大集控運行模式探索與實踐

王振偉

(上海市電力公司超高壓輸變電公司,上海 200063)

近年來,隨著國家電網(wǎng)公司“一特四大”戰(zhàn)略深入推進,電網(wǎng)發(fā)展方式發(fā)生了深刻變化,以交直流特高壓輸電系統(tǒng)為特征的現(xiàn)代化大電網(wǎng)已經(jīng)基本形成,因此對公司生產(chǎn)管理方式提出了集約化、精益化、標準化和專業(yè)化要求,構(gòu)建集約、高效的大生產(chǎn)體系的時機已經(jīng)成熟[1]。

上海市電力公司超高壓輸變電公司(以下簡稱超高壓公司)作為我國超大型電網(wǎng)超高壓輸變電企業(yè)之一,必須重新思考自身的戰(zhàn)略定位,與時俱進,改進生產(chǎn)管理方式[2]。

大電網(wǎng)安全生產(chǎn)和運行管理水平是超高壓公司核心能力的重要體現(xiàn)。根據(jù)上海電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃,至2020年,超高壓公司所管轄的變電站數(shù)量將翻1倍。為適應(yīng)大電網(wǎng)發(fā)展的要求,應(yīng)積極探索新型智能化運行管理模式[3]。

1 傳統(tǒng)集控運行模式的不足之處

超高壓公司2000年開始實行220 kV集控站管理模式,至2009年,公司負責管理的變電站在數(shù)量上翻了1倍,變電容量、管轄設(shè)備、運行管理和運行工作量都有大幅增長,而運行人員數(shù)量卻基本沒有明顯增加。220 kV變電站集控模式的建立,推動了企業(yè)管理集約化,較大幅度地提高了運行人員的綜合素質(zhì)。但是,隨著電網(wǎng)發(fā)展方式的深刻變化和新技術(shù)的飛速發(fā)展,這種傳統(tǒng)集控運行模式的不足之處日益凸顯。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)超高壓公司應(yīng)急管理水平難以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展水平 由于220 kV集控站與500 kV變電站彼此孤立,且缺乏生產(chǎn)指揮中心,這些變電站在運行管理層面上近似信息孤島。一旦電網(wǎng)異?；虬l(fā)生事故,變電站缺乏足夠的技術(shù)支撐,難以對緊急狀況進行快速分析和應(yīng)對,不利于公司的應(yīng)急搶修安排。另一方面,對電網(wǎng)事故異常處理的要求越來越高,如華東網(wǎng)調(diào)要求變電站發(fā)生故障后5m in之內(nèi)必須匯報故障基本情況。

(2)500 kV變電站自動化系統(tǒng)效能未能得到充分利用 500 kV變電站自動化系統(tǒng)配置水平,一般要高于220 kV變電站,但是由于500 kV變電站保持獨立運轉(zhuǎn),使得自動化系統(tǒng)配置的資源,未能得到充分利用。

(3)運行人員綜合能力的提升空間有限 部分220 kV集控站站點布置相對過密,規(guī)模偏小,運行人員接觸的設(shè)備種類有限,缺乏網(wǎng)架意識,影響綜合素質(zhì)和全局控制能力的提升。

2 大集控運行模式的主要特征

2.1 分區(qū)集控

大集控運行模式采用分區(qū)集控,即按區(qū)域劃分,由不同電壓等級(220 kV與500 kV)變電站組成的混合型集控模式。分區(qū)常以某個500 kV變電站為分控中心,集控電網(wǎng)分區(qū)內(nèi)所有500 kV與220 kV變電站(總數(shù)為20個左右)。

與分層集控模式(按電壓等級劃分集控站)相比,分區(qū)集控模式具有地域范圍緊湊、500 kV和220 kV變電站同步標準化建設(shè)、有利于培養(yǎng)運行人員網(wǎng)架意識等優(yōu)點。當然,還需要解決不同電壓等級變電站運行人員的交叉培訓、調(diào)度關(guān)系調(diào)整等問題。

