“集控站+無人值守”變電運維模式的設(shè)計與實現(xiàn)

孫嘉寶，張 恒

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000）

我國電力系統(tǒng)改革持續(xù)深化，使電網(wǎng)得到了迅速發(fā)展，很多電力公司均實施了無人值守變電運維模式，從而提高了工作效率，減少了人力，繼而得到更高的經(jīng)濟效益。不過，這種變電運維模式在運行中出現(xiàn)了一些不良問題，造成變電運維管理不當(dāng)，從而帶來了運維管理弊端。故而，為了有效提升變電運維管理水平，解決減少人員、提升工作效率、提高勞動生產(chǎn)率的問題，電網(wǎng)需要適時推進變電運維模式創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)“集控站+無人值守”運維模式。

1 無人值守變電運維管理模式的弊端

1.1 操作巡視和處理有隱患問題

在進行變電操作巡視處理的過程中，本身有相關(guān)隱患問題，在變電運維管理過程中結(jié)合無人值守管理模式，會導(dǎo)致所存在的隱患增大，繼而帶來更大的問題。例如，無人值守以前，設(shè)備管理工作人員僅需要對自己承擔(dān)的變電站中的設(shè)備加以巡視與操作?？墒?，在無人值守模式下，相關(guān)信息會有所累積，而且使用該種管理模式，信息巡視與處理過程中的有關(guān)方法并非完整的，會阻礙變電站正常運行，對提高變電運維管理效率毫無益處。[1]

1.2 監(jiān)管與維護不足

雖然運用無人值守變電運維管理模式可以保證變電站提高工作效率，是比較先進的運維管理模式，與此同時，當(dāng)無人值守這一基本概念誕生以后，大多數(shù)從事有關(guān)工作的人對無人值守變電運維管理模式知之甚少，故而在工作過程中進行得比較困難，難以推進工作進度，導(dǎo)致工作效率下降，于后續(xù)的監(jiān)督與維護方面缺乏大力的支持，致使無人值守變電管理運維范圍以及程度都不能得到有效擴大和提升。

1.3 運維質(zhì)量仍需提升

變電站系統(tǒng)并非單獨的個體，必須要不同的設(shè)備進行協(xié)調(diào)方可確保變電站系統(tǒng)順利運行。

現(xiàn)如今，很多無人值守變電站均有設(shè)備標識牌不清晰、消防安全有待提升等情況。在遭遇上級檢查的時候，突擊治理的現(xiàn)象常有發(fā)生。如此很容易看出，這是由于運維工作人員工作較多且復(fù)雜，不過均是不仔細所造成的，很多運維人員不但需要做好簡單的設(shè)備倒閘操作，還需要加強運維和基礎(chǔ)資料管理等主要運維工作，再者，還需要增強變電日常環(huán)境管理、安全維護工作等。相關(guān)人員分工模糊，導(dǎo)致運維質(zhì)量受到了負面影響。[2]

1.4 模式本身有缺陷

由于無人值守變電運維管理模式在我國運用發(fā)展較晚，如此一來就導(dǎo)致部分基礎(chǔ)的工作無法貫徹落實到位，例如，無人值守變電運維管理過程中必須要有最新的技術(shù)作為重要支撐，但是當(dāng)前的設(shè)備并不能完全開展程序操作，大部分工作依舊需要人工加以輔助才行。另外，在這之中，較多的設(shè)備設(shè)施操作程序不連貫，缺乏緊密性，致使部分支持變電站的計算機不具備較為完整的功能。

2 變電運維新模式的優(yōu)勢分析

2.1 提升安全水平

對電力監(jiān)控而言，“集控站+無人值守”變電運維模式對電力監(jiān)控十分仔細，可以發(fā)覺很多日常人工監(jiān)測很難發(fā)覺的細枝末節(jié)，對處理電力安全問題事實上是一個很大的進步和提升，可優(yōu)化升級集控站管理功能、提升業(yè)務(wù)能力、加強支撐手段，提高設(shè)施設(shè)備監(jiān)督控制強度、促使生產(chǎn)信息化程度加深、增加運維管理細度、強化團隊建設(shè)力度，確保電網(wǎng)設(shè)備可以安全有效運行。[3]

