無人值班變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究

譚潔玉

江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇 徐州 221005

0 引言

變電站是電力系統(tǒng)中對電壓和電流進(jìn)行交換，接受電能及分配電能的場所。在供電網(wǎng)絡(luò)中，變電站承擔(dān)著承上啟下的作用，因此變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性直接影響整個(gè)城市供電安全。隨著人本理念的發(fā)展，變電站所呈現(xiàn)出的高危性逐漸被重視，規(guī)劃與設(shè)計(jì)無人值班變電站成為現(xiàn)代化變電站建設(shè)的目標(biāo)。變電站是電力網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無人值班變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是要提高變電站的智能化程度，使其能夠自行完成電力轉(zhuǎn)變，進(jìn)行整個(gè)區(qū)域的電壓信息轉(zhuǎn)換，自行展開相關(guān)設(shè)備的故障排查和維修。因此，完成無人值班變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)歸根究底就是要實(shí)現(xiàn)智能變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一，無人值班變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，關(guān)鍵技術(shù)越發(fā)成熟。

1 無人值班變電站規(guī)劃與設(shè)計(jì)的基本要求

1.1 系統(tǒng)需安全可靠

變電站日常需要完成參數(shù)采集管理，管控執(zhí)行各種用電需求，因此為了滿足變電站的無人值班值守需求，需要確保整個(gè)變電站的系統(tǒng)安全可靠，使其具有較長的生命周期，且在全壽命周期內(nèi)出現(xiàn)故障的頻率較低，即便出現(xiàn)故障問題也易于自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)。因此在新規(guī)劃設(shè)計(jì)的無人值班變電站中，確保其系統(tǒng)可靠性、安全性至關(guān)重要。例如，變電站系統(tǒng)中的保護(hù)、測控功能環(huán)節(jié)較多，需要經(jīng)過合并單元、間隔層保護(hù)、測控裝置以及通信系統(tǒng)共同完成日常的運(yùn)行作業(yè)，若是某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)響應(yīng)較慢的問題，則導(dǎo)致工作效率較低，直接影響變電站的日常運(yùn)行。對此，要求確保新規(guī)劃設(shè)計(jì)的變電站各個(gè)功能模塊之間的響應(yīng)對接速度快，提高各個(gè)新功能實(shí)現(xiàn)的可靠性和快速性。通信環(huán)節(jié)可靠可以確保整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全[1]。

1.2 信息需全網(wǎng)共享

信息是電網(wǎng)運(yùn)行控制的基礎(chǔ)，隨著電網(wǎng)改革的進(jìn)一步發(fā)展，信息更是在智能電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前局限于通信規(guī)約傳輸容量和調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量，變電站無法遠(yuǎn)程傳輸所有的數(shù)據(jù)，這極大地限制了變電站的正常運(yùn)行，因此新的無人值班變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中必須實(shí)現(xiàn)對變電站信息的遠(yuǎn)程傳輸。

1.3 系統(tǒng)維護(hù)需可視化、簡約化

變電站的日常運(yùn)行需要實(shí)現(xiàn)常態(tài)化管理，在智能電網(wǎng)打造中已經(jīng)將電纜回路轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)虛回路，由此實(shí)現(xiàn)二次回路的簡化，但是這也直接增加了變電站系統(tǒng)維護(hù)和管理的難度。例如，運(yùn)行人員缺少直觀有效的展示手段，無法熟練全面掌握變電站的二次虛回路、物理鏈路和裝置間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此，在無人變電站的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，需要及時(shí)更新變電站的配置描述文件，實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)的可視化維修管理[2]。

2 無人值班變電站規(guī)劃與設(shè)計(jì)的整體思路

對于無人值班變電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)要統(tǒng)籌全面考慮，才能讓無人值班變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、全面性特點(diǎn)。具體規(guī)劃設(shè)計(jì)思路如下。（1）整體性思路。無人變電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要同該地區(qū)的配電網(wǎng)改造和發(fā)展規(guī)劃相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，如此才能發(fā)揮變電站的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作用。（2）信息化管控思路。無人值班變電站的前提是無人化、信息化、智能化管理，因此在無人值班變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的控制和管理，實(shí)現(xiàn)對變電站運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)測。（3）通信可靠性思路。無人值班變電站需要采用先進(jìn)的技術(shù)、通信裝備來滿足規(guī)劃與設(shè)計(jì)要求，從而滿足運(yùn)行要求。