2.2 分控中心+運維站

各分區(qū)采用分控中心加運維站的模式。

分控中心的設(shè)置,主要遵循以下3個原則:①優(yōu)先考慮設(shè)置在500 kV變電站;②如果分區(qū)內(nèi)500 kV變電站條件有限,則可暫時設(shè)置在現(xiàn)有某個220 kV集控站;③設(shè)置在分區(qū)地理中心附近的變電站。

分控中心全面負責分區(qū)所有受控站的運行監(jiān)盤、遠程操作、運行轉(zhuǎn)發(fā)令、應(yīng)急事故處理和周邊直管的若干座受控站的日常運行工作。

在各分區(qū)布置若干個運維站(網(wǎng)格點),運維站的運行人員負責網(wǎng)格點內(nèi)各變電站現(xiàn)場倒閘操作、事故處理、安全許可、設(shè)備驗收、設(shè)備巡視和運行維護等[3]。網(wǎng)格點的選址,應(yīng)綜合考慮網(wǎng)格點至附近受控站的路程、網(wǎng)格點在網(wǎng)架中的重要地位、設(shè)備狀況、異常和事故發(fā)生概率等因素。

2.3 生產(chǎn)指揮中心

為實現(xiàn)超高壓公司層面上的生產(chǎn)統(tǒng)一指揮、分級管理、區(qū)域控制,提高事故異常情況下的快速決策和處理響應(yīng)能力,需加快構(gòu)建生產(chǎn)指揮中心。生產(chǎn)指揮中心實現(xiàn)對電網(wǎng)運行信息和生產(chǎn)管理信息的實時、全面和詳細的監(jiān)視。

電網(wǎng)運行信息的監(jiān)測對于超高壓公司應(yīng)急管理能力的提高十分重要。電網(wǎng)運行信息分實時和準實時兩類。實時信息包括開關(guān)設(shè)備的分合,開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)信息,保護裝置的啟動、告警和自檢,系統(tǒng)潮流等。準實時信息包括保護裝置在電網(wǎng)發(fā)生擾動和事故等情況時的動作保護、波形文件,電能表數(shù)據(jù)等。

生產(chǎn)管理信息的監(jiān)控是超高壓公司實施合理高效生產(chǎn)調(diào)度的重要基礎(chǔ)。生產(chǎn)管理信息監(jiān)控,主要指通過視頻監(jiān)控系統(tǒng),實施變電站生產(chǎn)過程中的人、材、物狀態(tài)實時監(jiān)控。生產(chǎn)調(diào)度包括生產(chǎn)計劃編制、停復役申請、轉(zhuǎn)發(fā)操作任務(wù)和接受消缺請求等。

3 大集控運行模式的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)報警信息優(yōu)化

3.1.1 現(xiàn)狀與本質(zhì)

現(xiàn)有變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)大多采用高質(zhì)量硬件,可靠性和處理能力均有大幅提高,但實際應(yīng)用效果并不理想。例如:當系統(tǒng)發(fā)生復雜故障時,大量不重要和不必要的信息給運行人員帶來沉重負擔,影響其正確判斷,延誤事故處理時間[4]。

在大集控運行模式下,各個分控中心要接入20個左右變電站,生產(chǎn)指揮中心則會接入上百個變電站。

隨變電站接入數(shù)量的增多,上述問題將越發(fā)突出。要解決此問題,還需追本溯源,區(qū)分生產(chǎn)指揮中心(分控中心)和調(diào)度中心的工作職責,正確把握變電運行工作特點,然后從技術(shù)上對變電站監(jiān)控系統(tǒng)報警信息進行優(yōu)化。

調(diào)度中心與生產(chǎn)指揮中心(分控中心)的SCADA系統(tǒng),雖在功能上部分重合、兼容,但在應(yīng)用、需求和目標上存在較大區(qū)別。電網(wǎng)調(diào)度更多關(guān)注的是系統(tǒng)潮流、有功無功平衡、調(diào)峰及負荷控制、事故及緊急情況下電網(wǎng)的穩(wěn)定控制策略等。生產(chǎn)指揮中心(分控中心)關(guān)注的重點是站內(nèi)設(shè)備的運行工況、異?；蚴鹿蕰r對信息的快速、準確分析、處理和匯報。

