無人值守監(jiān)控技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

孫婷婷

(中國石油集團電能有限公司電力研究設(shè)計院，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

由于遠方監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，大慶油田供電公司所屬變電站值守由“少人”向“無人”管理方式的轉(zhuǎn)變，到2021年底，35座變電站實現(xiàn)了無人值守。無人值守變電站監(jiān)控技術(shù)及其管理模式已經(jīng)是油田電網(wǎng)發(fā)展的必由之路。

1 無人值守變電站發(fā)展現(xiàn)狀

從人員成本、運維車輛成本、自用電成本等方面綜合考慮，35座無人值守變電站每年節(jié)省費用可達1500余萬元。

遠方監(jiān)控中心通過計算機遠方集中監(jiān)控取代過去的每座變電站以人為主的監(jiān)控，利用無人值守變電站自動裝置采集到的數(shù)據(jù)信息和計算機的高速計算能力及邏輯判斷能力，通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對無人值守變電站各種電氣設(shè)備運行狀況的自動監(jiān)視和控制，實現(xiàn)了遙測無差錯、遙信無誤動、遙控?zé)o事故。

巡視操作隊通過推行標(biāo)準(zhǔn)化交接班、標(biāo)準(zhǔn)化巡視、標(biāo)準(zhǔn)化操作、標(biāo)準(zhǔn)化缺陷管理、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)急管理、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)管理，未發(fā)生過一起因現(xiàn)場巡視不及時、操作不規(guī)范造成的變電事故。

2 無人值守關(guān)鍵技術(shù)

實現(xiàn)變電站無人值守要解決遠方監(jiān)控中心的計算機監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱“監(jiān)控主站”)、無人值守變電站的遠動系統(tǒng)(以下簡稱“被控子站”)以及監(jiān)控主站與被控子站之間的數(shù)據(jù)通信傳輸網(wǎng)三個方面的技術(shù)問題。

2.1 遠方監(jiān)控中心建設(shè)

在實際運行過程中，基于SD-6000電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)開發(fā)的遠方監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了綜合接入容量飽和、后續(xù)無人值守變電站無法接入等問題。考慮到電網(wǎng)未來發(fā)展，經(jīng)過論證，大慶油田供電公司提出了“對遠方監(jiān)控系統(tǒng)升級，建立星火、會戰(zhàn)兩個監(jiān)控中心”方案，其監(jiān)控主站建設(shè)主要包括硬件體系建設(shè)、軟件體系建設(shè)和OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)功能的工程化應(yīng)用3個部分。星火、會戰(zhàn)兩個監(jiān)控中心采用相同的建設(shè)方案。

2.1.1 硬件體系建設(shè)

(1) 硬件配置。監(jiān)控中心硬件配置服務(wù)器柜2面，交換機柜1面，前置機柜1面，值班員工作站4個(或2個雙屏顯示)，維護工作站1個，報表工作站1個、打印機1臺；系統(tǒng)時鐘采用雙網(wǎng)配置；前置系統(tǒng)最多可接入96座變電站；星火監(jiān)控中心增加了大屏幕顯示單元，實現(xiàn)“分屏、多任務(wù)”顯示。

(2) 關(guān)鍵技術(shù)。前置數(shù)據(jù)采集使用按口值守技術(shù)監(jiān)視主備用通道，解決雙機一忙一閑問題，保證負(fù)載均衡運行高效，及時發(fā)現(xiàn)通道故障；使用前置數(shù)據(jù)保險箱技術(shù)，解決通道瞬間故障造成的數(shù)據(jù)丟失問題。

2.1.2 軟件體系建設(shè)

(1) 軟件配置。監(jiān)控中心軟件包括操作系統(tǒng)層、支撐平臺層和應(yīng)用層3個層次，其中操作系統(tǒng)層選用LINUX和WINDOWS XP操作系統(tǒng)；支撐平臺層是整個體系結(jié)構(gòu)的核心，分為集成總線、數(shù)據(jù)總線、公共服務(wù)3個部分；應(yīng)用層主要選用OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)。

(2) 關(guān)鍵技術(shù)。OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)遵循IEC 61970，IEC 61968國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信平臺和數(shù)據(jù)訪問平臺。系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、開放、接入能力強，理論上可以無限大，目前國網(wǎng)最大接入數(shù)量為300座(蘇州供電公司)，運行一切正常。