總之，無人值班變電站的規(guī)劃與設(shè)計(jì)不能隨意、盲目地展開，需要按照科學(xué)的思路和原則進(jìn)行，要遵循一定的設(shè)計(jì)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)用性和可靠性的角度出發(fā)，做好各種變電裝備、變電零部件、變電站設(shè)計(jì)的統(tǒng)一規(guī)劃，并實(shí)現(xiàn)分步實(shí)施[3]。

3 無人值班變電站規(guī)劃與設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容

3.1 無人值班變電站規(guī)劃方案

在進(jìn)行無人值班變電站規(guī)劃時(shí)，需要進(jìn)行前期的選址規(guī)劃、土木工程項(xiàng)目規(guī)劃、變電站功能區(qū)域規(guī)劃等。以某發(fā)達(dá)地區(qū)的智能變電站設(shè)計(jì)及應(yīng)用為例進(jìn)行分析。該地區(qū)用電量較大，現(xiàn)有的管理模式和設(shè)備配置模式較為齊全，但是存在智能化不足等問題，若是展開二次系統(tǒng)重復(fù)設(shè)置則可能帶來運(yùn)行維護(hù)工作量增大的問題。因此，主要是從對變電站的智能化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)入手進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

（1）無人值班變電站的體系結(jié)構(gòu)。按照電網(wǎng)改造的新要求，無人值班變電站要實(shí)現(xiàn)智能化、信息化發(fā)展需要擁有站控層、間隔層和過程層3個(gè)基本功能模塊，通過各層的功能架設(shè)來完成無人值班的功能需求。變電站的具體體系結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 無人值班變電站體系結(jié)構(gòu)

（2）無人值班變電站的設(shè)備配置。變電站中常見的設(shè)備裝置有互感器、開關(guān)設(shè)備、合并單元裝置、光纜等。以電子互感器的選擇為例，傳統(tǒng)的變電站主要選用的常規(guī)互感器是采用電磁感應(yīng)原理的，而在無人值班變電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)中采用的則是電子式互感器，其在絕緣方面具有簡單、可靠性，具有較大的體積和重量，能夠滿足較大范圍的ct動(dòng)態(tài)范圍監(jiān)管，運(yùn)行中精度較高且不容易受負(fù)載的影響等。在光纜的選擇上，以漸變型的多模光纖為主，滿足2 km的傳輸距離要求[4]。

3.2 無人值班變電站設(shè)計(jì)方案

在文章所研究的220 kV變電站實(shí)際運(yùn)維中可以發(fā)現(xiàn)，其測控保護(hù)裝置是分開設(shè)置的，所采用的站控層結(jié)構(gòu)也是分開設(shè)置的，這使得無人值守下的變電站不論是操作調(diào)試還是故障維修，都存在效率不高的問題。對此，要開展無人值班變電站系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（1）保護(hù)、測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。當(dāng)前對220 kV的無人值班變電站保護(hù)、測控整合模塊的設(shè)計(jì)優(yōu)化需要展開對其保護(hù)、測控裝置配置存在問題的分析，基于現(xiàn)有的技術(shù)手段，提出新的技術(shù)方案，導(dǎo)入可實(shí)現(xiàn)測控保護(hù)裝置一體化的配置，如采用性能配置較高的處理器芯片，實(shí)現(xiàn)對保護(hù)、測控一體化設(shè)計(jì)的計(jì)算能力和多任務(wù)處理的需求；將原本的設(shè)備通信接口轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴W(wǎng)接口，提高通信設(shè)備速率。

（2）站控層設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)。變電站站控層結(jié)構(gòu)的功能較為豐富，需要實(shí)現(xiàn)操作調(diào)試、遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)動(dòng)、數(shù)據(jù)管理和調(diào)控等功能，在操作過程中，需要工程師、操作人員進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)。為了提高無人值班變電站的運(yùn)行效率，可以將服務(wù)器和操作站進(jìn)行合并設(shè)計(jì)，形成單一的服務(wù)器系統(tǒng)，將新的服務(wù)器設(shè)計(jì)為服務(wù)器、遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置、在線監(jiān)測主機(jī)等系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

綜上所述，按照變電站的工作職能需求，變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)備布置需要具有一定的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。在展開無人值班變電站的規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)需要基于基礎(chǔ)布設(shè)要求，滿足日常巡檢標(biāo)準(zhǔn)，只有如此才能確保規(guī)劃設(shè)計(jì)出來的無人值班變電站是符合工作安全需求的。當(dāng)前在無人值班變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要基于一定的原則、思路來展開，且需要基于整個(gè)供電網(wǎng)的設(shè)備裝置需求進(jìn)行變電站系統(tǒng)規(guī)劃、裝置規(guī)劃以及整體功能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。