無人值守變電站的系統(tǒng)構(gòu)成及管理模式分析

勾寶亮　郭洪榮

摘要：近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)命脈的電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)已經(jīng)體現(xiàn)出越來越大的重要性。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電所管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電所的無人值守、綜合管理和安全管理是供電系統(tǒng)現(xiàn)代化的必由之路。文章對無人值守變電站的構(gòu)成及各部分功能進(jìn)行了簡介，并提出無人值守變電站管理模式。

關(guān)鍵詞：無人值守變電站；系統(tǒng)構(gòu)成；管理模式；告警管理；系統(tǒng)監(jiān)視功能

中圖分類號：TM531 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）15-0012-02

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，作為國民經(jīng)濟(jì)命脈的電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)已經(jīng)體現(xiàn)出越來越大的重要性。在現(xiàn)代化的供電系統(tǒng)中，變電所管理的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動化是電力發(fā)展要求的必然趨勢，變電所的無人值守、綜合管理和安全管理是供電系統(tǒng)現(xiàn)代化的必由之路。

一、無人值守變電站的構(gòu)成

無人值守變電站遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理系統(tǒng)及多個無人值守變電站監(jiān)控單元組成。

無人值守變電站遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理系統(tǒng)監(jiān)控中心設(shè)在電力調(diào)度中心內(nèi)。監(jiān)控中心和無人值守變電站監(jiān)控單元之間的傳輸采用光纖通訊方式。無人值守變電站內(nèi)監(jiān)測模塊如智能數(shù)據(jù)采集儀、智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器、蓄電池組監(jiān)測儀等和無人值守變電站監(jiān)控單元之間的傳輸采用專用數(shù)據(jù)總線的通信方式，物理接口采用RS485/RS422、RS-232C和PS-232C等。

目前運(yùn)行的無人值守變電站大致有兩類：

其一，為大型的區(qū)域變電站，用于給某個區(qū)域進(jìn)行輸、配電服務(wù)。該類變電站，布局分散、分布較廣，不利于現(xiàn)場管理。

其二，為大型企業(yè)為滿足自己的生產(chǎn)及發(fā)展需要所建立的企業(yè)自備性變電站。該類變電站的無人值守站較為集中，但因負(fù)載類型較為復(fù)雜，不利于現(xiàn)場的運(yùn)行管理。

二、無人值守變電站的監(jiān)控系統(tǒng)

隨著科技的進(jìn)步，變電站的開關(guān)設(shè)備及綜合保護(hù)系統(tǒng)都得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。如新型的六氟化硫開關(guān)、真空斷路器代替了老式油開關(guān)、繼電保護(hù)系統(tǒng)的革新等，這些都為變電站的無人值守奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）系統(tǒng)的構(gòu)成

系統(tǒng)由安裝于各個開關(guān)柜上的綜合保護(hù)裝置、直流屏監(jiān)控裝置、模擬屏、智能電度表、小電流接地選線裝置、GPS時(shí)鐘校對裝置、通訊管理單元及后臺控制系統(tǒng)等構(gòu)成，如圖1所示。

（二）性能管理

1．監(jiān)控中心、監(jiān)控單元能以圖文的形式顯示其監(jiān)測區(qū)域以及其監(jiān)測范圍內(nèi)的全部被監(jiān)測對象的工作狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)的畫面。

2．監(jiān)測系統(tǒng)的報(bào)表生成功能可產(chǎn)生規(guī)定的各種統(tǒng)計(jì)分析資料、圖表、報(bào)表、機(jī)歷卡、交接班日志、派修工單等，系統(tǒng)能根據(jù)各種運(yùn)行數(shù)據(jù)自動生成運(yùn)行記錄，記錄電路、設(shè)備運(yùn)行情況。運(yùn)行記錄中說明了各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，包括正常運(yùn)行、正常停機(jī)、故障告警、越限告警等。

3．通過綜合保護(hù)設(shè)施，對變電站的開關(guān)柜遠(yuǎn)方操作分、合操作。減少現(xiàn)場操作，降低值班人員現(xiàn)場工作量，提高工作效率及安全系數(shù)。