3.1.2 優(yōu)化策略

生產(chǎn)指揮中心(分控中心)的監(jiān)控系統(tǒng)報警信息優(yōu)化策略為:上傳信息分級分類、無效信息篩選屏蔽、重要信息一鍵查詢。

信息按照優(yōu)先級不同,可分為保護出口動作、開關(guān)變位、Ⅰ級告警(指影響設(shè)備運行的告警信息,如保護裝置閉鎖、低氣壓閉鎖等)、Ⅱ級告警(指設(shè)備缺陷或需告知運行人員的,如低氣壓告警、彈簧未儲能等)、遙測越限、操作記錄、五防及系統(tǒng)運行等[5]。

無效信息分兩種,一種是真無效,如設(shè)備檢修或校驗時,會產(chǎn)生大量的、頻繁的變位、事件順序記錄(SOE)、保護動作或復位等,對于此類信息可采用人工置位等方法進行屏蔽;另一種是有價值但無需運行人員監(jiān)視的,可進行暫時屏蔽,留待專業(yè)技術(shù)人員日后調(diào)閱分析。

按照信息不同分類,分設(shè)不同信息窗,且確保重要信息(如保護動作)的信息窗可一鍵查詢。

3.2 狀態(tài)檢修信息平臺構(gòu)建

大集控運行模式的重要目標之一,是將運行管理工作重心從值班、巡視轉(zhuǎn)向設(shè)備狀態(tài)管理和維護[3]。因此,狀態(tài)檢修符合大集控運行模式的內(nèi)在需求。

3.2.1 當前狀態(tài)檢修系統(tǒng)存在的問題

(1)變電站內(nèi)存在多個不同廠家的監(jiān)測系統(tǒng),這些系統(tǒng)各自為政、孤立運行,資源不能共享,形成了各個信息孤島[6]。

(2)對于大量監(jiān)測數(shù)據(jù),缺乏有效挖掘其中有用信息的手段,狀態(tài)診斷效果不佳,檢修決策無法自動生成,大多依賴人工方式。

大集控運行模式下狀態(tài)檢修工作的目標是在提高可靠性的同時,更有效地提高設(shè)備維護的效率。加快狀態(tài)檢修的實用化進程,除了需要建立安全可靠的在線監(jiān)測系統(tǒng)之外,還必須構(gòu)建狀態(tài)檢修信息平臺。

3.2.2 信息平臺的功能

(1)接收并整合不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù) 設(shè)備在線監(jiān)測的特征量、預(yù)防性試驗的結(jié)果數(shù)據(jù)、設(shè)備的歷史運行狀況和檢修情況、設(shè)備現(xiàn)在的運行參數(shù)狀況等。這些數(shù)據(jù)分別來自不同的數(shù)據(jù)源,即變電站在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫和超高壓公司地理信息生產(chǎn)管理系統(tǒng)(PMS)數(shù)據(jù)庫。

信息中心應(yīng)提供良好的數(shù)據(jù)整合和挖掘功能,確?？梢苑奖?、一致、交互地訪問各種可能的信息試圖(如不同變電站同一廠家的設(shè)備彼此絕緣狀況的差異等內(nèi)容),幫助管理決策人員實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的歸納、分析和處理,洞察數(shù)據(jù)的奧秘。

(2)智能化的故障診斷和維修決策 實現(xiàn)故障診斷,一方面取決于故障信息源,另一方面取決于所采用的診斷方法。常規(guī)的“以參數(shù)超限報警和閾值判斷為主”之類的方法,難以實現(xiàn)準確有效的故障診斷。對此,可根據(jù)設(shè)備特征量或特性參數(shù)隨時間的變化趨勢來判斷設(shè)備狀態(tài),即所謂的趨勢預(yù)測,并借助于人工智能技術(shù),如專家系統(tǒng)、模糊邏輯等,確定具體的檢修策略。

