摘要：随着变电站智能化水平的不断提高，变电站趋于无人值守或少人值守。但是到目前为止，变电站很多操作还离不开人的参与，因此对人员的业务素质和实际操作能力提出了更高的要求。由于变电站运行中设备较多、线路复杂，设备操作过程中因人为因素导致的事故时有发生，严重时会导致大面积停电、设备损坏，甚至造成人员伤亡，严重威胁电网的安全运行。由于运行人员误操作导致辽宁电网220kＶ凌源变电站全停。通过分析电网事故可以发现，人为因素对变电站操作可靠性有很大影响。因此，对影响变电站操作的人为因素进行建模，操作前对人为因素可能造成的风险进行评估和预控具有重要意义。
关键词：变电站；操作过程；可靠性
1 变电站典型操作分析
变电站运维人员的职责主要分为值班监视和运行操作两部分。值班监视包括遥测、遥信的监视和接收、执行调度中心下发的遥控遥调指令以及定期巡视和检查。运行操作主要包括一次部分（如断路器、隔离开关的分合控制等）和二次部分：（保护装置的装置压板投退、定值区切换等）。变电运行操作涉及设备较多，操作步骤顺序比较复杂，出错风险较高，是一个专业性较强、安全责任较大的工种。根据操作任务的类型，本文以操作时间为标准将操作分为３类。ａ.常规类型操作。变电站大部分操作都属于常规类型操作，操作员任务明确、对操作步骤程序熟悉、有足够的时间完成操作。一般来说，操作人员参加过足够多的培训，在完成常规类型操作时发生操作失误概率很低。B.长时间持续操作。长时间持续操作是指需要操作人员长时间持续工作，例如全站停电、新设备投运等，在长时间工作中会出现操作员疲劳状态。我国电力部门有关事故统计资料表明，由于疲劳而发生的事故在人为事故中占有很大的比重。ｃ.应急场景下操作。电网发生突发故障或事故时，需要变电运行人员迅速做出准确的判断，并正确处理，避免事故范围扩大及给设备造成进一步的损坏。在应急场景下，时间紧急、操作人员压力大，发生人为操作失误的概率也会大大增加。
3 影响变电站操作的人为因素分析
变电站中容易发生人为失误有长时间持续操作和应急场景下操作2种情景，对影响运行人员操作的因素进行建模，并提出相应的人为操作失误概率的量化方法。变电站运行人员需要根据变电站当前运行状态，结合系统的要求而采取操作，这一过程可以表述为人与系统的交互过程。变电站运行人员对变电站当前运行状态进行感知，包含对运行状态的认知、对系统运行要求的理解，根据状态感知的结果进行判断和决策，将判断决策的结果付诸于实际行动，作用于变电站和电力系统。
变电站运行人员和系统的交互过程受到很多因素的影响，如变电站环境条件、运行人员知识水平、变电站的运行规程等。当这些影响因素都为负面效应时，很可能发生人为失误。该文把所有对运行人员操作产生影响的因素定义为人为因素，并根据人为因素的特点将其分为静态影响因素和动态人为因素。静态影响因素主要用来描述和操作人员有关的因素，如工作经验、技能水平、责任心和历史失误率等。静态影响因素也可以表述为非实时因素，在一定时间内这些因素的水平不会发生改变。动态影响因素主要用来描述和当前操作相关的因素，如任务强度、操作时间段、心理情绪和操作工况等。动态影响因素也可表述为实时因素，在完成不同操作任务时，这些因素的水平可能会有很大差异。
当各人为因素处于不同水平时，对操作人员行为的影响也是不同的。该文采用综合影响指数表示人为因素的影响效应。
式中：IFSIF、IFDIF分别为静态影响因素、动态影响因素影响系数；IFHF为人为因素综合影响系数；α、β、γ为各个系数的权重。IFSIFi、IFDIFi分别为各人为因素的影响效应，其取值范围为:[-1，1]。
4 算例分析
结合变电站实际操作，选取了2个案例进行分析，对所提出的方法进行验证。
4.1长时间持续操作场景
