基于智能變電站調(diào)度控制運(yùn)行維護(hù)管理及標(biāo)準(zhǔn)化接入的探討

李 勇，李 佳

（1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西 太原 030002）

0 引言

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司“大運(yùn)行”、“大檢修”體系建設(shè)統(tǒng)一部署和要求，在確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，立足于變革組織架構(gòu)、轉(zhuǎn)變管理模式、再造業(yè)務(wù)流程，實(shí)施調(diào)度控制一體化，以調(diào)度為主體，實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備監(jiān)控業(yè)務(wù)向調(diào)度的平移合并（調(diào)度控制一體），推進(jìn)專業(yè)融合，縮短業(yè)務(wù)流程，提高專業(yè)管理水平，全面構(gòu)建新型運(yùn)行體系。

1 “大運(yùn)行”和“大檢修”運(yùn)行管理模式

按照“三集五大”體系職責(zé)分工，“大運(yùn)行”負(fù)責(zé)智能變電站設(shè)備和在線監(jiān)測(cè)告警信息實(shí)時(shí)監(jiān)視，斷路器遠(yuǎn)程控制、無功電壓調(diào)整操作等，負(fù)責(zé)通過工業(yè)視頻系統(tǒng)開展智能變電站定期巡視；“大檢修”負(fù)責(zé)智能變電站設(shè)備及在線監(jiān)測(cè)裝置定期現(xiàn)場(chǎng)巡視、帶電檢測(cè)、消缺維護(hù)、故障搶修、狀態(tài)評(píng)價(jià)、檢修改造及刀閘現(xiàn)場(chǎng)操作等。

我國(guó)分為五級(jí)調(diào)度控制管理，即國(guó)（網(wǎng)）調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、縣調(diào)、區(qū)（配）調(diào)。承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、變電設(shè)備運(yùn)行集中監(jiān)控、系統(tǒng)方式、調(diào)度計(jì)劃、繼電保護(hù)、通信、自動(dòng)化等各專業(yè)管理職責(zé)；各自負(fù)責(zé)相應(yīng)電壓等級(jí)電網(wǎng)的運(yùn)行、組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)。

調(diào)度控制中心負(fù)責(zé)管轄范圍為無人值守智能變電站的運(yùn)行監(jiān)控，接受預(yù)發(fā)操作票，通知并配合現(xiàn)場(chǎng)操作，配合故障處理，執(zhí)行網(wǎng)調(diào)下達(dá)的單一開關(guān)操作，報(bào)送運(yùn)行信息等。運(yùn)行維護(hù)班（站）負(fù)責(zé)所轄無人值守智能變電站相關(guān)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作，巡視相關(guān)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)向調(diào)度控制中心匯報(bào)站內(nèi)設(shè)備異常情況及電氣設(shè)備狀態(tài)變更情況，根據(jù)調(diào)度控制中心指令開展調(diào)度操作、異常故障處理和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)等業(yè)務(wù)。主要包括兩大業(yè)務(wù)流程，分別為設(shè)備計(jì)劃倒閘操作流程、異常及故障處理流程。

2 山西電網(wǎng)“大運(yùn)行”和“大檢修”對(duì)無人值守智能變電站的運(yùn)行管理需求

2.1 “大運(yùn)行”對(duì)無人值守智能變電站的運(yùn)行管理需求

山西省主調(diào)、備調(diào)系統(tǒng)均為D5000智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)由基礎(chǔ)平臺(tái)和實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警、調(diào)度計(jì)劃、安全校核、調(diào)度管理4類應(yīng)用組成。其中，實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警類應(yīng)用的數(shù)據(jù)主要來源于智能變電站，相關(guān)應(yīng)用包括電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、二次設(shè)備在線監(jiān)視與分析、故障集中錄波、電能量管理等，以及為滿足“調(diào)度控制一體化”要求新增的智能變電站集中監(jiān)控應(yīng)用。

調(diào)度控制一體化信息梳理應(yīng)遵照“告警直傳，遠(yuǎn)程瀏覽，數(shù)據(jù)優(yōu)化，認(rèn)證安全”技術(shù)原則，符合《關(guān)于全面推進(jìn)大運(yùn)行體系建設(shè)工作的意見》 （國(guó)家電網(wǎng)調(diào)〔2012〕263號(hào)）、《智能變電站調(diào)度控制數(shù)據(jù)交互規(guī)范（試行）》 （調(diào)自〔2012〕101號(hào)）等文件要求。

