基于智能電網(wǎng)的變電運(yùn)行研究

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司 秦 浩 陳 偉

1 引言

近年來，我國電力行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步，并且電網(wǎng)的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)相互銜接，呈現(xiàn)出智能化的新趨勢。隨著社會的不斷發(fā)展，對電力行業(yè)技術(shù)以及使用能源的需求量也在不斷提升，只有不斷尋求創(chuàng)新發(fā)展才能適應(yīng)電力行業(yè)高速發(fā)展的要求，才能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的新趨勢。通過不斷提高電工等級，擴(kuò)大電網(wǎng)規(guī)模，智能電網(wǎng)在這個過程當(dāng)中得到了有效的發(fā)展，維護(hù)了電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定，提高了電力運(yùn)輸?shù)男剩棺冸娺\(yùn)行管理模式實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。

2 智能變電站的基本特點(diǎn)

2.1 智能變電站的優(yōu)勢

圖1 智能電網(wǎng)

智能化變電站推行數(shù)字集約化控制模式，在數(shù)據(jù)采集整理以及傳遞運(yùn)輸和數(shù)據(jù)應(yīng)用控制等多個階段得到了很好的執(zhí)行，完善了智能電網(wǎng)的要求。實(shí)現(xiàn)的主要形式基于“數(shù)字化變電站”及其高級應(yīng)用，注重可靠、安全、高級互動功能[1]。不同的設(shè)施設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)互通操作，完成電氣設(shè)備的檢修任務(wù)，隨著數(shù)字智能化的推進(jìn)，各項工作都變得簡便起來，工作效率大幅度提升，也能夠完成需要原本耗時耗力難度較大的工作，整體呈現(xiàn)出更加高水平的狀態(tài)，極大地推進(jìn)了我國變電站的發(fā)展，縮短了與國際社會之間的發(fā)展差距，擁有了邁進(jìn)國際前列的實(shí)力和底氣，是我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的又一有力佐證。

2.2 智能電網(wǎng)的詳細(xì)特點(diǎn)

智能電網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)行的設(shè)備擁有一定的自我判斷和自我問題處置的能力，可以積極響應(yīng)降低事故影響；智能電網(wǎng)具有優(yōu)化能效能力，要求多種資源即插即用，以穩(wěn)定、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)等作為目標(biāo)[2]；預(yù)測危險因素和事故隱患；加快事故反應(yīng)速度；快速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 智能電網(wǎng)的高級功能

智能電網(wǎng)具有高級分析能力，通過智能化設(shè)備輔助決策階層，理解當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行情況，提供決策佐證；并且通過智能計算得出最優(yōu)化數(shù)據(jù)模型，幫助進(jìn)行決策。以往在進(jìn)行重要決策時，主要依賴人工計算，而人力勞動則會受到較多因素的影響，如長時間工作會導(dǎo)致工作效率低下，從而影響到?jīng)Q斷的正確性和果斷性。而智能化計算則避免了這一部分的困擾，不管連續(xù)工作運(yùn)轉(zhuǎn)多長時間，都不會對其準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。

2.4 應(yīng)用智能輔助系統(tǒng)

建立變電站智能輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺，設(shè)備監(jiān)控不中斷可24小時維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，在線處理突發(fā)事故。變電站集中管理、集中診斷，管理水平提高，管理效果更加突出，管理效率提高，實(shí)現(xiàn)資源共享。同時，通信自動化技術(shù)能夠更好地完成既定規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)更加高水平的控制管理。

3 變電運(yùn)行研究

3.1 常規(guī)站的變電運(yùn)行管理模式

常規(guī)站的變電運(yùn)行管理模式要求每個崗位都需要配備獨(dú)有的班組，處理突發(fā)事故需要兩個以上的班組同時工作，才可以處理好事故，監(jiān)控室內(nèi)要有聯(lián)系工作人員，一個班組的成員人數(shù)不可以少于3人，班組之間實(shí)行三班倒的值班制度，這樣變電運(yùn)行管理模式在面對突發(fā)事故的過程中，能夠有很快的反應(yīng)速度，同時更加可靠，工作人員對于現(xiàn)場的情況比較熟悉。但是該管理模式對于工作人員數(shù)量要求較多，如果變電站的數(shù)量成倍的增長，那么需要的工作人員也將成倍的增長，并且對于專業(yè)工作人員的需求量會出現(xiàn)較大的缺口，加重了人員負(fù)擔(dān)和人工成本。而且參與到同一工作中的人員越多，工作效率實(shí)際越低，特別是變電運(yùn)行管理是一項要求較高的工作，需要精確指揮和精準(zhǔn)操作，這個時候并不適合過多的人員參與，對于管理效果的提高反而形成拖累。