4．具備微機(jī)閉鎖、五防功能，避免值班人員遠(yuǎn)方誤操作。

（三）告警管理

1．告警等級的劃分。緊急告警：已經(jīng)危及設(shè)備及整個系統(tǒng)安全，引起系統(tǒng)電路全程中斷，必須立即處理的告警。重要告警：被監(jiān)測設(shè)備部分故障，但電路尚可運(yùn)行的告警。一般告警：可能影響設(shè)備及通信安全，引起電路傳輸質(zhì)量下降，需要安排時(shí)間處理的告警。

2．告警功能要求。無論監(jiān)測系統(tǒng)處于任何圖文界面，均能自動提示告警，顯示并打印告警信息。所有告警在主控臺上一律采用可視、可聞聲光告警信號。三級告警信號采用三種不同的顯示顏色和告警聲響和語音。告警確認(rèn)功能：告警發(fā)生后，操作人員可在任何圖文界面按下確認(rèn)鍵，關(guān)閉告警聲響，停止燈光閃爍（不關(guān)閉），故障排除后，恢復(fù)原色。緊急告警發(fā)生時(shí)，通過聲音及顏色變化閃爍向相關(guān)人員發(fā)出告警信息；故障排除后，自動解除聲光告警。甚至可以通過網(wǎng)絡(luò)和無線通訊，向值班員的移動通訊裝置發(fā)送報(bào)警及報(bào)警解除的信息。

3．告警門限值設(shè)定。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況由系統(tǒng)管理員對告警的門線值進(jìn)行設(shè)置。其他人員受限。

（四）信息處理

1．周期性地采集各監(jiān)測模塊如機(jī)載設(shè)備電源數(shù)采單元、微波數(shù)采設(shè)備、協(xié)議轉(zhuǎn)換器傳送來的各類信，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲、顯示、打印。無人值守的變電站可不設(shè)顯示打印設(shè)備，但具備接入便攜式計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)操作的功能，實(shí)時(shí)、主動地向監(jiān)控中心發(fā)送狀態(tài)改變或告警信息及相應(yīng)數(shù)據(jù)。

2．具有統(tǒng)計(jì)轄內(nèi)各監(jiān)測數(shù)據(jù)每小時(shí)的最大值、最小值和平均值，并將這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定時(shí)（主動，每小時(shí)一次）或按要求（被動）上傳到監(jiān)控中心的功能。

3．具有數(shù)據(jù)存儲功能，告警數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)能保存至少一年。

（五）系統(tǒng)時(shí)鐘校正

在監(jiān)控中心安裝GPS時(shí)鐘自動校對系統(tǒng)，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，系統(tǒng)能10秒內(nèi)完成時(shí)鐘統(tǒng)一。直接修改中心主控臺系統(tǒng)時(shí)鐘，系統(tǒng)能在24小時(shí)內(nèi)自動完成整個時(shí)鐘校準(zhǔn)。

三、無人值守變電站的視頻監(jiān)視系統(tǒng)

圖像監(jiān)控系統(tǒng)將變電站的各被監(jiān)視點(diǎn)，如主控制室全貌、設(shè)備情況、斷路器、隔離刀閘現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)等通過遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，對無人值班站可減少巡檢人員工作強(qiáng)度，彌補(bǔ)變電站取消運(yùn)行人員直觀性不強(qiáng)的弱點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)對變電站的安全、保衛(wèi)工作、火警進(jìn)行監(jiān)視，以提高變電站安全運(yùn)行水平。

（一）系統(tǒng)的組成

按功能共分三個子系統(tǒng)：前端信號采集處理子系統(tǒng)、信號傳輸子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視子系統(tǒng)（如圖2所示），其中：

前端信號采集處理子系統(tǒng)主要包括：1～4路網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)動環(huán)主機(jī)、半球、快球及一體化攝像機(jī)、各種報(bào)警探測器、動環(huán)門禁系統(tǒng)等。

信號傳輸子系統(tǒng)主要包括：各種傳輸線纜、光纜、10/100M交換機(jī)等通信傳輸模塊。

遠(yuǎn)程監(jiān)視子系統(tǒng)包括：電力調(diào)度監(jiān)控中心安裝銀盤錄像機(jī)、控制單元。

（二）系統(tǒng)監(jiān)視功能的實(shí)現(xiàn)

