無人值班變電站的發(fā)展與展望

● 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司 于來福

伴隨科技的不斷進(jìn)步，變電站自動(dòng)化程度、電氣化程度越來越高，站內(nèi)信息越來越多，可遙控的電氣設(shè)備也越來越豐富，因而無人值班變電站最終變成必然趨勢，它作為變電運(yùn)行管理工作中一種新型的管理模式，成為供電企業(yè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的必備條件。

1 無人值班變電站改造的必要性及技術(shù)要求

1.1 無人值班變電站改造的必要性

早期的常規(guī)變電站采用有人值班模式，需要大量的運(yùn)行值班人員負(fù)責(zé)操作和監(jiān)視工作。這種管理模式不可避免地存在以下缺點(diǎn)：一是電網(wǎng)的發(fā)展促使站內(nèi)信息量增加，并且信息反饋要及時(shí)，單靠運(yùn)行值班人員很難達(dá)到要求；二是統(tǒng)計(jì)表明電力行業(yè)的事故中，由于人為因素造成的占有一定比重，運(yùn)行值班人員容易受環(huán)境、情緒、疾病等諸多因素影響，本身就是一個(gè)不可靠因素。因此，如何實(shí)現(xiàn)減人增效、滿足電網(wǎng)快速發(fā)展的需要成為電網(wǎng)公司的迫切要求。

隨著計(jì)算機(jī)、通信以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場一、二次設(shè)備的健康水平、綜合自動(dòng)化能力得到大大提高，無人值班變電站運(yùn)行管理模式被提出。無人值班變電站是指無固定值班人員在站內(nèi)進(jìn)行日常監(jiān)視與操作的變電站，它是在常規(guī)變電站基礎(chǔ)上，采用綜合自動(dòng)化或先進(jìn)的RTU設(shè)備，將大量的設(shè)備信息、運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、變電站的安全監(jiān)視信息經(jīng)過光纖通道快速傳遞到調(diào)度和集中監(jiān)控中心，通過相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的分析計(jì)算，再下達(dá)相應(yīng)的自動(dòng)或人工處理策略，實(shí)行變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而達(dá)到節(jié)省變電站建設(shè)與運(yùn)行成本的目的。

1.2 無人值班變電站的管理模式

目前，國內(nèi)無人值班變電站管理主要采取以下3種模式：

（1）“集控站”模式（“監(jiān)控操作合一”模式）。 按照區(qū)域設(shè)立集控站，統(tǒng)一負(fù)責(zé)其所管轄變電站的運(yùn)行監(jiān)視和現(xiàn)場倒閘操作、運(yùn)行維護(hù)工作。

（2)“集控中心+操作隊(duì)”模式。即成立單獨(dú)的集控中心，負(fù)責(zé)多個(gè)變電站的遠(yuǎn)方運(yùn)行監(jiān)視以及監(jiān)控工作，按區(qū)域設(shè)置操作隊(duì)負(fù)責(zé)各無人值班變電站的現(xiàn)場運(yùn)行維護(hù)及倒閘操作；按照地域劃分設(shè)置若干個(gè)操作隊(duì)，每個(gè)操作隊(duì)負(fù)責(zé)若干座變電站運(yùn)行管理，操作隊(duì)一般設(shè)在具備條件的220千伏變電站內(nèi)，在操作隊(duì)設(shè)置遠(yuǎn)方監(jiān)控終端。

（3）“調(diào)控合一”模式。由地調(diào)、縣（區(qū)）調(diào)進(jìn)行變電站集中集控，按照地域設(shè)立若干操作隊(duì)負(fù)責(zé)變電站現(xiàn)場倒閘操作和運(yùn)行維護(hù)。

1.3 無人值班變電站改造所要達(dá)到的技術(shù)要求

總體來說，無人值班變電站建設(shè)與改造工程來源于2個(gè)方面：一是老、舊變電站的重新投資、設(shè)計(jì)改造，更換部分老舊一、二次設(shè)備，重新對原有保護(hù)自動(dòng)裝置、控制開關(guān)接點(diǎn)、有載分接開關(guān)、計(jì)量回路與遠(yuǎn)動(dòng)接口及變壓器中性點(diǎn)技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)其“四遙”功能，達(dá)到無人值班的要求；二是新設(shè)計(jì)建設(shè)的無人值班綜合自動(dòng)化變電站，在功能上直接實(shí)現(xiàn)其“四遙”功能。無論哪個(gè)方面，在技術(shù)上主要存在以下要求。