2.2 新模式更高效

傳統(tǒng)無人值守變電站是通過電力調(diào)控中心監(jiān)督管理控制的，監(jiān)控發(fā)覺變電站設(shè)備不正常以后，及時告知運維站工作人員，繼而由運維工作人員到變電站仔細檢查設(shè)備設(shè)施情況，讓監(jiān)控管理模式變得愈發(fā)復(fù)雜，與此同時對處理問題并不高效，而新模式能夠減少中間時間，推動多維聯(lián)合遠方巡視，促使現(xiàn)場工作遠程監(jiān)控，主要設(shè)備和輔助設(shè)備遠程操控，認真檢修工作遠程許可，增強電網(wǎng)設(shè)備運維效率。

2.3 安裝簡單、管理優(yōu)化

“集控站+無人值守”運維模式具有安裝簡單且管理優(yōu)化的優(yōu)點，可以及時收集到設(shè)備運行狀態(tài)有關(guān)信息，可以正確判斷出設(shè)備工作運行情況，可以大大提高運維工作人員設(shè)備感知力，可以提高不足之處發(fā)現(xiàn)能力、應(yīng)急處理問題的能力、狀態(tài)管理監(jiān)控的能力、預(yù)警的能力，不但可以節(jié)約物資和人力，還可以充分發(fā)揮出全面防治的效果，有著傳統(tǒng)變電運維模式所不具備的獨一無二的優(yōu)勢。[4]

3 運維模式設(shè)計原則及其設(shè)計和實現(xiàn)對策

3.1 變電運維新模式設(shè)計原則

要想提升電氣自動化水平，確保電網(wǎng)穩(wěn)定、安全、順利運行，就要構(gòu)建電網(wǎng)電氣調(diào)度和集中監(jiān)控系統(tǒng)，嚴格監(jiān)督和控制廠區(qū)變電站和斷路器站，加強電網(wǎng)運行安全、提升事件處理實時性、保證事故迅速復(fù)原，提升供電系統(tǒng)運行質(zhì)量與自動化水平。（1）變電所自動化系統(tǒng)需要將各方面集于一體，如保護、監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理、防誤操作等，軟件配置和硬件配置使用當(dāng)前國內(nèi)、國外主流產(chǎn)品；同時需要以計算機硬件、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、模塊化軟件等構(gòu)成完整的系統(tǒng)。（2）用電氣調(diào)度系統(tǒng)對廠區(qū)每一個變配電所電氣系統(tǒng)加以嚴格監(jiān)督和控制，同時擁有遙信、遙控等遠動功能。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計涵蓋了多個層次，即硬件層、平臺層、操作層、應(yīng)用層，其中，硬件層就是不同的硬件平臺，其應(yīng)用大多普及化，其實踐操作架構(gòu)于RISC 體系或者是CISC 體系結(jié)構(gòu)上，是以計算機操作進行的，比方說不同的硬件設(shè)備，如：IBM 硬件設(shè)備、PC 硬件設(shè)備等。[5]操作層就是現(xiàn)階段使用的主流操作系統(tǒng)，比方說常見的就是Tru64UNIX、HP-UX 等操作系統(tǒng)。平臺層就是結(jié)構(gòu)體系的核心構(gòu)成部分，關(guān)鍵是以公共服務(wù)、集成和數(shù)據(jù)總線這幾個部分來操作的。集成總線層是非常精密且嚴格的，需要嚴格根據(jù)國際標準實施，不但可以提供公共服務(wù)，而且在規(guī)范操作的同時也可以經(jīng)過系統(tǒng)和第三方軟件協(xié)調(diào)交互構(gòu)成融合性發(fā)展機制，而數(shù)據(jù)總線層就是基于CIM 模型發(fā)展而來的，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，除了涵蓋實時數(shù)據(jù)庫，也涵蓋了商用數(shù)據(jù)庫、中間數(shù)據(jù)庫，在這里面，商用數(shù)據(jù)庫容量最大，性能穩(wěn)定，十分安全，可以及時更新數(shù)據(jù)信息，更新過程和別的數(shù)據(jù)庫能夠保持一致性，不但可以給別的數(shù)據(jù)庫訪問提供保障，還可以促使數(shù)據(jù)訪問變得更簡單、更快捷，同時公共服務(wù)層服務(wù)比較傾向于全面發(fā)展，可以確保數(shù)據(jù)服務(wù)功能全面服務(wù)。構(gòu)建應(yīng)用層架構(gòu)于統(tǒng)一支撐平臺層中，能夠給不同類型的電力系統(tǒng)軟件提供高質(zhì)量服務(wù)。

