一種高壓直流輸電集中監(jiān)控中心的設(shè)計與實施

文/劉翼 周玉勇 邵瑞博

按照建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)和實施“三集五大”的工作部署，結(jié)合跨區(qū)直流輸電工程的發(fā)展規(guī)律，本文章介紹了開展直流輸電區(qū)域集控化試點研究和建設(shè)工作。在目前換流站“運檢一體化、機構(gòu)扁平化、職責(zé)矩陣化”的基礎(chǔ)上，圍繞國家電網(wǎng)公司“大運行、大生產(chǎn)”體系進(jìn)一步推進(jìn)“區(qū)域集控化”工作，逐步實現(xiàn)換流站“集中監(jiān)控、少人值守”管理方式，內(nèi)部挖潛，流程再造，提高直流輸電運行管理的生產(chǎn)效率，為“人、財、物”的集約化管理奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)生產(chǎn)管理上的創(chuàng)新突破。

下面就對本直流輸電系統(tǒng)的集控中心做相應(yīng)的論述。

1 集控中心建設(shè)的必要性

1.1 直流集控中心建設(shè)符合電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展要求

建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)對換流站運行管理提出新的挑戰(zhàn)。實施人財物集約化管理對換流站運行管理提出新的要求。集中監(jiān)控是電網(wǎng)運行管理的發(fā)展趨勢。當(dāng)前，隨著國家電網(wǎng)投資建設(shè)和運行規(guī)模逐步擴大，同時，設(shè)備制造水平不斷發(fā)展、自動化程度飛速提高，電網(wǎng)裝備水平、設(shè)備可靠性也大幅提升，國內(nèi)變電運行管理逐步向“集中監(jiān)控、無人值守”方式轉(zhuǎn)變，取得了集中監(jiān)控的成熟經(jīng)驗，并建立了相應(yīng)的集中監(jiān)控生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)。目前，集中監(jiān)控、調(diào)控一體的運行管理模式在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大規(guī)模使用，生產(chǎn)效率得到幅提高，因此集中監(jiān)控已成為電網(wǎng)運行管理的發(fā)展趨勢。結(jié)合跨區(qū)直流輸電工程的發(fā)展規(guī)律，大力推進(jìn)換流站區(qū)域集控化，是順應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展趨勢的必然選擇。

1.2 集控中心建設(shè)是直流輸電事業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求

集控中心建設(shè)能實現(xiàn)資源的有效整合。從集控中心建設(shè)能優(yōu)化生產(chǎn)管理模式。集控中心建設(shè)為安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。集控中心是以人為本的具體體現(xiàn)。

2 直流集中監(jiān)控中心建設(shè)方案概述

這種實現(xiàn)模式是把換流站的工作站“搬”到集中監(jiān)控中心，如圖1，該種模式下，直流集中控制中心LAN網(wǎng)鋪設(shè)到了換流站內(nèi)，相應(yīng)的運行人員工作站在集控中心也配置并連到換流站的LAN網(wǎng)，集控中心的工作站和換流站內(nèi)部的運行人員工作站一樣，監(jiān)視和控制功能都能夠在集控中心同樣完成。該方案的優(yōu)點是不需要對各個換流站的監(jiān)控系統(tǒng)增加遠(yuǎn)動通信設(shè)備，只需要增加站LAN網(wǎng)與光纖通道之間的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備即可；換流站內(nèi)的配置更改后，集中監(jiān)控中心不需要修改。

3 具體實現(xiàn)方式

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及配置

對每個換流站而言，直流集控中心都獨立配置一套運行人員監(jiān)控系統(tǒng)對各個換流站進(jìn)行監(jiān)視和控制。

以一個換流站為例，直流集控中心監(jiān)控系統(tǒng)及其與單個換流站的通信網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖2。圖中監(jiān)控中心虛框內(nèi)除了PCM及光端機之外為監(jiān)控中心監(jiān)控系統(tǒng)的整體配置。

每套監(jiān)控系統(tǒng)采用雙局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過光纖與對應(yīng)換流站的站LAN互聯(lián)。局域網(wǎng)采用100Mbit/s的冗余以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，運行人員工作站、SER工作站、站長工作站等換流站的運行人員工作站一樣采用網(wǎng)卡綁定技術(shù)（Teaming）接入雙網(wǎng)。

每套監(jiān)控系統(tǒng)人機系統(tǒng)主要由運行人員工作站、SER工作站、站長工作站及其它外圍設(shè)備等組成。其中運行人員工作站監(jiān)視各自換流站的運行工況、事件報警顯示、發(fā)送控制命令，與換流站的運行人員工作站功能完全相同。

3.2 保護與故障錄波信息系統(tǒng)

圖1：集控中心設(shè)計圖

圖2：直流集控中心監(jiān)控系統(tǒng)與受控?fù)Q流站的通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

為了處理好各個換流站保護與故障錄波管理信息子站上傳的信息，集控中新也配置了一套保護與故障錄波系統(tǒng)。在集控中心配置了一臺保護與故障錄波工作，來完成相關(guān)工作。換流站的保護信息子站直接通過獨立的網(wǎng)絡(luò)通道和集控中心的保護與故障錄波信息系統(tǒng)通訊，用來保證監(jiān)控數(shù)據(jù)的快速性和可靠性。換流站保護信息子站和集控中心保護與故障錄波系統(tǒng)之間采用專線網(wǎng)絡(luò)方式。如圖3所示。

保護與故障錄波信息系統(tǒng)的功能是：實時查詢換流站保護裝置信息，并且對各裝置的相關(guān)信息，包含自檢信息、保護事件及相關(guān)的波形及時收集并按照重要性分級記錄，并給出相關(guān)的報警提示。該系統(tǒng)還能對換流站的保護裝置及保護定制進(jìn)行整定（在調(diào)度中心批準(zhǔn)的情況下），并且對于具有軟壓板的保護裝置，還能在集控中心遠(yuǎn)方投退壓板的功能，

4 方案的詳細(xì)特點

站LAN網(wǎng)延伸集控模式在監(jiān)視信息的全面性高，監(jiān)控功能以及其它功能等同于換流站運行人員；可靠性強，監(jiān)控中心工作站通過站LAN直接與各個換流站控制保護系統(tǒng)通訊，其可靠性高。除去通訊通道環(huán)節(jié)之外，其可靠性等同于換流站運行人員工作站。

監(jiān)控的快速性幾乎同于換流站運行人員工作站；系統(tǒng)硬件擴展性比較容易；系統(tǒng)規(guī)模擴展（接入其它換流站），可以比較方便的接入其它換流站，擴展時，若對新接入的換流站配置獨立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及運行人員工作站；從實施難度上，較為容易實現(xiàn)，且成本較低，建設(shè)周期主要取決與網(wǎng)絡(luò)通道建設(shè)，只要網(wǎng)絡(luò)通道建設(shè)好，監(jiān)控系統(tǒng)就可以在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)，且不用進(jìn)行大規(guī)模試驗及調(diào)試，直接使用即可。

圖3：保護與故障錄波信息系統(tǒng)接入圖