2.2 “大檢修”對(duì)無人值守智能變電站的運(yùn)行管理需求

大檢修對(duì)智能變電站的數(shù)據(jù)要求，可分為以下3類數(shù)據(jù)[1]。

a)設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括設(shè)備電壓、電流和負(fù)載實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以此作為在線監(jiān)測(cè)分析診斷的參考。

b)智能變電站設(shè)備告警信息，包括變位信號(hào)特指開關(guān)類設(shè)備狀態(tài)（分、合閘）改變的信息。該類信息直接反映電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變，是需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的重要信息。告知信號(hào)是反映電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一般信息。主要包括隔離開關(guān)、接地刀閘位置信號(hào)、主變壓器運(yùn)行檔位。該類信號(hào)需定期查詢。

c)變壓器設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括變壓器油中氣體監(jiān)測(cè)，變壓器鐵芯接地（夾件、中性點(diǎn)）電流監(jiān)測(cè)，變壓器套管泄漏電流、介質(zhì)損耗、電容量監(jiān)測(cè)，變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，變壓器局部放電監(jiān)測(cè)；GIS局部放電監(jiān)測(cè)；斷路器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能電機(jī)的合分閘線圈電流、振動(dòng)、行程、速度、輔助接點(diǎn)動(dòng)作等監(jiān)測(cè)；SF6氣體密度、微水、氣體溫度等監(jiān)測(cè)；金屬氧化物避雷器泄漏電流、阻性電流監(jiān)測(cè)；容性設(shè)備監(jiān)測(cè)（電流互感器、電壓互感器、耦合電容器）、泄漏電流、電容量監(jiān)測(cè)；母線電壓、相位角監(jiān)測(cè)裝置；環(huán)境溫度、環(huán)境濕度監(jiān)測(cè)。所有被測(cè)設(shè)備應(yīng)配置在線監(jiān)測(cè)裝置（傳感器），提供信號(hào)測(cè)試接口。

2.3 站內(nèi)交互需求

站內(nèi)信息交互以監(jiān)控系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)與站內(nèi)各子系統(tǒng)之間的信息交互，可分為以下幾類信息交互。

2.3.1 輸變電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)信息交互

在線監(jiān)測(cè)智能組件是智能變電站間隔層設(shè)備，通過I1接口與站控層一體化信息平臺(tái)或狀態(tài)信息接入控制器CAC(Condition Acquisition Controller)交互數(shù)據(jù)。I1接口是綜合監(jiān)測(cè)單元或符合DL/T860通訊規(guī)約的在線監(jiān)測(cè)裝置和站端監(jiān)測(cè)單元之間的接口，滿足DL/T860智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的要求。

2.3.2 輔助監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)信息交互

智能變電站輔助控制系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)之間信息共享，從而實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、消防火災(zāi)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、SF6監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)等的信息互動(dòng)與聯(lián)動(dòng)[1]。

2.4 調(diào)度主站系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)智能變電站的需求

山西省主調(diào)、備調(diào)均已建成了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)（D5000），此套對(duì)智能變電站的應(yīng)用要求，可有以下6類，即數(shù)據(jù)優(yōu)化上送、數(shù)據(jù)質(zhì)量估計(jì)、電壓無功協(xié)調(diào)度控制制的需求、圖模源端維護(hù)的需求、智能告警的需求、保護(hù)信息管理的需求。

3 山西電網(wǎng)“大運(yùn)行”和“大檢修”對(duì)無人值守智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化接入的要求

山西電網(wǎng)“大運(yùn)行”調(diào)度業(yè)務(wù)調(diào)整及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面的建成投運(yùn)，對(duì)智能變電站自動(dòng)化設(shè)備的接入和應(yīng)用提出了新的要求。隨著智能變電站無人值守的全面開展，需要規(guī)范、指導(dǎo)電網(wǎng)廠站自動(dòng)化設(shè)備的接入，使其更好地適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展，服務(wù)于電網(wǎng)生產(chǎn)和運(yùn)行。