4 大集控運行模式的初步實踐

基于上述提出的分控中心設(shè)置原則,并綜合考慮未來10年上海電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃,設(shè)置黃渡、楊高、顧路、泗涇、遠東、靜安、虹楊七大分區(qū),并對應(yīng)有7個分控中心。

2009年超高壓“大集控”方案通過了專家評審,并提交上海市電力公司總經(jīng)理辦公會討論通過。2010年至2012年,超高壓公司將按照“統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一設(shè)備”的原則,分階段實施7個分控中心的建設(shè)。

公司多方面、多層次做好大集控的宣傳和發(fā)動工作,為各分中心大集控的順利實施打下扎實的思想基礎(chǔ)。2010年率先建立楊高、黃渡分控中心。目前,楊高分控中心控制樓已建設(shè)完畢,已完成以下工作:

(1)制度制定 對原有行之有效的集控運行管理經(jīng)驗進行提煉,并固化成標準和制度。在此基礎(chǔ)上,制定分控中心操作票管理制度、倒閘操作執(zhí)行細則、工作票管理制度、監(jiān)盤作業(yè)指導書、缺陷管理制度等22個關(guān)鍵制度,并制定變電站電壓與無功管理制度、培訓管理制度等8個重要制度。完善大集控各項運行管理標準、流程和規(guī)范。

(2)過渡時期的運行管理 考慮到從傳統(tǒng)集控運行模式到大集控運行模式轉(zhuǎn)變,中間會有一段過渡期,稱之為管理型集控。管理制度的制定兼顧管理型集控模式和大集控運行模式。管理型集控站從行政管理上將人員進行合并,不改變或少改變當前生產(chǎn)體系結(jié)構(gòu)和流程,任命原集控站站長仍為本地負責人。同時,隨著原集控站陸續(xù)并入分控中心,以往的值班制度和倒閘操作制度將相應(yīng)轉(zhuǎn)變。例如:于田集控站下屬各受控站陸續(xù)接入黃渡分控中心后,對于已接入的站,其調(diào)度關(guān)系全部轉(zhuǎn)移至分控中心,而未接入的站,其調(diào)度關(guān)系仍保留在于田集控站內(nèi)。

(3)人力資源開發(fā) 對分控中心人力資源進行分析和規(guī)劃,建立競崗機制,初步完成分中心人員評聘。結(jié)合大集控的實施,進行人員復合技能的培訓。分控中心均已多次組織內(nèi)部500 kV和220 kV變電站人員之間的相互交流和技術(shù)培訓。加大對新技術(shù)、新設(shè)備的學習培訓和運行全過程參與,掌握好新技術(shù)、新設(shè)備。加強對外學習交流,引導和推動員工向雙師型、復合型人才發(fā)展。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)集控運行模式在電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)、資源利用、勞動生產(chǎn)率等方面暴露出種種不足,并已成為限制企業(yè)進一步發(fā)展的主要瓶頸。為了滿足未來電網(wǎng)安全生產(chǎn)需要和精益化生產(chǎn)管理要求,超高壓公司近幾年來對大集控運行模式進行了有益探索,取得了實踐成效。

[1] 國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)部,國家電網(wǎng)公司大生產(chǎn)體系建設(shè)研究報告(討論稿)[R].2010,8.

[2] 王振偉.上海超高壓輸變電公司運營戰(zhàn)略探索[J].華東電力,2010(8):1269-1272.

[3] 王振偉,金紅核,殷志良.變電站運行管理模式優(yōu)化探討[J].華東電力,2008(10):52-55.

[4] 王錫生.500 k V變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)若干問題的探討[J].高電壓技術(shù),2004(4):122-123.

[5] 李 潔,崔錦瑞.500 kV變電站報警信息和事故處理流程優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動化,2009(2):101-103.

[6] 陳海波,周建國,李紅雷,等.基于設(shè)備狀態(tài)信息化的數(shù)字化變電站初探[J].華東電力,2008(11):5-7.