學分類。根據信息所表征事件或含義的性質、重要程度、影響范圍區分為事故信息、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的過濾、歸并、或簡化等施。同時，將信息按設備或設備單元進行分組，然后根據設備檢修、試驗時必須將設備停役的特點，將設備停役的某個標志(如斷路器停役其某一側隔離開關分開)設為給定的邏輯條件自動對相應的信息組進行封鎖，或者對系統顯示的停役設備置一個人工標志(如檢修掛牌)以屏蔽無效信息的發出。
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的重要內容，也是變電站監控系統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的通病，開發者們總是迫不及待地想通過這些顯示或提示以顯示系統的先進和功能強大，或者試圖以系統或裝置的功能去替代現有的以各種規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。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含的．秘而不露的 以促使操作人員提高操作技能．嚴格執行操作規范，認真履行防誤操作的各項制度。由防誤裝置構成的"硬"措施與防誤操作規范構成的"軟"措施共同作用，相互重合。一旦出現人為疏漏，裝置或系統則發揮作用。反之，如果系統或裝置出現問題。造成防誤功能缺失。則操作人員執行的原有防誤操作機制仍能發揮重要作用。 因此．變電站監控系統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據庫查詢獲得防誤操作功能作用的各種信息。
5 結束語
隨著電力系統規模擴大、變電站數目不斷增加、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的影響，500kV變電站實施少人值班，自動化將是一個不可逆轉的趨勢。變電站監控系統的改進和進一步完善是十分必要的，特別是充分發揮計算機的潛力和特點，替代變電站值班人員易發生錯誤或難以持久進行的某些工作，如某些單調、重復的檢測、對低概率事件的長期監視等，其需求尤為迫切、為此。需要系統的研發廠商對系統的應用對象變電站進行深入的研究。準確把握現場的應用需求，拓展應用領域，提高變電站監控系統的研發水平：同時，變電站的運行人員也應結合自己的工作實踐，發現、挖掘并提出合理的應用需求和建議，應用部門-與研發單位的充分合作將對變電站監控系統的建設產生積極的影響，另外， 目前在許多單位，變電站監控系統是由調度通信部門或自動化專業部門負責建設和管理的，他們出于專業知識的局限和日后維護的考慮，往往對系統的硬件系統、數據網絡、系統平臺等會有周詳的考慮和很高的要求，而常常忽視系統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、介入和足夠的發言權。造成系統硬件強，軟件弱；系統功能強，應用功能弱的情況，成為變電站監控系統應用效果不理想安全生產效應不明顯的重要原因。應引起有關方面的足夠重視。