3.2 集中監(jiān)控站的變電運(yùn)行管理模式

集中監(jiān)控站是由監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)控職能，根據(jù)變電站所處的位置劃分區(qū)域，設(shè)立專門的操作隊來負(fù)責(zé)專門的變電運(yùn)行管理工作。集中監(jiān)控站管理模式包括以下三種：監(jiān)控與操作運(yùn)行一體化的管理模式、監(jiān)控與操作管理分化的管理模式、監(jiān)控管理區(qū)域化的管理模式，三種管理模式各有側(cè)重，監(jiān)控與操作運(yùn)行一體化的管理模式較為適合數(shù)量不多的變電站進(jìn)行集中控制管理。

而將監(jiān)控職能與操作職能分化管理的模式，則更加方便進(jìn)行變電站內(nèi)的工作職能的劃分和工作職責(zé)的分配，工作人員的數(shù)量可以得到很好的控制，不一定在變電站數(shù)量增加的同時，需要增加工作人員的數(shù)量，也就是說能夠以較少的人手做好較多的工作量。這樣來說更加適合在大規(guī)模的變電站管理下，實(shí)現(xiàn)人員的精簡配置，優(yōu)化人力資源管理，減少人工成本[3]。

監(jiān)控管理區(qū)域化管理模式，不僅大幅度縮短了命令的傳達(dá)時間，事故的應(yīng)對速度也得到了較大的提升，但是就目前國內(nèi)的電網(wǎng)調(diào)度模式來看，并不太適合應(yīng)用該種管理模式。國內(nèi)的大環(huán)境不適合該管理模式大范圍推廣，要適應(yīng)該模式，還有很長一段路要走。

3.3 一鍵順控技術(shù)

一鍵順控技術(shù)主要是通過運(yùn)用自動控制器，進(jìn)行自動狀態(tài)識別，改變了傳統(tǒng)的人工確認(rèn)斷路器來操控的方式，改為使用新型計算機(jī)智能斷路的方式，根據(jù)狀態(tài)自動生成操作，而且在啟動速度方面實(shí)現(xiàn)了一鍵啟動。一鍵順控改造工程是電力公司實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，以及改造智能變電站的重點(diǎn)建設(shè)項目，以往煩瑣的手工操作流程被化繁為簡，由后臺計算機(jī)進(jìn)行測控，利用后臺計算機(jī)選擇狀態(tài)進(jìn)行切換，足不出戶即可完成目標(biāo)狀態(tài)的切換。在監(jiān)控室當(dāng)中，5s 內(nèi)可以完成目標(biāo)狀態(tài)的選擇，3s 內(nèi)即可完成設(shè)置，7s 內(nèi)執(zhí)行完畢回到待運(yùn)行狀態(tài)。整個反應(yīng)過程迅速，操作效率提高，有了更加充分的檢修時間，也為電力傳輸提供了更加安全的保障。因具有高速完成指令的特性，與智能變電站的要求不謀而合，這也成了這樣的技術(shù)和管理模式目前極受歡迎的根本原因。

4 基于智能電網(wǎng)對變電運(yùn)行提出的要求

隨著互聯(lián)網(wǎng)科技和信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，智能電網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為電力行業(yè)新的發(fā)展趨勢。智能電網(wǎng)融合了先進(jìn)的傳感測量和自動化控制技術(shù)以及信息通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了通信技術(shù)的高度集中，同時與電氣基礎(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了更加緊密地連接，但是智能電網(wǎng)在發(fā)展過程中，對于變電運(yùn)行管理模式有了更高的要求[4]。高科技的發(fā)展過程當(dāng)中，越來越多的使用無人化以及智能化的管理模式，監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程遙控工作站運(yùn)行成了主流，監(jiān)控系統(tǒng)更加集中以及可視化，使監(jiān)控人員的工作量大幅度的減少，在解放人手勞動力的過程當(dāng)中，又提高了工作效率和工作的精準(zhǔn)度。無人值班變電站發(fā)揮出了絕大的優(yōu)勢，減少了人力管理成本的同時還能夠創(chuàng)造更加多的收入效應(yīng)，工作人員的績效以及薪酬標(biāo)準(zhǔn)都得到了提高。

智能電網(wǎng)對于故障的反應(yīng)速度較為迅捷，在故障發(fā)生后，能夠在極短的時間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，同時具有較強(qiáng)的分析能力，在恢復(fù)正常運(yùn)行的同時能夠分析出引發(fā)故障的基本原因，同時還可以對有可能發(fā)生的事故進(jìn)行猜測，提前做好防護(hù)措施以應(yīng)對多種突發(fā)情況。當(dāng)故障發(fā)生之時，能夠及時做出反應(yīng)并且處理障礙，減少故障對電網(wǎng)的影響。

智能電網(wǎng)還具有較強(qiáng)的統(tǒng)籌規(guī)劃能力，可以幫助工作人員進(jìn)行科學(xué)的決策，實(shí)現(xiàn)高效的功能判斷。智能電網(wǎng)具有可視化，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供操作的判斷和分析依據(jù)，幫助作出合理的決策。