（1）一次設(shè)備要選用性能優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定的免維護(hù)或少維護(hù)產(chǎn)品。主變壓器中性點(diǎn)刀閘應(yīng)為電動(dòng)刀閘，實(shí)現(xiàn)遙控操作功能。有載調(diào)壓變壓器分接頭開關(guān)可遠(yuǎn)方遙調(diào)操作，分接開關(guān)檔位可上傳監(jiān)控中心。斷路器應(yīng)提供可靠的位置信號(hào)，高壓開關(guān)柜應(yīng)完善柜間隔離，隔離開關(guān)應(yīng)逐步改造成可遠(yuǎn)方電動(dòng)操作，且就地和遠(yuǎn)方操作應(yīng)能實(shí)現(xiàn)相互閉鎖。

（2）繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置應(yīng)選用全微機(jī)式性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，應(yīng)具有遠(yuǎn)方復(fù)歸功能及遠(yuǎn)方修改定值功能；且與監(jiān)控系統(tǒng)及故障信息處理子站采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約通信，主動(dòng)上傳裝置異常信息、動(dòng)作信息。站用電交流系統(tǒng)應(yīng)具備備自投功能，交、直流系統(tǒng)均應(yīng)接入監(jiān)控系統(tǒng)，滿足對交、直流系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、饋線狀態(tài)、絕緣及蓄電池等遠(yuǎn)方監(jiān)測的要求。

（3）監(jiān)控中心、操作隊(duì)、無人值班站應(yīng)配備綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接入路由器設(shè)備，用于承載生產(chǎn)、用電、MIS、視頻等綜合系統(tǒng)信息。變電站及監(jiān)控中心均應(yīng)配備調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)設(shè)備，220千伏變電站采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入，監(jiān)控中心采用地區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。

（4）采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對變電站大門、圍墻及主設(shè)備場地等重要場所的監(jiān)視，場地照明、室內(nèi)照明、空調(diào)電源應(yīng)可遠(yuǎn)方開啟。防盜設(shè)施配置高壓脈沖電網(wǎng)或紅外對射、防盜門窗等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)變電站防盜自動(dòng)監(jiān)控。裝設(shè)火災(zāi)報(bào)警裝置，對消防系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，與遙視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，報(bào)警信息接入變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 無人值班變電站的發(fā)展現(xiàn)狀與成效

2.1 遼寧電網(wǎng)無人值班變電站的發(fā)展現(xiàn)狀

從無人值班變電站的發(fā)展歷史，具體到遼寧電網(wǎng)無人值班變電站的建設(shè)，正是從“集控站”模式向“集控中心＋操作隊(duì)”模式的轉(zhuǎn)變過程。

早在本世紀(jì)初期，國網(wǎng)遼寧省電力有限公司確定了無人值班變電站管理主要采取集控站的模式。由集控站統(tǒng)一對所在地變電站以及所管轄的220千伏、66千伏無人值班變電站進(jìn)行監(jiān)控并負(fù)責(zé)其日常運(yùn)行管理工作，集控站所在地變電站視為無人值班變電站。

然而，隨著遼寧電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，變電站數(shù)量平均以每年增加25座的速度在增長，按照省公司電網(wǎng)建設(shè)、發(fā)展規(guī)劃，2010～2015年建設(shè)投運(yùn)220千伏變電站59座、66千伏變電站228座。而每個(gè)集控站僅管轄8～12座變電站的規(guī)劃顯然不能滿足電網(wǎng)發(fā)展的需要；并且集控站管理模式所需運(yùn)行人員相對較多，不能真正地實(shí)現(xiàn)減人增效的目的。

2012年，省公司黨組做出了3年內(nèi)完成變電站管理由集控站模式向“集控中心＋操作隊(duì)”模式的轉(zhuǎn)變決定，在制定的新規(guī)劃中，集控中心標(biāo)準(zhǔn)容量按照接入64個(gè)變電站設(shè)計(jì)，最多可以接入300個(gè)變電站，可以滿足“十二五”甚至是“十三五”電網(wǎng)發(fā)展的需要。

