論電力變電無人值班運行管理模式及特點框架構(gòu)建

周大為

摘要：過去數(shù)十年以來，變電站一直依賴于有人值班，需要工作人員全天二十四小時輪班值守，工作任務(wù)繁重，效率低下。隨著自動化、信息化的發(fā)展，變電站運行管理模式正在從有人值班轉(zhuǎn)向無人值班，不僅降低了工作人員的任務(wù)量，而且提升了變電管理的效率。本文將探討變電無人值班運行管理模式及其特點，希望本文可以為電力系統(tǒng)的同行提供一些有價值的參考。

關(guān)鍵詞：電力變電；無人值班；運行管理模式；特點

目前，國內(nèi)變電站正在大規(guī)模推廣無人值班。但與美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)變電無人值班運行水平還有較大的差距，需要我們認(rèn)真研究變電無人值班運行管理模式及其特點。

一、變電無人值班運行管理模式及其特點

（一）變電無人值班

隨著時代的發(fā)展，電網(wǎng)運行的要求越來越高，越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的有人值班已經(jīng)難以適應(yīng)變電管理的要求。因此，各級電力調(diào)度中心采用遠(yuǎn)程控制技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)，采用無人值守的形式取代人工操作。電力調(diào)度中心采用無人值班的形式，可以實時掌握電網(wǎng)與變電站運行狀態(tài)，降低變電站誤操作率，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，并且節(jié)約大量人力成本，提高人力資源利用率[1]。

早在一九九〇年代末，美國便應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對國內(nèi)所有大型變電站進(jìn)行了全面改造，實現(xiàn)了無人化管理。德國在二〇〇三年開始全面建設(shè)無人化、智能化電網(wǎng)；法國225kV變電站全部實現(xiàn)無人值守；日本275kV以下的變電站全部實現(xiàn)無人值班，占全國變電站總數(shù)的97%。

（二）變電無人值班運行管理模式及其特點

2.1 分層分布式模式

電力調(diào)度中心通過集控站采集變電站的實時信息，向集控站下達(dá)電力調(diào)度命令。集控站負(fù)責(zé)監(jiān)控各個變電站的運行，并對一次設(shè)備實施遠(yuǎn)程操作；操作隊對無人值班運行電站進(jìn)行巡視，并手工操作變電站的二次設(shè)備。

該模式的優(yōu)點是：實現(xiàn)了無人值守與有人巡視、操作的統(tǒng)一，具有極高的管理效能；該模式的缺點是：監(jiān)控中心缺乏操作權(quán)限，操作隊在操作二次設(shè)備時又需要通過監(jiān)控中心與調(diào)度中心聯(lián)系，流程較長，消耗的時間過多。

2.2 集中式模式

由一個集控站對所有運行中的變電站實行集中的監(jiān)控，采集它們的實時信息并實行統(tǒng)一管理，根據(jù)電網(wǎng)運行的情況進(jìn)行靈活的電力調(diào)度，操作隊在集控站的遠(yuǎn)程指揮下操作二次設(shè)備。

該模式的優(yōu)點是：減少了不必要的中間層級，縮短了信息傳遞的流程與時間，提高了遠(yuǎn)程操作的效率。該模式的缺點是：對于操作人員的素質(zhì)要求較高；若操作人員沒有豐富的工作經(jīng)驗，往往難以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作[2]。

二、無人值班變電站設(shè)計要求

（一）計算機(jī)控制系統(tǒng)

計算機(jī)控制系統(tǒng)采取分層分布式構(gòu)架，應(yīng)具有遙控功能；該系統(tǒng)可對變電站全部設(shè)備進(jìn)行不間斷監(jiān)控，統(tǒng)一采集實時信息，并進(jìn)行統(tǒng)一處理；該系統(tǒng)可應(yīng)用交流采樣方式采集模擬量；該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可直接上傳；為防止誤操作，該系統(tǒng)還須設(shè)置自動閉鎖功能。該系統(tǒng)的時鐘必須與變電站的時鐘保持同步。

