大集控運行模式探索與實踐

王振偉

(上海市電力公司超高壓輸變電公司,上海 200063)

近年來,隨著國家電網公司“一特四大”戰(zhàn)略深入推進,電網發(fā)展方式發(fā)生了深刻變化,以交直流特高壓輸電系統(tǒng)為特征的現代化大電網已經基本形成,因此對公司生產管理方式提出了集約化、精益化、標準化和專業(yè)化要求,構建集約、高效的大生產體系的時機已經成熟[1]。

上海市電力公司超高壓輸變電公司(以下簡稱超高壓公司)作為我國超大型電網超高壓輸變電企業(yè)之一,必須重新思考自身的戰(zhàn)略定位,與時俱進,改進生產管理方式[2]。

大電網安全生產和運行管理水平是超高壓公司核心能力的重要體現。根據上海電網發(fā)展規(guī)劃,至2020年,超高壓公司所管轄的變電站數量將翻1倍。為適應大電網發(fā)展的要求,應積極探索新型智能化運行管理模式[3]。

1 傳統(tǒng)集控運行模式的不足之處

超高壓公司2000年開始實行220 kV集控站管理模式,至2009年,公司負責管理的變電站在數量上翻了1倍,變電容量、管轄設備、運行管理和運行工作量都有大幅增長,而運行人員數量卻基本沒有明顯增加。220 kV變電站集控模式的建立,推動了企業(yè)管理集約化,較大幅度地提高了運行人員的綜合素質。但是,隨著電網發(fā)展方式的深刻變化和新技術的飛速發(fā)展,這種傳統(tǒng)集控運行模式的不足之處日益凸顯。主要表現在以下幾個方面:

(1)超高壓公司應急管理水平難以適應電網發(fā)展水平 由于220 kV集控站與500 kV變電站彼此孤立,且缺乏生產指揮中心,這些變電站在運行管理層面上近似信息孤島。一旦電網異常或發(fā)生事故,變電站缺乏足夠的技術支撐,難以對緊急狀況進行快速分析和應對,不利于公司的應急搶修安排。另一方面,對電網事故異常處理的要求越來越高,如華東網調要求變電站發(fā)生故障后5m in之內必須匯報故障基本情況。

(2)500 kV變電站自動化系統(tǒng)效能未能得到充分利用 500 kV變電站自動化系統(tǒng)配置水平,一般要高于220 kV變電站,但是由于500 kV變電站保持獨立運轉,使得自動化系統(tǒng)配置的資源,未能得到充分利用。

(3)運行人員綜合能力的提升空間有限 部分220 kV集控站站點布置相對過密,規(guī)模偏小,運行人員接觸的設備種類有限,缺乏網架意識,影響綜合素質和全局控制能力的提升。

2 大集控運行模式的主要特征

2.1 分區(qū)集控

大集控運行模式采用分區(qū)集控,即按區(qū)域劃分,由不同電壓等級(220 kV與500 kV)變電站組成的混合型集控模式。分區(qū)常以某個500 kV變電站為分控中心,集控電網分區(qū)內所有500 kV與220 kV變電站(總數為20個左右)。

與分層集控模式(按電壓等級劃分集控站)相比,分區(qū)集控模式具有地域范圍緊湊、500 kV和220 kV變電站同步標準化建設、有利于培養(yǎng)運行人員網架意識等優(yōu)點。當然,還需要解決不同電壓等級變電站運行人員的交叉培訓、調度關系調整等問題。

2.2 分控中心+運維站

各分區(qū)采用分控中心加運維站的模式。

分控中心的設置,主要遵循以下3個原則:①優(yōu)先考慮設置在500 kV變電站;②如果分區(qū)內500 kV變電站條件有限,則可暫時設置在現有某個220 kV集控站;③設置在分區(qū)地理中心附近的變電站。

分控中心全面負責分區(qū)所有受控站的運行監(jiān)盤、遠程操作、運行轉發(fā)令、應急事故處理和周邊直管的若干座受控站的日常運行工作。

在各分區(qū)布置若干個運維站(網格點),運維站的運行人員負責網格點內各變電站現場倒閘操作、事故處理、安全許可、設備驗收、設備巡視和運行維護等[3]。網格點的選址,應綜合考慮網格點至附近受控站的路程、網格點在網架中的重要地位、設備狀況、異常和事故發(fā)生概率等因素。

2.3 生產指揮中心

為實現超高壓公司層面上的生產統(tǒng)一指揮、分級管理、區(qū)域控制,提高事故異常情況下的快速決策和處理響應能力,需加快構建生產指揮中心。生產指揮中心實現對電網運行信息和生產管理信息的實時、全面和詳細的監(jiān)視。