2.1.3 工程化應(yīng)用

結(jié)合油田主網(wǎng)情況，在OPEN-3000SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完成了星火、會戰(zhàn)兩個監(jiān)控中心和35座無人值守變電站的工程化應(yīng)用，繪制畫面(含間隔圖) 2106幅，主要包含以下應(yīng)用。

(1) SCADA監(jiān)控功能應(yīng)用。繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、35座無人值守變電站的主接線圖、電壓棒圖、站工況圖、地理信息圖、潮流圖以及一次設(shè)備參數(shù)錄入、數(shù)據(jù)庫鏈接；35座變電站三遙點表錄入和保護信息量導(dǎo)入等。

(2) FES前置功能應(yīng)用。繪制廠站監(jiān)視、通道監(jiān)視圖，前置參數(shù)和遙控點號錄入等。

(3) SYS系統(tǒng)功能應(yīng)用。繪制節(jié)點監(jiān)視圖、交換機狀態(tài)圖、磁盤監(jiān)視圖、應(yīng)用監(jiān)視圖等；系統(tǒng)管理、圖形管理、權(quán)限管理、責(zé)任區(qū)管理；采樣定義、公式定義、功率總加定義、電度日報月報的定義及制作；紅限值定義、告警定義和告警信息分類，變壓器檔位、主變溫度、功率因數(shù)、小電流接地BCD碼轉(zhuǎn)換等特殊公式計算等。

2.2 遠動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)建設(shè)

數(shù)據(jù)通信傳輸是實現(xiàn)遠方監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)；遠動數(shù)據(jù)通信傳輸質(zhì)量往往是制約無人值守的關(guān)鍵。星火監(jiān)控中心新建了中興SDH2.5G光端機1套，擴容泰科SDH光端機1套(由155 M升級至622 M)；會戰(zhàn)監(jiān)控中心擴容泰科SDH光端機1套(由155 M升級至622 M)，新建PCM基群復(fù)接設(shè)備1套；除南五支環(huán)外，電力調(diào)度中心、星火監(jiān)控中心、會戰(zhàn)監(jiān)控中心之間的通信已形成自愈環(huán)網(wǎng)，基本滿足遠動數(shù)據(jù)通信傳輸要求。關(guān)口變電站采用“雙發(fā)雙收”方式，數(shù)據(jù)同時上送調(diào)度中心和兩個監(jiān)控中心；其他非關(guān)口變采用“一發(fā)雙收”方式，先由無人值守變電站上送數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心整體打包轉(zhuǎn)發(fā)給電力調(diào)度中心。

2.3 無人值守變電站遠動系統(tǒng)建設(shè)

該供電公司管轄變電站的遠動系統(tǒng)主要有兩大類：一類是綜合自動化變電站的北京四方CSM系列、南瑞繼保RCS系列、新世紀(jì)DXX系列遠動裝置，另一類是常規(guī)變電站的南瑞科技FJY-3型和FZY/CAS200OR型遠動終端(RTU)。結(jié)合檢修，對具備技術(shù)條件的35座變電站遠動系統(tǒng)與遠方監(jiān)控中心的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)測試，共接入遙測量19403個、遙信量26809個、遙控量2728個，完成了計劃接入目標(biāo)的100 %。

2.4 新的運行管理模式建設(shè)

與電力調(diào)度中心、北區(qū)運行調(diào)度業(yè)務(wù)相對應(yīng)，建立星火、會戰(zhàn)2個遠方監(jiān)控中心實行集中監(jiān)控，成立星火、登峰、廣廈、會戰(zhàn)、張鐵匠5個巡檢操作隊進行分區(qū)巡檢操作，對城市中心區(qū)35座變電站實行無人值守管理。

3 存在的主要問題及優(yōu)化方向

為全面實現(xiàn)“五遙”(遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視)功能，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)達到全國一流供電企業(yè)水平，以及城市中心區(qū)35座變電站全部實現(xiàn)無人值守的目標(biāo)，還需要解決以下問題。

3.1 完善遙信問題

消弧線圈動作、直流接地，小電流接地選線、風(fēng)冷故障等信號無法通過硬接點或采用特殊定義方式上傳的，今后將采用新增測控裝置或改造風(fēng)冷控制箱等措施，采取硬接點接入或采用通信規(guī)約方式接入(必要時需加規(guī)約轉(zhuǎn)換器)。這類問題涉及的設(shè)備廠家較多，需列入改造計劃逐一加以解決。