在變電站設(shè)置球機(jī)以觀察整個站的總體狀況，如在大門出入口設(shè)置攝像機(jī)觀察整個通道人員的進(jìn)出情況，在樓通道處設(shè)置攝像機(jī)以觀察整個通道人員的進(jìn)出情況，在開關(guān)室內(nèi)設(shè)置攝像機(jī)觀察各路開關(guān)的通斷狀態(tài)，通訊及監(jiān)控室設(shè)計(jì)球機(jī)以觀測直流屏等重要設(shè)施，在電容室內(nèi)設(shè)置攝像機(jī)以觀察主要電容設(shè)備，在高壓室內(nèi)設(shè)置球機(jī)以觀察高壓開關(guān)情況，并安裝門禁、煙霧探測、紅外報(bào)警等探測、報(bào)警裝置。部分監(jiān)控場所需要安裝數(shù)據(jù)采集模塊，采集溫濕度、電壓電流等數(shù)據(jù)。

經(jīng)信號傳輸系統(tǒng)將各種信號傳至電力調(diào)度監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)。通過遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)可以對變電站的現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視的同時(shí)還可以對現(xiàn)場的監(jiān)視設(shè)備進(jìn)行控制以便于對變電站進(jìn)行全方位的監(jiān)視。硬盤錄像機(jī)可以對現(xiàn)場的監(jiān)視情況進(jìn)行記錄及回放。

四、無人值守變電站的管理

（一）運(yùn)行及維護(hù)管理

無人值守變電所是指所內(nèi)不設(shè)置固定運(yùn)行、維護(hù)值班人員，運(yùn)行監(jiān)測、主要控制操作由遠(yuǎn)方控制端進(jìn)行，設(shè)備采取定期巡視維護(hù)的管理模式。

針對無人值守變電站運(yùn)行模式，可成立集控中心站及巡視操作班。

中心站負(fù)責(zé)無人值守變電站的信號監(jiān)視、負(fù)荷監(jiān)視及電容器投切，并負(fù)責(zé)對無人值守變電站的遠(yuǎn)方遙控。中心站作為調(diào)度命令的受令人，安排各操作班執(zhí)行操作任務(wù)。中心站作為遠(yuǎn)方監(jiān)視，取代了各變電站值班員的信號監(jiān)視、負(fù)荷監(jiān)視、電容器投切等監(jiān)控職責(zé)。

操作班作為具體設(shè)備操作者和調(diào)度命令的具體執(zhí)行人，取代了各變電站值班員的操作職責(zé)和工作許可職責(zé)。變電站運(yùn)行監(jiān)視和現(xiàn)場操作由巡視操作班統(tǒng)一管理，使操作與檢修徹底分離，對于明確操作責(zé)任、規(guī)范許可人與檢修人員的行為、保證設(shè)備檢修質(zhì)量、提高運(yùn)行技術(shù)管理水平等都具有十分積極的作用。

（二）安全管理

系統(tǒng)具有完善的操作管理功能。為保證系統(tǒng)安全，使用某些功能時(shí)必須輸入密碼，經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)后方可進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行操作。操作密碼有不同等級，以限制不同人員的操作范圍。

所有被監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)的所有重要操作都有操作記錄，包括操作員、被操作設(shè)備、操作日期、時(shí)間、操作內(nèi)容等。系統(tǒng)能夠?qū)λ胁僮饔涗浘哂胁樵兘y(tǒng)計(jì)功能，所有操作記錄具有不可刪除性和不可更改性。

（三）設(shè)備管理（選用）

系統(tǒng)能記錄被監(jiān)測設(shè)備和常用備品，備件及儀表的名稱、型號、編號、購買日期、使用年限等信息并能夠進(jìn)行相應(yīng)地管理。具備系統(tǒng)配置的設(shè)備的條件組合查詢功能，能進(jìn)行設(shè)備維護(hù)派修單打印。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：勾寶亮，男（滿族），河北唐山人，唐山中潤煤化工有限公司助理工程師，研究方向：自動化；郭洪榮，女，河北唐山人，唐山中潤煤化工有限公司助理工程師，研究方向：自動化。