電網運行信息的監(jiān)測對于超高壓公司應急管理能力的提高十分重要。電網運行信息分實時和準實時兩類。實時信息包括開關設備的分合,開關設備的狀態(tài)信息,保護裝置的啟動、告警和自檢,系統(tǒng)潮流等。準實時信息包括保護裝置在電網發(fā)生擾動和事故等情況時的動作保護、波形文件,電能表數據等。

生產管理信息的監(jiān)控是超高壓公司實施合理高效生產調度的重要基礎。生產管理信息監(jiān)控,主要指通過視頻監(jiān)控系統(tǒng),實施變電站生產過程中的人、材、物狀態(tài)實時監(jiān)控。生產調度包括生產計劃編制、停復役申請、轉發(fā)操作任務和接受消缺請求等。

3 大集控運行模式的關鍵技術

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)報警信息優(yōu)化

3.1.1 現狀與本質

現有變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)大多采用高質量硬件,可靠性和處理能力均有大幅提高,但實際應用效果并不理想。例如:當系統(tǒng)發(fā)生復雜故障時,大量不重要和不必要的信息給運行人員帶來沉重負擔,影響其正確判斷,延誤事故處理時間[4]。

在大集控運行模式下,各個分控中心要接入20個左右變電站,生產指揮中心則會接入上百個變電站。

隨變電站接入數量的增多,上述問題將越發(fā)突出。要解決此問題,還需追本溯源,區(qū)分生產指揮中心(分控中心)和調度中心的工作職責,正確把握變電運行工作特點,然后從技術上對變電站監(jiān)控系統(tǒng)報警信息進行優(yōu)化。

調度中心與生產指揮中心(分控中心)的SCADA系統(tǒng),雖在功能上部分重合、兼容,但在應用、需求和目標上存在較大區(qū)別。電網調度更多關注的是系統(tǒng)潮流、有功無功平衡、調峰及負荷控制、事故及緊急情況下電網的穩(wěn)定控制策略等。生產指揮中心(分控中心)關注的重點是站內設備的運行工況、異常或事故時對信息的快速、準確分析、處理和匯報。

3.1.2 優(yōu)化策略

生產指揮中心(分控中心)的監(jiān)控系統(tǒng)報警信息優(yōu)化策略為:上傳信息分級分類、無效信息篩選屏蔽、重要信息一鍵查詢。

信息按照優(yōu)先級不同,可分為保護出口動作、開關變位、Ⅰ級告警(指影響設備運行的告警信息,如保護裝置閉鎖、低氣壓閉鎖等)、Ⅱ級告警(指設備缺陷或需告知運行人員的,如低氣壓告警、彈簧未儲能等)、遙測越限、操作記錄、五防及系統(tǒng)運行等[5]。

無效信息分兩種,一種是真無效,如設備檢修或校驗時,會產生大量的、頻繁的變位、事件順序記錄(SOE)、保護動作或復位等,對于此類信息可采用人工置位等方法進行屏蔽;另一種是有價值但無需運行人員監(jiān)視的,可進行暫時屏蔽,留待專業(yè)技術人員日后調閱分析。

按照信息不同分類,分設不同信息窗,且確保重要信息(如保護動作)的信息窗可一鍵查詢。

3.2 狀態(tài)檢修信息平臺構建

大集控運行模式的重要目標之一,是將運行管理工作重心從值班、巡視轉向設備狀態(tài)管理和維護[3]。因此,狀態(tài)檢修符合大集控運行模式的內在需求。

3.2.1 當前狀態(tài)檢修系統(tǒng)存在的問題

(1)變電站內存在多個不同廠家的監(jiān)測系統(tǒng),這些系統(tǒng)各自為政、孤立運行,資源不能共享,形成了各個信息孤島[6]。

(2)對于大量監(jiān)測數據,缺乏有效挖掘其中有用信息的手段,狀態(tài)診斷效果不佳,檢修決策無法自動生成,大多依賴人工方式。

大集控運行模式下狀態(tài)檢修工作的目標是在提高可靠性的同時,更有效地提高設備維護的效率。加快狀態(tài)檢修的實用化進程,除了需要建立安全可靠的在線監(jiān)測系統(tǒng)之外,還必須構建狀態(tài)檢修信息平臺。