3.3 集控系統(tǒng)功能設(shè)計

構(gòu)建集控中心，能夠減少人資，讓相關(guān)工作人員進行遠程操作，此為“集控站+無人值守”新模式實現(xiàn)的重要一步，旨在處理現(xiàn)實中面臨的各種問題。集控中心關(guān)鍵作用在于遠程遙控電力設(shè)備，比如遙調(diào)、遙測等，此為“五遙”功能，這部分功能實現(xiàn)不但能夠經(jīng)過變電站，也能獨立設(shè)置，區(qū)域范圍關(guān)鍵是以管轄區(qū)域電壓等級進行區(qū)分的，通過集中數(shù)據(jù)采集和監(jiān)督控制進行運行管理，通過遠程遙控五防閉鎖功能做好集控系統(tǒng)總體操作，值班工作人員需要使用系統(tǒng)進行監(jiān)督和控制，這樣有利于管控設(shè)備。[6]

集中控制系統(tǒng)必須要有統(tǒng)一平臺用于支撐其發(fā)展，該平臺有利于高效管理數(shù)據(jù)庫，而且也能做好歷史數(shù)據(jù)信息搜索和管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息傳遞、人機交互等服務(wù)功能。這部分應(yīng)用支撐平臺運行操作，必須構(gòu)建于計算機這一基礎(chǔ)之上，也可以使用硬件體系結(jié)構(gòu)傳遞和移植數(shù)據(jù)。除此以外，系統(tǒng)模塊化功能有利于值班工作人員搜索數(shù)據(jù)，還有對系統(tǒng)中不同需求均可以由系統(tǒng)模塊運行得以實現(xiàn)。

3.4 合理配置集控系統(tǒng)

變電運維新模式設(shè)計中，集控系統(tǒng)配置應(yīng)確保其合理性。系統(tǒng)需要涵蓋數(shù)據(jù)采集、用戶接口子系統(tǒng)等。這部分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成關(guān)鍵是分布式管理，與此同時使用開放千兆、百兆局域網(wǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。系統(tǒng)前置服務(wù)器接收數(shù)據(jù)信息以后，把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絊CADA服務(wù)器，通過該服務(wù)器進行有效處理，繼而使用廣播模式把數(shù)據(jù)同步到SCADA 應(yīng)用服務(wù)器與工作站，借此確保每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是一致的，更新數(shù)據(jù)信息，繼而做好每一項監(jiān)控和服務(wù)操作。該工作運行關(guān)鍵是經(jīng)過前置服務(wù)器四塊網(wǎng)卡達到的，差異化設(shè)備的接入口和前置服務(wù)器彼此連接在一起，涵蓋后臺交換機和SCADA 服務(wù)器等，繼而構(gòu)成對外信息交換輸出路徑。35kV 或6kV 區(qū)域變電所監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)起本站中一次設(shè)備、二次設(shè)備、第三方設(shè)備信息和數(shù)據(jù)采集處理，可以有效監(jiān)控站內(nèi)一次設(shè)備、二次設(shè)備、第三方設(shè)備情況，繼而把數(shù)據(jù)信息傳遞到電力調(diào)度中心。各變電所無需設(shè)計監(jiān)控主機，該電氣信息就能進入上級區(qū)域變電所。[7]

