論變電站綜合自動(dòng)化對(duì)無人值班的促進(jìn)作用

龐宇林

隨著我國(guó)電力工業(yè)和電力系統(tǒng)的飛快發(fā)展,人們對(duì)變電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也提出了越來越高的要求,實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化,提高變電站的可控性,采用更多的遠(yuǎn)方集中控制、集中操作和反事故措施,不斷推廣并實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行無人值班,已經(jīng)成為變電站進(jìn)行全面技術(shù)改造的重中之重。然而,很多人在綜合自動(dòng)化和無人值班這兩個(gè)問題上還有著明顯的誤區(qū),認(rèn)為逐步實(shí)現(xiàn)變電站無人值班的運(yùn)行方式與實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化是密不可分的,筆者就以上問題談一談自己的看法。

對(duì)變電站來說,無人值班和有人值班是兩種不同的管理模式,它與變電站一、二次系統(tǒng)技術(shù)水平的發(fā)展,與變電站是否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沒有直接關(guān)系。一、二次設(shè)備可靠性的提高和采用先進(jìn)技術(shù),可以為無人值班提供更為有利的條件,但不是必須具備的條件。

早在二十世紀(jì)四五十年代,無人值班已經(jīng)在我國(guó)一些大城市實(shí)行,例如上海、廣州、天津等城市,對(duì)一些不是很重要的35 kV變電站實(shí)行無人值班,平時(shí)把變電站的門鎖起來,一旦出現(xiàn)故障,保護(hù)跳閘停電,則用戶會(huì)用電話或其他方式要求供電局去檢修,恢復(fù)供電。供電局在確認(rèn)停電事故后,便派出檢修人員去查找并修復(fù)故障,恢復(fù)供電。這種無人值班變電站的一、二次設(shè)備與有人值班變電站完全一樣,沒有任何信號(hào)送往調(diào)度室。其一、二次設(shè)備的運(yùn)行工況如何,只能由檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)后才能知道,因此這類無人值班只適用于重要性不高的變電站。

到了六七十年代,由于遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,變電站開始應(yīng)用遙測(cè)、遙信技術(shù),從而進(jìn)入了遠(yuǎn)方監(jiān)視的無人值班階段。這時(shí),在調(diào)度中心,調(diào)度人員可以了解到下面無人值班變電站的運(yùn)行工況,這比起無四遙功能的無人值班站來說,已經(jīng)有了一定的先進(jìn)性。但是,這個(gè)階段的遙測(cè)、遙信功能還是很有限的,例如遙信只傳送事故總信號(hào)和一些開關(guān)位置信號(hào)。值班員通過事故總信號(hào)知道變電站發(fā)生故障,可及早派人到變電站或線路尋找故障和進(jìn)行檢修,這對(duì)及早恢復(fù)供電無疑是很有好處的。相對(duì)無四遙功能的無人值班站來說,是一個(gè)進(jìn)步,但是,如果要對(duì)開關(guān)進(jìn)行操作,還必須到變電站現(xiàn)場(chǎng)才行。

八十年代中后期以后,隨著微處理器和通信技術(shù)的發(fā)展,利用微型機(jī)構(gòu)成的遠(yuǎn)動(dòng)裝置(簡(jiǎn)稱RTU)的功能和性能有了很大提高,具有遙測(cè)、遙信和遙控功能,有的還具有遙調(diào)功能,這使無人值班技術(shù)又上了一個(gè)新臺(tái)階。

經(jīng)過幾十年的努力,電網(wǎng)裝備技術(shù)和運(yùn)行管理水平及人員素質(zhì)都有了很大提高,一次設(shè)備可靠性提高,遙控技術(shù)逐步走向成熟。特別是八五期間,全國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化振興綱要的實(shí)施,電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、實(shí)用化工作的開展取得了很好的經(jīng)驗(yàn),為全國(guó)特別是中心城市開展無人值班工作奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。因此,1995年國(guó)家電力調(diào)度通信中心要求現(xiàn)有35 kV和110 kV變電站,在條件具備時(shí)逐步實(shí)現(xiàn)無人值班,新建變電站可根據(jù)調(diào)度和管理需要以及規(guī)劃要求,按無人值班設(shè)計(jì)。近些年的實(shí)踐證明,變電站實(shí)現(xiàn)無人值班有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,特別是提高了運(yùn)行的可靠性,減少人為事故,保障系統(tǒng)安全,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低了建設(shè)成本,推動(dòng)了電力行業(yè)的科技進(jìn)步。