3.2.2 信息平臺的功能

(1)接收并整合不同數據庫的數據 設備在線監(jiān)測的特征量、預防性試驗的結果數據、設備的歷史運行狀況和檢修情況、設備現在的運行參數狀況等。這些數據分別來自不同的數據源,即變電站在線監(jiān)測數據庫和超高壓公司地理信息生產管理系統(tǒng)(PMS)數據庫。

信息中心應提供良好的數據整合和挖掘功能,確保可以方便、一致、交互地訪問各種可能的信息試圖(如不同變電站同一廠家的設備彼此絕緣狀況的差異等內容),幫助管理決策人員實現對數據的歸納、分析和處理,洞察數據的奧秘。

(2)智能化的故障診斷和維修決策 實現故障診斷,一方面取決于故障信息源,另一方面取決于所采用的診斷方法。常規(guī)的“以參數超限報警和閾值判斷為主”之類的方法,難以實現準確有效的故障診斷。對此,可根據設備特征量或特性參數隨時間的變化趨勢來判斷設備狀態(tài),即所謂的趨勢預測,并借助于人工智能技術,如專家系統(tǒng)、模糊邏輯等,確定具體的檢修策略。

4 大集控運行模式的初步實踐

基于上述提出的分控中心設置原則,并綜合考慮未來10年上海電網的發(fā)展規(guī)劃,設置黃渡、楊高、顧路、泗涇、遠東、靜安、虹楊七大分區(qū),并對應有7個分控中心。

2009年超高壓“大集控”方案通過了專家評審,并提交上海市電力公司總經理辦公會討論通過。2010年至2012年,超高壓公司將按照“統(tǒng)一設計、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一設備”的原則,分階段實施7個分控中心的建設。

公司多方面、多層次做好大集控的宣傳和發(fā)動工作,為各分中心大集控的順利實施打下扎實的思想基礎。2010年率先建立楊高、黃渡分控中心。目前,楊高分控中心控制樓已建設完畢,已完成以下工作:

(1)制度制定 對原有行之有效的集控運行管理經驗進行提煉,并固化成標準和制度。在此基礎上,制定分控中心操作票管理制度、倒閘操作執(zhí)行細則、工作票管理制度、監(jiān)盤作業(yè)指導書、缺陷管理制度等22個關鍵制度,并制定變電站電壓與無功管理制度、培訓管理制度等8個重要制度。完善大集控各項運行管理標準、流程和規(guī)范。

(2)過渡時期的運行管理 考慮到從傳統(tǒng)集控運行模式到大集控運行模式轉變,中間會有一段過渡期,稱之為管理型集控。管理制度的制定兼顧管理型集控模式和大集控運行模式。管理型集控站從行政管理上將人員進行合并,不改變或少改變當前生產體系結構和流程,任命原集控站站長仍為本地負責人。同時,隨著原集控站陸續(xù)并入分控中心,以往的值班制度和倒閘操作制度將相應轉變。例如:于田集控站下屬各受控站陸續(xù)接入黃渡分控中心后,對于已接入的站,其調度關系全部轉移至分控中心,而未接入的站,其調度關系仍保留在于田集控站內。

(3)人力資源開發(fā) 對分控中心人力資源進行分析和規(guī)劃,建立競崗機制,初步完成分中心人員評聘。結合大集控的實施,進行人員復合技能的培訓。分控中心均已多次組織內部500 kV和220 kV變電站人員之間的相互交流和技術培訓。加大對新技術、新設備的學習培訓和運行全過程參與,掌握好新技術、新設備。加強對外學習交流,引導和推動員工向雙師型、復合型人才發(fā)展。

5 結語

傳統(tǒng)集控運行模式在電網應急響應、資源利用、勞動生產率等方面暴露出種種不足,并已成為限制企業(yè)進一步發(fā)展的主要瓶頸。為了滿足未來電網安全生產需要和精益化生產管理要求,超高壓公司近幾年來對大集控運行模式進行了有益探索,取得了實踐成效。

[1] 國家電網公司生產技術部,國家電網公司大生產體系建設研究報告(討論稿)[R].2010,8.

[2] 王振偉.上海超高壓輸變電公司運營戰(zhàn)略探索[J].華東電力,2010(8):1269-1272.

[3] 王振偉,金紅核,殷志良.變電站運行管理模式優(yōu)化探討[J].華東電力,2008(10):52-55.

[4] 王錫生.500 k V變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)若干問題的探討[J].高電壓技術,2004(4):122-123.

[5] 李 潔,崔錦瑞.500 kV變電站報警信息和事故處理流程優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動化,2009(2):101-103.

[6] 陳海波,周建國,李紅雷,等.基于設備狀態(tài)信息化的數字化變電站初探[J].華東電力,2008(11):5-7.