3.1 業(yè)務(wù)范圍

無人值守智能變電站業(yè)務(wù)范圍分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)：I區(qū)業(yè)務(wù)主要包括智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)量、廣域相量測(cè)量等。II區(qū)業(yè)務(wù)主要包括電能量計(jì)量、故障錄波、保護(hù)信息管理、衛(wèi)星鐘監(jiān)測(cè)等。Ⅲ/Ⅳ區(qū)業(yè)務(wù)主要包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、視頻、安防、消防、環(huán)境監(jiān)測(cè)等輔助設(shè)備[2]。

3.2 接入設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化

自動(dòng)化接入設(shè)備主要包括廠站自動(dòng)化系統(tǒng)、電能量采集裝置、同步相量測(cè)量裝置PMU(Phasor Measurement Unit)相量遙測(cè)子站、保護(hù)子站、衛(wèi)星鐘裝置等。

站控層負(fù)責(zé)變電站的數(shù)據(jù)處理、集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信，包括監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、綜合應(yīng)用服務(wù)器、操作員站、工程師工作站、PMU數(shù)據(jù)集中器、計(jì)劃管理終端、二次安全防護(hù)設(shè)備、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)及打印機(jī)等。

a）Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機(jī)。直接采集站內(nèi)數(shù)據(jù)，通過專用通道向調(diào)度（調(diào)度控制）中心傳送實(shí)時(shí)信息，同時(shí)接收調(diào)度（調(diào)度控制）中心的操作與控制命令。110 kV及以上電壓等級(jí)變電站雙套配置，每套裝置可用于接入各級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的獨(dú)立以太網(wǎng)口不少于4個(gè)。66 kV及以下電壓等級(jí)變電站單套配置，每套裝置可用于接入各級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的獨(dú)立以太網(wǎng)口不少于2個(gè)。

b）Ⅱ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)。實(shí)現(xiàn)Ⅱ區(qū)數(shù)據(jù)向調(diào)度（調(diào)度控制）中心的數(shù)據(jù)傳輸，具備遠(yuǎn)方查詢和瀏覽功能；單套配置，每套裝置可用于接入各級(jí)主站系統(tǒng)的獨(dú)立以太網(wǎng)口不少于2個(gè)。

c）Ⅲ區(qū)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)。實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)PMS(Production Management System)、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等其他主站系統(tǒng)的信息傳輸；單套配置，每套裝置可用于接入各級(jí)主站系統(tǒng)的獨(dú)立以太網(wǎng)口不少于2個(gè)。

d）調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備。每套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備含1臺(tái)路由器、2臺(tái)交換機(jī)。220 kV及以上電壓等級(jí)廠站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備均按冗余配置，分別接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)省級(jí)接入網(wǎng)和市級(jí)接入網(wǎng)。110 kV及以下電壓等級(jí)廠站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備均按冗余配置，分別接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)市級(jí)接入網(wǎng)地調(diào)核心節(jié)點(diǎn)和備調(diào)核心節(jié)點(diǎn)。

e）二次安全防護(hù)設(shè)備。各電壓等級(jí)廠站二次安全防護(hù)設(shè)備冗余配置，每套含Ⅰ區(qū)縱向認(rèn)證加密裝置1臺(tái)、Ⅱ區(qū)硬件防火墻或縱向認(rèn)證加密裝置1臺(tái)，分別接入數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器相應(yīng)的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN（Virtual Private Network）。

f）電量終端服務(wù)器。電量終端服務(wù)器按雙網(wǎng)口單套配置。

3.3 接入信息標(biāo)準(zhǔn)化

大運(yùn)行對(duì)智能變電站的數(shù)據(jù)要求可分為以下3大類數(shù)據(jù)，即電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、保護(hù)及故障錄波數(shù)據(jù)。

智能變電站設(shè)備告警信息是設(shè)備監(jiān)控業(yè)務(wù)的主要關(guān)注對(duì)象。以智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)的單一事件或綜合分析結(jié)果為信息源，經(jīng)過規(guī)范化處理，生成標(biāo)準(zhǔn)的告警條文。告警信息篩選以監(jiān)控業(yè)務(wù)需求為依據(jù)，以相關(guān)告警分類為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)注重信息的完整性與傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

按照對(duì)電網(wǎng)影響的程度，告警信號(hào)分為：事故、異常、越限、變位、告知5類。級(jí)別分別對(duì)應(yīng)為：事故——1級(jí)（級(jí)別最高），異?！?級(jí)，越限——3級(jí)，變位——4級(jí)，告知——5級(jí)。