3.2 完善遙控問題

目前對斷路器已實現(xiàn)了遠方遙控，通過對部分變電站實現(xiàn)電動刀閘改造可逐步實現(xiàn)遠方遙控功能，尤其要對操作次數(shù)較多的變電站進行刀閘電動操作機構(gòu)改造。此外，集中式故障錄波器有時發(fā)生無法遠傳現(xiàn)象，絕大多數(shù)通過重新上電啟動后即可恢復(fù)正常；實行無人值守后，現(xiàn)場重啟困難，需要改為遠方控制。

3.3 完善遙調(diào)問題

結(jié)合年度檢修，對變壓器有載分接開關(guān)遠方控制設(shè)備及其回路進行全面檢查、調(diào)試和完善，最終可全部實現(xiàn)變壓器有載分接開關(guān)遠方遙調(diào)功能。

3.4 完善遙視問題

按照規(guī)程規(guī)定，110 kV變電站應(yīng)裝設(shè)圖像安全監(jiān)視系統(tǒng)，視頻信號應(yīng)上傳至遠方監(jiān)控中心；同時應(yīng)具有與火災(zāi)和防盜報警聯(lián)動功能，并能在遠方監(jiān)控中心實現(xiàn)畫面切換。目前共有35座無人值守變電站安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但效果不理想(帶寬為2 M光纖通道)，正在通過企業(yè)智能化升級方案逐年完善光纖通道。

3.5 通信中斷問題

近些年共發(fā)生通信中斷79次，特別是會戰(zhàn)監(jiān)控中心發(fā)生多座無人值守變電站通信中斷和閃斷現(xiàn)象，調(diào)度中心處理及時，沒有造成大面積進站值守。造成通信中斷原因主要有通道故障、通信設(shè)備故障、遠動設(shè)備故障、通信規(guī)約軟件設(shè)置錯誤等，由于設(shè)備型號雜、廠家多，故障處理困難。此外，南五支線通信網(wǎng)以支鏈方式運行，不具備自愈功能，一旦出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，張鐵匠、杏北、龍河等變電站數(shù)據(jù)無法上傳，存在較大隱患，已將其改造列入中油電能公司的智能化升級方案當(dāng)中，盡快形成通信環(huán)網(wǎng)運行。

3.6 完善系統(tǒng)功能問題

考慮到智能化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，Web功能模塊將增設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)，以便管理者通過計算機即可登錄監(jiān)控系統(tǒng)瀏覽查詢，隨時掌握電網(wǎng)運行情況。

3.7 移動變實現(xiàn)遠方監(jiān)視功能問題

目前，油田掛網(wǎng)運行的移動變電站有50座左右，考慮充分利用星火、會戰(zhàn)兩個監(jiān)控中心的現(xiàn)有條件，通過無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對移動變“遙測、遙信”遠方監(jiān)視，強化運行管理，必要時增加周界防范報警系統(tǒng)或圖像安全監(jiān)視系統(tǒng)。

3.8 無人值守模式下運行管理問題

要細化完善規(guī)程制度建設(shè)。修訂完善公司運行規(guī)程、巡視操作規(guī)程及其相關(guān)配套的管理制度，從規(guī)程制度上保障變電站無人值守的工作順利開展。

要注重運維人員素質(zhì)能力提升。隨著監(jiān)控系統(tǒng)的不斷升級，對監(jiān)控人員、巡視操作人員及通信自動化專業(yè)維護人員的技術(shù)能力提出了更高要求，將通過強化技術(shù)培訓(xùn)、大力推行標(biāo)準(zhǔn)化等辦法全面提升運維人員技術(shù)能力。

4 結(jié)束語

大慶油田供電公司依靠科技進步實現(xiàn)了遠方監(jiān)控系統(tǒng)升級，提升了電網(wǎng)運行管理水平和安全可靠性。隨著電動刀閘改造、集控“五遙”的投入，可大面積實現(xiàn)集控化操作管理，提升公司人力資源利用率和勞動生產(chǎn)率，降低運行成本和建設(shè)成本，實現(xiàn)減人增效目標(biāo)。