（二）監(jiān)測范圍

無人值班需要監(jiān)測的對象包括模擬量、狀態(tài)量、脈沖量、保護(hù)量等等。

模擬量包括：電量數(shù)據(jù)，包括各母線段的電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)，相位等等；這些電量數(shù)據(jù)使用交流采集。采集電量數(shù)據(jù)時須使用精密小型CT、PT，并采用傅氏算法，以提高采樣精度[3]。非電量數(shù)據(jù)，包括變壓器的溫度、壓力、瓦斯值等等；非電量數(shù)據(jù)使用智能壓力變送器加數(shù)模變換方式采集。

狀態(tài)量包括：斷路器分/合、隔離開關(guān)分/合、接地刀閘分/合，變壓器分接頭位置等等。對這些狀態(tài)量，可采用光電隔離方法的開關(guān)量進(jìn)行中斷采集。

繼電保護(hù)數(shù)據(jù)，包括：保護(hù)狀態(tài)、保護(hù)動作信號、保護(hù)定值等。

脈沖量采集：直接采集電能表脈沖。

（三）控制范圍

控制范圍，主要包括：斷路器、主變壓器、載調(diào)壓開關(guān)。

（四）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

4.1 站控層

站控層設(shè)置計算機(jī)控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)收集、處理、顯示、監(jiān)視各個變電站一切電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)、信息（包括各設(shè)備狀態(tài)、切換開關(guān)位置等）。

4.2 間隔層

間隔層由智能開關(guān)保護(hù)單元、操作出口回路、測控裝置與變壓器保護(hù)組成，負(fù)責(zé)對變電站電氣設(shè)備進(jìn)行測量、保護(hù)、控制。

4.3 設(shè)備層

主要包括變電站內(nèi)的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、輔助設(shè)備等。

三、無人值班運行模式未來的發(fā)展趨勢

（一）人工智能化

目前，人工智能技術(shù)發(fā)展迅猛，相信在不久后的未來，人工智能技術(shù)將廣泛應(yīng)用于變電站無人值班運行。人工智能可對電網(wǎng)的運行情況、設(shè)備情況、薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析，并根據(jù)電網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)建立模型，進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，提前估計哪些用戶的電力需求可能會出現(xiàn)增長（如春節(jié)期間酒店的用電量會上升），哪些用戶的電力需求會出現(xiàn)下降（如學(xué)校在寒暑假期間的用電量會減少），制定電力調(diào)度預(yù)案，進(jìn)行合理錯峰。當(dāng)電網(wǎng)中某個客戶的用電突然出現(xiàn)急增時，人工智能技術(shù)還可通過模糊算法迅速計算出最佳方案，及時進(jìn)行合理的電力調(diào)度，補上用電負(fù)荷的缺口[4]。

（二）完全無人化

目前，國內(nèi)變電站雖然推廣無人值班，但實際上還是難以真正做到完全無人值守。造成這一現(xiàn)象的原因是多方面的：一些變電站設(shè)備老化，自動化程度不高，遠(yuǎn)程監(jiān)控人員無法在第一時間進(jìn)行操作，也難以及時排除故障；在對一次設(shè)備（如開關(guān)）進(jìn)行遠(yuǎn)程操作時，需要有人在現(xiàn)場檢查確認(rèn)設(shè)備的操作狀態(tài)；保護(hù)操作無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控；許多人員觀念老化，不敢相信自動化系統(tǒng)的可靠性。反觀發(fā)達(dá)國家，絕大多數(shù)變電站已經(jīng)完全實現(xiàn)無人化，有的變電站雖然配備了一兩名值班人員，但他們主要負(fù)責(zé)安全值守。——由此可見，無人值班運行模式還有很大的上升空間，必將走向完全無人化。

結(jié)束語

實行變電無人值班運行模式，適應(yīng)了信息時代的發(fā)展趨勢，有利于減少電力管理人員的數(shù)量，推動電網(wǎng)智能化進(jìn)步，提升電網(wǎng)運行的可靠性與穩(wěn)定性。因此，我們應(yīng)當(dāng)在變電管理中積極發(fā)展無人值班模式。

參考文獻(xiàn)：

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