電氣綜合自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息上行流向：一次、二次設(shè)備；綜保裝置、變電所微機監(jiān)控系統(tǒng)、區(qū)域集控中心、動力調(diào)度；下行流向：動力調(diào)度、區(qū)域集控中心、微機監(jiān)控系統(tǒng)、綜保裝置、一次、二次設(shè)備、實施控制命令做好一次設(shè)備操作。

3.5 整體架構(gòu)設(shè)計

此次方案設(shè)計內(nèi)容涵蓋了多個部分：

1.構(gòu)建電力調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)，精準且實時采集不同變電站所運行管理需要的不同信息。分析、儲存采集的信息，同時根據(jù)管理部門相關(guān)要求和變電所運行基本要求，集中監(jiān)控變電所有關(guān)設(shè)備，保證不同變電站全部機電設(shè)備可以安全有效地運行。

2.于電力調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)平臺中構(gòu)建WEB 發(fā)布系統(tǒng)，關(guān)鍵是給領(lǐng)導(dǎo)層與別的生產(chǎn)管理部門提供生產(chǎn)實際情況、歷史數(shù)據(jù)信息等的多種功能。

3.變電站構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時在電力調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)平臺設(shè)計多媒體圖像監(jiān)控終端，進行視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠程調(diào)閱，同時和SCADA 系統(tǒng)進行視頻聯(lián)動。

4.變電站經(jīng)過微機保護和變電站監(jiān)控系統(tǒng)等的積極構(gòu)建，可以推動變電站變配電系統(tǒng)向著智能化趨勢發(fā)展。

按照電力網(wǎng)架現(xiàn)實情況，合理規(guī)劃一體化電氣調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)是三層結(jié)構(gòu)，涵蓋了電器調(diào)度系統(tǒng)、區(qū)域集控系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)。在這之中，電氣調(diào)度系統(tǒng)是重新建立的，承擔(dān)每個子站微機綜合自動化系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)采集處理，達到對供配電系統(tǒng)一次設(shè)備、二次設(shè)備的監(jiān)督和控制，實現(xiàn)電器監(jiān)控中心的共享，促使供配電系統(tǒng)運行調(diào)度管理。[8]

電氣調(diào)度監(jiān)控中心使用開放、分層分布式結(jié)構(gòu)，子站和子子站之間網(wǎng)絡(luò)借助當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)，子站和調(diào)度之間數(shù)據(jù)采集網(wǎng)構(gòu)建雙星型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)和前置服務(wù)器等使用雙機冗余配置。

電氣綜合自動化系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)電力一次設(shè)備、二次設(shè)備監(jiān)督控制與電力數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、數(shù)據(jù)交換和電力一次設(shè)備、二次設(shè)備運行、維護的關(guān)鍵樞紐，尤其是此次項目電力調(diào)度中心承擔(dān)起調(diào)度管理供配電系統(tǒng)運行與對外數(shù)據(jù)交換，是項目供配電系統(tǒng)指揮中心。

電力監(jiān)控中心承擔(dān)起完成總站和子站、子子站信息數(shù)據(jù)采集功能、集控功能、電網(wǎng)分析功能，配電自動化監(jiān)測功能，電量采集統(tǒng)計功能，完全WEB 數(shù)據(jù)整合功能，達到對供配電系統(tǒng)的一次設(shè)備、二次設(shè)備、第三方設(shè)備的監(jiān)督和控制，實現(xiàn)項目電氣監(jiān)控功能，推動供配電系統(tǒng)運行調(diào)度和管理。

4 結(jié)語

綜合以上分析可以了解到，針對調(diào)控一體化體系運行，調(diào)控中心集中監(jiān)控設(shè)備數(shù)量較多、監(jiān)控信息量比較大、發(fā)生不正常的情況較為復(fù)雜，電網(wǎng)電氣調(diào)度和集控系統(tǒng)設(shè)計，可以提升工作效率，減少人力，從而達到無人值守的目的。目前已實現(xiàn)了電氣調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)，可以對各變電所數(shù)據(jù)進行實時采集和處理，達到對總變的集中控制，可以提升系統(tǒng)自動化水平，正確判斷電網(wǎng)故障信息，減少故障處理時間，保證長時間穩(wěn)定運行，減少檢修工作量，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。