由上述分析可見,變電站無人值班和綜合自動(dòng)化是不同范疇的問題。變電站有人值班和無人值班是變電站運(yùn)行管理采用“當(dāng)?shù)亍边€是“遠(yuǎn)方”兩種管理模式選擇哪一種的問題;而變電站綜合自動(dòng)化是指變電站的技術(shù)水平問題。兩者表面看來沒有直接的關(guān)系。采用常規(guī)的二次設(shè)備,沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,只要有RTU遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備,便可以實(shí)現(xiàn)無人值班。但變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高,對(duì)無人值班無疑起到很大的推動(dòng)作用,它可以明顯地提高無人值班變電站運(yùn)行的可靠性和技術(shù)水平,必須建立在高可靠性、高技術(shù)水平的基礎(chǔ)上。變電站綜合自動(dòng)化可以適應(yīng)這種高的要求。用于與常規(guī)二次設(shè)備配合的RTU遠(yuǎn)動(dòng)裝置對(duì)模擬量的采集,一般是通過變送器采樣,對(duì)繼電保護(hù)信息的采集是通過信號(hào)繼電器的輔助觸點(diǎn),連接電纜多,因此采集的信息量往往受到限制,而變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以提供更豐富的信息,它不僅能完成常規(guī)RTU的全部功能,而且由于各子系統(tǒng)幾乎都是由微處理機(jī)構(gòu)成的,因而可以實(shí)現(xiàn)資源共享。因此,實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的變電站,一般不必配置單獨(dú)的RTU,而是由系統(tǒng)所采集的模擬量和開關(guān)狀態(tài)信息,通過通信管理單元直接送往調(diào)度,對(duì)于繼電保護(hù)動(dòng)作信息的采集,可以由各微機(jī)保護(hù)單元,將動(dòng)作信息通過綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)送給通信管理單元再送給調(diào)度,并由通信管理單元轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行調(diào)度下達(dá)的命令。由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)間通過網(wǎng)絡(luò)連接,既減少了彼此間的連接電纜,簡(jiǎn)化了設(shè)備,又可以傳送更多的信息。更為突出的特點(diǎn)是可將各微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)和各自動(dòng)裝置的定值送往調(diào)度端,上級(jí)調(diào)度也可對(duì)其修改定值,而且綜合自動(dòng)化系統(tǒng)還能將二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障自診斷的信息向調(diào)度主站報(bào)告,這些都是常規(guī)的變電站沒有辦法達(dá)到的。從國(guó)內(nèi)外變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程來看,其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分布式、分層分布式。目前,最為流行、受到廣大用戶歡迎的是分層分布式與集中相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)將間隔層配電線路的保護(hù)和測(cè)控單元做在一起,就地分散安裝在開關(guān)柜內(nèi)或其他一次設(shè)備附近。各間隔單元的設(shè)備互相獨(dú)立,僅通過光纖或網(wǎng)絡(luò)電纜由站控機(jī)進(jìn)行管理和交換。而高壓線路保護(hù)和主變壓器保護(hù)裝置等則采用集中組屏的方式。以上結(jié)構(gòu)的配置在目前來看已經(jīng)達(dá)到了很高的自動(dòng)化程度,相對(duì)應(yīng)的變電站也已經(jīng)完全具備了無人值班的條件。因此,在投資允許的情況下,采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅可以全面提高已有無人值班變電站的技術(shù)水平,提高其可靠性,對(duì)于未實(shí)現(xiàn)無人值班的變電站,可以促進(jìn)其減少維護(hù)工作量,減少值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,最終達(dá)到增效減人的目標(biāo)。

無人值班變電站是電力企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),對(duì)有人值班變電站進(jìn)行無人值守改造,要最大可能地利用原有的二次設(shè)備,所需投資較低,變電站占地面積較小,可靠性高,任一部分設(shè)備有故障時(shí),只影響局部,可擴(kuò)展性和靈活性高。近年來,大規(guī)模集成電路和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,給變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)水平的提高注入了新的活力,變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。

[1] DL/T 769-2001,電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2] DL 5003-1991,電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] DL/T 5103-1999,35 kV～110 kV無人值班變電所設(shè)計(jì)規(guī)程[S].