變電站無人值班調(diào)度的實現(xiàn)及綜合自動化系統(tǒng)研究

張南　高紅梅　張海城　郝沛霖　佟振寧

摘要：微機技術(shù)的不斷發(fā)展使得電力系統(tǒng)的綜合自動化技術(shù)不斷深化，在許多舊式變電站進(jìn)行無人值班改造的同時，越來越多的新建變電站也幾乎全部是采用綜合自動化的方式進(jìn)行設(shè)計。在闡述了無人值班變電站的特點和組成的基礎(chǔ)上，對無人值班綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案進(jìn)行了設(shè)計，探析了無人值班變電站對調(diào)度自動化系統(tǒng)的要求，對于無人值班變電站的建設(shè)和管理具有積極的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：無人值班；綜合自動化；組態(tài)；分布式；系統(tǒng)集成

無人值班變電站是變電站一種先進(jìn)的運行管理模式。它是指借助微機遠(yuǎn)動等自動化技術(shù)，值班人員在遠(yuǎn)方獲取相關(guān)信息，并對變電站的設(shè)備運行進(jìn)行控制和管理。無人值班變電站站內(nèi)不設(shè)置固定的運行維護(hù)值班崗位，其運行管理工作由變電運維操作站負(fù)責(zé)。

一、無人值班變電站的監(jiān)控方式

從無人值班變電站的監(jiān)控方式來看，大體有三種類型：

一是集控站“操作隊”監(jiān)控方式。這種監(jiān)控方式是由“操作隊”完成定期或不定期的操作和檢修，當(dāng)發(fā)生故障時，變電站向集控站發(fā)出召喚信號。這種變電站采用常規(guī)的二次接線和繼電保護(hù)裝置，倒閘操作不頻繁，負(fù)荷穩(wěn)定。

二是集控站或相應(yīng)調(diào)度所集中管理。變電站采用常規(guī)二次接線和繼電保護(hù)裝置，但其操作比較頻繁。該操作由調(diào)度所經(jīng)RTU實現(xiàn)遙控。

三是由相應(yīng)的調(diào)度所或集控站實現(xiàn)遙控，但變電站內(nèi)采用包括遠(yuǎn)動、微機監(jiān)控、微機保護(hù)的綜合自動化系統(tǒng)。

二、無人值班變電站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

隨著國內(nèi)外自動化技術(shù)水平的不斷提高，無人值班變電站綜合自動化體系也在不斷改進(jìn)。[2]目前，無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為集中式綜合自動化系統(tǒng)、分層分布式綜合自動化系統(tǒng)、完全分散式綜合自動化系統(tǒng)三種形式。

1.集中式綜合自動化系統(tǒng)

集中式綜合自動化系統(tǒng)是早期產(chǎn)品及老站改造采用的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式是按變電站的規(guī)模配置相應(yīng)容量、功能的微機保護(hù)裝置和監(jiān)控主機及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，安裝在變電站主控室內(nèi)。系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機和后臺機構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)。全站信息要通過通信管理機或前置機進(jìn)行處理。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.分層分布式綜合自動化系統(tǒng)

分層分布式結(jié)構(gòu)的無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)主要分為間隔層、站控層、管理層以及各層之間的連接網(wǎng)絡(luò)通信層。[3]其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

變電站綜合自動化系統(tǒng)管理采取分層管理模式，各功能單元由對應(yīng)的管理機直接管理，各單元之間通過現(xiàn)場總線連接，構(gòu)成間隔層。按照不同的電壓等級、不同的電氣間隔單元、不同的控制對象配置相應(yīng)的功能單元。如保護(hù)裝置、測控裝置、自動裝置、操作切換裝置以及其他的智能設(shè)備和附屬設(shè)備。在站控層或通信網(wǎng)絡(luò)故障的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監(jiān)測和控制功能。

站控層中的所有設(shè)備和間隔層中的所有裝置都直接連接在以太網(wǎng)上。站控層與間隔層設(shè)備間直接采用以太網(wǎng)通信。該層具有監(jiān)視、控制和管理的功能，是整個變電站監(jiān)視、測量、控制和管理的智能化中心，包括操作員站、繼保工程師站、遠(yuǎn)動主站、電壓與無功綜合控制（VQC）和小電流接地檢測等。具備微機五防系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口，并預(yù)留設(shè)備在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)和遙視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口。變電站層是指同整個變電站有關(guān)的功能和設(shè)備，包括當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的計算機和通信管理機以及遠(yuǎn)方終端接口。

3.完全分散式綜合自動化系統(tǒng)