变电站中有很多情景需要操作人员长时间持续操作，例如变电站进行全站停电下的主变压器年检工作，工作票上批准的检修期为2天，期间要对2台主变压器进行年检工作，工作涉及检修、保护、高压试验等多个专业的班组，项目复杂，工作时间紧。在该类型人为操作可靠性分析中采用比例故障模型进行建模，其中失误率基准函数选用两参数威布尔分布，连接函数选用指数分布。比例概率模型中的基准函数如下：
发生人为操作失误的概率可表述为：模型的参数可以通过历史数据评估得到，不做详细讨论。假设β=3，α=200h，当人为因素处于不同水平时人为因素对变电站人员操作可靠性有很大影响，并且随着持续工作时间的增加，发生人为失误的概率不断增大。
例如，某新建500kＶ变电站投运工作，调度批复时间为：2015年0９月17日8：00至2015年0９月18日18：00。2天期间，需要对全站一、二次设备进行操作，时间紧，需要持续作业，并按时完工。
随着持续工作时间的增加，无论对于经验丰富的操作员还是新员工，发生人为操作失误的概率都会大大增加。当工作时间为48h，发生人为失误概率分别达到0.0208和0.0750。为提高人员操作可靠性，应尽量将工作时间维持在合理范围内，避免长时间疲劳操作。另外，在同样的工作强度下，通过有效措施改善操作人员心理状态和身体状态、提高操作人员技能经验、优化环境因素可以降低发生人为失误概率。
4.2应急操作场景
当变电站出现突发故障或事故时，需要操作人员根据调度指令及时采取措施，恢复系统稳定。例如，变电站发生二次直流接地时，运行人员应通过“拉路法”对全站各间隔直流电源进行排查，确定接地间隔，并通知维护人员快速到现场进行检修，以防出现保护误动或拒动的情况。在故障处理过程中，人为操作的可靠性对于系统故障恢复有重要影响。在上述事故处理中，根据系统运行特性，假设需要操作人员在10min内完成此操作。对于不同操作人员，由于知识经验、心理水平等因素的差别，其完成操作的可靠性也是有差别的。例如，操作员Ａ经验丰富，处理过类似情况；而操作员B属于新手，经验匮乏。
操作员B在完成该应急操作的失误概率远大于Ａ。在面临突发事件时，操作的经验对结果有很大的影响，经验丰富操作员往往能够及时发现问题所在，并将故障排除。
4.3结果分析
通过2个算例分析可知，无论对于长时间持续操作还是应急操作，人为因素都有很大影响。为降低人为操作失误概率，应采取恰当的管控措施，提高人为操作的水平。对于静态影响因素，可通过加强培训和操作班组间的交流提高操作人员经验和技能水平；通过加强安全责任教育、营造安全意识，提高操作人员责任心。对于动态影响因素，需要合理安排操作任务，尽量避免长时间、高强度的工作；改善变电站操作环境、制定完善的事故预案，有助于提稳定操作人员在常规操作和应急操作时的心理情绪。
5 结论
变电站是电力系统中承担电压变换、电能传输和电能分配任务的重要节点，变电站的安全稳定运行是电力公司向用户提供连续、高质量电能的前提。人为因素是影响变电站操作可靠性的重要因素之一，在很多情况下人为失误或人员不安全行为会导致停电事故，因此，对人为因素进行建模分析具有重要意义。
参考文献
[1]熊海军.变电站智能电子设备互操作及其交互性分析的研究[D].华北电力大学(北京),2016.
[2]王琪.变电站程序化控制研究及应用[D].华南理工大学,2014.
[3]胡春潮.基于数字化变电站的集中保护可靠性提升策略研究[D].华南理工大学,2011.
论文作者:胡天朋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/7
标签：操作论文; 变电站论文; 人员论文; 因素论文; 长时间论文; 概率论文; 人为因素论文; 《电力设备》2017年第18期论文;