表1 常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)信息傳送方式和優(yōu)先級(jí)表

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司《關(guān)于全面推進(jìn)大運(yùn)行體系建設(shè)的工作意見》(國(guó)家電網(wǎng)調(diào)〔2012〕263號(hào))的要求，按照“調(diào)度控制一體化”建設(shè)模式，梳理調(diào)度控制業(yè)務(wù)需求、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程、明晰監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入方式，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。遵照“告警直傳，遠(yuǎn)程瀏覽，數(shù)據(jù)優(yōu)化，認(rèn)證安全”技術(shù)原則，通過優(yōu)化調(diào)度控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、直傳設(shè)備告警信息、遠(yuǎn)程瀏覽智能變電站全景、強(qiáng)化調(diào)度控制指令安全認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控。為滿足大運(yùn)行體系的要求，調(diào)度控制中心可通過接收優(yōu)化后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)備告警信息以及使用遠(yuǎn)程瀏覽等工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。為滿足大檢修體系的要求，運(yùn)行維護(hù)站點(diǎn)可通過接收設(shè)備告警信息和使用遠(yuǎn)程瀏覽等工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)。

智能變電站與調(diào)度控制之間數(shù)據(jù)交換應(yīng)滿足《智能變電站調(diào)度控制數(shù)據(jù)交互規(guī)范（試行）》的要求。

3.4 接入通道標(biāo)準(zhǔn)化

3.4.1 接入通道

a）220 kV及以上智能變電站自動(dòng)化信息傳輸通道。220 kV智能變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)推薦采用雙通道單歸屬方式上傳，配置上滿足雙通道雙歸屬技術(shù)要求；220 kV智能變電站電能計(jì)量采用雙通道上傳；220 kV智能變電站相量監(jiān)測(cè)和保護(hù)管理信息等業(yè)務(wù)宜采用雙通道上傳。

b）110 kV及以下智能變電站自動(dòng)化信息傳輸通道。110 kV智能變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)推薦采用雙通道單歸屬方式上傳，配置上滿足雙通道雙歸屬技術(shù)要求；110 kV智能變電站電能計(jì)量采用雙通道上傳；110 kV智能變電站相量監(jiān)測(cè)和保護(hù)管理信息等業(yè)務(wù)采用雙通道上傳。

3.4.2 傳輸規(guī)約

至遠(yuǎn)方電力調(diào)度控制中心主站系統(tǒng)的常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)信息通信應(yīng)采用IEC60870-5-104標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；至遠(yuǎn)方電力調(diào)度控制中心主站系統(tǒng)的保護(hù)報(bào)文信息通信宜采用DL/T 667—1999標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；至遠(yuǎn)方電力調(diào)度控制中心主站系統(tǒng)的電量信息通信宜采用DL/T 719—2000標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；其他信息應(yīng)參照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)主站系統(tǒng)進(jìn)行通信。

3.4.3 傳輸通道運(yùn)行方式

智能變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙數(shù)據(jù)處理及通信裝置以雙主機(jī)方式運(yùn)行，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入網(wǎng)與調(diào)度主站通信，省、地調(diào)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站前置服務(wù)器分別接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第一、二平面骨干網(wǎng)，與相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理及通信裝置通信，系統(tǒng)通過負(fù)載均衡的原則選擇值班通道及數(shù)據(jù)。

具備雙網(wǎng)口的電量終端服務(wù)器相應(yīng)接入電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)省級(jí)接入網(wǎng)、市級(jí)接入網(wǎng)與調(diào)度主站通信，實(shí)現(xiàn)通道的冗余備份。

4 結(jié)論

山西電網(wǎng)采用“大運(yùn)行”、“大檢修”的運(yùn)行管理模式，5級(jí)調(diào)度控制管理，業(yè)務(wù)分為設(shè)備計(jì)劃倒閘操作流程、異常及故障處理兩大流程。“大運(yùn)行”、“大檢修”對(duì)無人值守智能變電站接入設(shè)備、接入信息、接入通道等方面要求標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)山西電網(wǎng)智能變電站的建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。

[1]劉振亞.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)備 110～750 kV智能變電站二次設(shè)備[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：221-225.

[2]高翔.智能變電站技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：78-238.