到2016年底，遼寧電網(wǎng)共建設(shè)集控中心26座，操作隊(duì)84個(gè)，改造220千伏變電站92座、66千伏變電站382座，提前完成了向“集控中心+操作隊(duì)”的變電運(yùn)行新模式的轉(zhuǎn)變，到目前為止，各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，運(yùn)行操作、調(diào)度運(yùn)行未出現(xiàn)任何差錯(cuò)。

2.2 無人值班變電站的成效

實(shí)行變電站無人值班，是電網(wǎng)發(fā)展、科技進(jìn)步的必然趨勢，同時(shí)也給電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了一系列的有利因素。

（1）在電網(wǎng)建設(shè)快速增長時(shí)期，變電站實(shí)現(xiàn)無人值班是解決運(yùn)行人員數(shù)量需求不斷上升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。按照“集控中心＋操作隊(duì)”模式，2016年僅需要變電運(yùn)行人員2468人，相對于集控站模式減少了1215人，實(shí)現(xiàn)了減人增效的目的。

（2）電網(wǎng)自動(dòng)化及設(shè)備健康水平得到根本性改變。220及66千伏綜合自動(dòng)化率分別由34%和50%提高到92%和80%。220千伏主變、66千伏母差保護(hù)微機(jī)化率由不到80%提高到100%。

（3）降低了變電站的綜合投資，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可大大減少變電站的建筑面積，減少二次電纜。

（4）提高運(yùn)行可靠性，通過設(shè)備監(jiān)視和自診斷，延長了設(shè)備檢修周期；由集控中心直接進(jìn)行分析判斷并進(jìn)行操作控制，可以統(tǒng)管全局，減少了人員誤操作和事故處理不當(dāng)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

（5）實(shí)行變電站無人值班后，城區(qū)內(nèi)單一停送電操作由監(jiān)控中心的值班員通過監(jiān)控系統(tǒng)瞬間完成，這樣減少了人工停送電操作的中間環(huán)節(jié)，提高了供電設(shè)備的安全運(yùn)行，縮短了停電操作時(shí)間，減少了居民停電時(shí)間。

（6）供電質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。通過遙調(diào)操作，配合AVC，電壓能維持在較為理想的水平，電壓合格率在常規(guī)變電站基礎(chǔ)上提高了5%以上。

3 無人值班變電站的展望

（1）目前遼寧電網(wǎng)500千伏中南部環(huán)網(wǎng)工程已經(jīng)完成，形成了500千伏電網(wǎng)的主干網(wǎng)架。到“十三五”末，遼寧電網(wǎng)將建立以超高壓公司為核心，下設(shè)修試中心、監(jiān)控中心及根據(jù)區(qū)域設(shè)置的4個(gè)運(yùn)維中心的組織架構(gòu)體系。實(shí)施本規(guī)劃后，平均每個(gè)500千伏變電站變電運(yùn)行、修試人員數(shù)量分別只有8.9人和6.2人，遠(yuǎn)低于20人和28人的國家電網(wǎng)公司定員標(biāo)準(zhǔn)。

（2）在綜合自動(dòng)化變電站改造工程設(shè)計(jì)過程中，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化電氣的發(fā)展，特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)以及新的規(guī)程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化新階段,并繼續(xù)向智能變電站轉(zhuǎn)變。

（3）目前還存在著農(nóng)電和供電變電站分布、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和管理模式差異等實(shí)際情況，因此，遼寧電網(wǎng)在“十三五”期間，實(shí)現(xiàn)66千伏農(nóng)電和供電變電站的統(tǒng)一管理、規(guī)劃，初期按照區(qū)域建立地區(qū)調(diào)控中心，最后一并接入集控中心，實(shí)現(xiàn)大運(yùn)行目標(biāo)。

（4）2013年，遼寧電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一地區(qū)一監(jiān)控中心的目標(biāo)。到“十三五”末，還將推進(jìn)“集控中心+操作隊(duì)”模式向“調(diào)控合一”管理模式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)調(diào)度、監(jiān)視、操作一體化、集約化、精益化的“大運(yùn)行”目標(biāo)模式，提高電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行監(jiān)控水平。