完全分散式綜合自動化系統(tǒng)是按照面向電氣一次回路或電氣間隔單元的方法進(jìn)行設(shè)計，在結(jié)構(gòu)上完全分散的變電站綜合自動化系統(tǒng)，對間隔層中各數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控單元和保護(hù)單元進(jìn)行集成，設(shè)計在同一機箱中，并將這種機箱就地分散安裝在開關(guān)柜或其他一次設(shè)備附近。各間隔單元的設(shè)備相互獨立，僅通過光纖或通信網(wǎng)絡(luò)由站控機對它們進(jìn)行管理和交換信息。將功能分布與物理分散兩者的有機結(jié)合，實現(xiàn)了間隔層各單元的功能不依賴通信網(wǎng)而相對獨立。

完全分散綜合自動化系統(tǒng)如圖3所示，這種結(jié)構(gòu)代表了現(xiàn)代變電站自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢，其主要特點是功能單元安全，按一次設(shè)備間隔分散安裝；節(jié)約控制室面積和二次電纜。完全分散式綜合自動化系統(tǒng)其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：簡化了變電站二次部分配置，有利于實現(xiàn)無人值班。

三、無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)的要求

實現(xiàn)變電站的無人值班，是一項系統(tǒng)化的工程，需要在一、二次設(shè)備，微機保護(hù)裝置配置，通信可靠性，以及調(diào)度自動化等方面達(dá)到變電站無人值班的要求。具體要求如下：

1.可靠的一、二次設(shè)備的要求

要實現(xiàn)變電站無人值班，可靠的一、二次設(shè)備是必要條件。[4]對于目前已經(jīng)建成的變電站，需要對原有的設(shè)備進(jìn)行充分和有效的利用，原有的繼電保護(hù)裝置、變壓器、遠(yuǎn)動系統(tǒng)、調(diào)壓分接頭的位置、監(jiān)視系統(tǒng)都要改造到符合無人值班變電站的基本標(biāo)準(zhǔn)。另外，對于變電站內(nèi)的各種設(shè)備，要進(jìn)行充分的檢測和維修維護(hù)，使之能滿足無人值班變電站的運行要求。而對于新建的無人值班變電站，在設(shè)計和建設(shè)過程中，一、二次設(shè)備應(yīng)盡量選用性能可靠、品質(zhì)優(yōu)良、方便維護(hù)的產(chǎn)品。

2.微機保護(hù)裝置的配置要求

繼電保護(hù)及安全自動裝置應(yīng)選用性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的微機型產(chǎn)品，保護(hù)裝置及通道需具備自動檢測功能。繼電保護(hù)和安全自動裝置應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約與監(jiān)控系統(tǒng)通信，繼電保護(hù)設(shè)備應(yīng)具備遠(yuǎn)方召喚定值、遠(yuǎn)方復(fù)歸信號等功能。條件允許的應(yīng)采用自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)方切換保護(hù)定值區(qū)、遠(yuǎn)方投退的常用功能壓板等。對于能實現(xiàn)遠(yuǎn)方召喚功能的繼電保護(hù)和安全自動裝置，其所有保護(hù)動作信息、定值（定值區(qū)號）、控制字、壓板狀態(tài)、切換把手狀態(tài)、通道告警信息等運行狀態(tài)和故障信息均應(yīng)能夠傳送到集控中心（或調(diào)度中心）。220kV及以上無人值班變電站可以利用保護(hù)信息子站將較詳細(xì)的保護(hù)信息送往調(diào)度和集控中心，較低電壓等級的無人值班變電站應(yīng)將保護(hù)動作信號傳送至變電站監(jiān)控系統(tǒng)。

3.通信通道及站內(nèi)通信系統(tǒng)的可靠性要求

無人值班變電站對通信通道的條件及所內(nèi)通信系統(tǒng)要求更高。反映變電站運行狀態(tài)的遙測、遙信、事故報警信息要及時發(fā)送到集控站，集控站的命令要準(zhǔn)確的下發(fā)執(zhí)行，因此必須有可靠的通信通道作保障。選擇先進(jìn)、可靠的通信方式及站內(nèi)通信系統(tǒng)，保證通信質(zhì)量，提高遙控可靠性，是實現(xiàn)變電站無人值班的基礎(chǔ)性保障。

4.調(diào)度自動化的要求

穩(wěn)定性好、可靠性高的調(diào)度自動化系統(tǒng)是實現(xiàn)變電站無人值班的關(guān)鍵條件。只有遙控命令的準(zhǔn)確發(fā)送、傳輸、校驗，遙測數(shù)據(jù)的正確上傳，遙信和遙脈信息的完整可靠改變，才能保證無人值班變電站的可靠運行。

四、結(jié)束語

無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能和配置應(yīng)滿足無人值班的要求，利用優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和強大的自動化功能，及時向集控中心、操作隊和調(diào)度人員提供詳細(xì)的信息，同時滿足正常的運行操作、安全監(jiān)視和自動控制等功能。本文研究了無人值班變電站的監(jiān)控方式，對無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和設(shè)計，提出了實現(xiàn)無人值班變電站綜合自動化系統(tǒng)的具體要求，對于智能化和數(shù)字化電網(wǎng)的建設(shè)具有積極的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

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