監(jiān)控系統(tǒng)隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展得到了創(chuàng)新發(fā)展，遠(yuǎn)程操控工作站運(yùn)行也更加的便利和安全，監(jiān)督作用得到了非常充分地發(fā)揮，幫助變電站進(jìn)行安全生產(chǎn)，能夠按時的完成生產(chǎn)目標(biāo)，同時還能夠遵循變電運(yùn)行的安全制度，將有可能發(fā)生的風(fēng)險及時做好控制和處理。工作人員在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的安全隱患之后，需要通過計劃來協(xié)調(diào)停止電力傳輸?shù)臅r間，并且給予時間用于設(shè)備檢修，但是當(dāng)調(diào)度和檢修完成一體化管理之后，工作流程得到了簡化，工作效率大幅度的提升，對于電氣設(shè)備的安全使用來說也有了更加強(qiáng)有力的保障，有效推進(jìn)智能電網(wǎng)的全面發(fā)展。

圖2 變電智能電網(wǎng)功能

5 基于智能電網(wǎng)的變電運(yùn)行管理分析

目前，電網(wǎng)逐漸朝著智能化方向轉(zhuǎn)變，并且在采用集中監(jiān)控的變電運(yùn)行管理模式當(dāng)中，體現(xiàn)出較強(qiáng)的適配性和使用價值。在智能電網(wǎng)時代，實(shí)現(xiàn)了通信技術(shù)的高度發(fā)展和信息的高度集中，成為集中監(jiān)控的強(qiáng)有力的技術(shù)支持，不再依賴于人工監(jiān)控，而是更多的采用自動化和無人監(jiān)控的方式，極大地提高了工作的效率，同時工作效果也得到了大幅度的提升。

在常規(guī)模式下，如果發(fā)生故障，首先由工作人員通知檢修任務(wù)，然后再進(jìn)行檢修計劃的安排，以及后續(xù)的檢修情況跟進(jìn)等，處理一個故障需要花費(fèi)較多的時間，導(dǎo)致電力設(shè)備在這過程中得不到及時的處理，有可能對電網(wǎng)的整體安全造成極大的威脅。如果能夠在發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的同時，就將其交給專業(yè)的設(shè)備檢修工作人員來進(jìn)行維護(hù)，可以減少設(shè)備處于不良運(yùn)行狀態(tài)的時間，對于設(shè)備的使用壽命來說也是維護(hù)的好方法，設(shè)備的運(yùn)行效率也不會受到較大的影響，對于工作人員來說，不必要的工作量得到了減少，在人員分工安排方面，更加的精簡。

監(jiān)控中心發(fā)出調(diào)度指令，操作人員接收指令并執(zhí)行，監(jiān)控中心遙控操作一次設(shè)備，二次設(shè)備操作通過調(diào)度指令安排給操作隊，完成設(shè)備現(xiàn)場操作，方式比較傳統(tǒng)。智能電網(wǎng)大范圍采用調(diào)控一體的運(yùn)行管理模式，將調(diào)度和監(jiān)控中心的有關(guān)職能進(jìn)行合并，調(diào)度人員完全負(fù)責(zé)所有的變電運(yùn)行操作，既能夠發(fā)放指令又能實(shí)現(xiàn)遙控操作，減少了中間的多余環(huán)節(jié)，反應(yīng)速度和工作效率均有較大提升。

電氣設(shè)備的維護(hù)和檢修則由專業(yè)的檢修人員來負(fù)責(zé)，檢修隊伍由原來的操作人員以及維修隊伍和自動化隊伍組建而成。調(diào)控一體化的變電運(yùn)行管理模式能夠減少崗位上的工作人員的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了工作內(nèi)容的精簡以及工作效率的提高，同時工作過程當(dāng)中的安全性也得到了更好的保障。在遇到突發(fā)事故和故障的過程中，能夠更加快速地進(jìn)行反應(yīng)，特別適合異常緊急事故的處理。由于該模式融合了調(diào)度與變電運(yùn)行兩方面的內(nèi)容，因此對工作人員的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求，所有的電氣設(shè)備的維護(hù)人員都需要聽從調(diào)度人員的指令，所以在調(diào)度人員的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)方面也要不斷提升，電力系統(tǒng)采取該模式后的反應(yīng)速度得到了較大的提高，這也是行業(yè)簡便創(chuàng)新管理模式的積極影響。

6 結(jié)語

目前，我國正在不斷地尋求朝著智能電網(wǎng)過渡的方式和方法，電網(wǎng)不斷地朝著現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展。本文通過分析得知，實(shí)行集中監(jiān)控可以更好地實(shí)施變電運(yùn)行管理，未來在智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢下，采用調(diào)控一體化的管理模式將成為主流，相對應(yīng)的工作人員的技能水平也需要不斷地提高，才能更好地落實(shí)全新的變電運(yùn)行管理模式。