變電站輔助控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析

向東 黃迪

摘要：針對(duì)現(xiàn)有智能變電站輔助控制系統(tǒng)不能較好地滿足當(dāng)前智能化運(yùn)維需求這一問題，國網(wǎng)公司逐步開展了輔助設(shè)備全面監(jiān)控試點(diǎn)工作，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)設(shè)備遠(yuǎn)程集中智能管理，提升了變電站的智慧化運(yùn)維水平。現(xiàn)對(duì)當(dāng)前500 kV變電站輔助控制系統(tǒng)功能及特點(diǎn)進(jìn)行研究，重點(diǎn)分析了輔助控制系統(tǒng)新型結(jié)構(gòu)以及監(jiān)測(cè)+預(yù)警+控制模式的體系特點(diǎn)，并對(duì)輔助系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：輔助控制系統(tǒng);無人值守變電站;一鍵順控

中圖分類號(hào)：TM63? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）04-0026-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.04.008

0? ? 引言

根據(jù)不同的電壓等級(jí)，變電站智能輔助系統(tǒng)的建設(shè)側(cè)重點(diǎn)也會(huì)有所不同。針對(duì)500 kV、220 kV變電站，設(shè)計(jì)之初為有人值守，則考慮功能主要是提供視頻分析、狀態(tài)監(jiān)測(cè)及告警等提示性信號(hào)[1-2]。對(duì)于110 kV及以下變電站，主要是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、設(shè)備間互聯(lián)協(xié)作、遠(yuǎn)程控制管理等功能，實(shí)現(xiàn)智能管理、遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程維護(hù)，保證無人值守變電站的可靠性與安全性。

目前，國網(wǎng)重慶檢修公司下轄500 kV變電站正逐步實(shí)現(xiàn)無人值守，通過輔助設(shè)備全面監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)500 kV變電站遠(yuǎn)程集中智能管理。

相比于以前的輔助控制系統(tǒng)，新系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象更為全面，子系統(tǒng)之間具有聯(lián)動(dòng)機(jī)制，使得輔助系統(tǒng)完成了從監(jiān)測(cè)+預(yù)警到監(jiān)測(cè)+預(yù)警+控制的轉(zhuǎn)變，提升了變電站智能化運(yùn)維水平。

1? ? 變電站輔助控制系統(tǒng)

變電站輔助控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輔助設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其主要包括消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、智能巡檢系統(tǒng)等，承擔(dān)著變電站內(nèi)外火災(zāi)預(yù)警與控制、防外破、防空飄物監(jiān)視、溫濕度監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)等重要任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)變電站智能化運(yùn)維和遠(yuǎn)程集中運(yùn)維的關(guān)鍵。

1.1? ? 500 kV變電站輔助控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

500 kV變電站輔助控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，其依托先進(jìn)的通信技術(shù)、控制技術(shù)，智能整合了消防、安防、環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)以及智能巡檢五大變電站輔助系統(tǒng)，通過變電站、運(yùn)維站、省級(jí)檢修企業(yè)三級(jí)接入，實(shí)現(xiàn)500 kV變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制[3];并且通過輔助設(shè)施立體監(jiān)控途徑，實(shí)現(xiàn)了輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、告警信號(hào)精確判定、應(yīng)急處置高效響應(yīng)，提升了輔助系統(tǒng)互聯(lián)程度及人機(jī)互動(dòng)效率。

在變電站部署了輔助設(shè)備站端監(jiān)控主機(jī)、正向隔離裝置、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)裝置、防火墻、輔助網(wǎng)關(guān)機(jī)、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置、消防信息傳輸控制單元等，輔助設(shè)備站端監(jiān)控系統(tǒng)通過Ⅱ區(qū)網(wǎng)通道與輔助設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)相連[4]。

消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過接入規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)站端數(shù)據(jù)互聯(lián)，并通過縱向加密裝置將數(shù)據(jù)上傳至集控站端。規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置以DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)接入輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī)、輔助網(wǎng)關(guān)機(jī)。而視頻站端監(jiān)控主機(jī)、機(jī)器人巡檢主機(jī)則通過Ⅳ區(qū)網(wǎng)通道與變電信息綜合處理系統(tǒng)相連。

1.2? ? 500 kV變電站輔助控制系統(tǒng)功能介紹

1.2.1? ? 在線監(jiān)視

輔助控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、安全防范、消防、環(huán)境監(jiān)測(cè)、SF6監(jiān)測(cè)、照明監(jiān)視等子系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視，并且可以實(shí)時(shí)查看輔助設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行信息，保證實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

1.2.2? ? 故障預(yù)警

通過監(jiān)測(cè)上傳數(shù)據(jù)，利用智能分析系統(tǒng)，可及時(shí)分析輔助系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀和站內(nèi)環(huán)境狀況，從而有效實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警。

1.2.3? ? 智能聯(lián)動(dòng)

輔助控制系統(tǒng)根據(jù)在線監(jiān)視情況以及故障預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的智能聯(lián)動(dòng)，能更加高效、及時(shí)地解決問題。

該系統(tǒng)具備以下聯(lián)動(dòng)功能：

（1）安全防范系統(tǒng)入侵報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

報(bào)警信息發(fā)出后，及時(shí)打開報(bào)警防區(qū)的燈光照明并發(fā)送報(bào)警聯(lián)動(dòng)信號(hào)。

（2）消防系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

火災(zāi)報(bào)警相關(guān)區(qū)域門禁緊急開門，聯(lián)動(dòng)開啟/關(guān)閉現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)以及燈光照明，啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器，并發(fā)送報(bào)警聯(lián)動(dòng)信號(hào)。

（3）SF6監(jiān)測(cè)濃度越限聯(lián)動(dòng)。

發(fā)生SF6濃度越限告警，排風(fēng)機(jī)可以聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)并發(fā)送告警聯(lián)動(dòng)信號(hào)。

（4）主設(shè)備遙控預(yù)置信號(hào)、變位信號(hào)聯(lián)動(dòng)。

一鍵順控操作時(shí)，視頻主機(jī)聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)一次設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)視頻確認(rèn)。

2? ? 變電站輔助控制系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

2.1? ? 框架結(jié)構(gòu)改變

在變電站內(nèi)建設(shè)輔助設(shè)備站端監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)輔助設(shè)備子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接入。通過在變電站站端部署交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)變電站、運(yùn)維站、省級(jí)檢修企業(yè)三級(jí)接入，將輔助系統(tǒng)監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息延伸至站外集中辦公的集控站。變電站、運(yùn)維站、省級(jí)檢修企業(yè)均可通過輔助設(shè)備監(jiān)控工作站查看站端輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)各種輔助設(shè)備遠(yuǎn)程控制。

2.2? ? 監(jiān)測(cè)功能進(jìn)一步完善

隨著巡檢機(jī)器人的逐步推廣應(yīng)用，其巡檢可靠性也在不斷提升，輔助控制系統(tǒng)也將其納入作為子系統(tǒng)，即巡檢子系統(tǒng)。集控站通過輔助控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程下發(fā)機(jī)器人巡檢任務(wù)，并監(jiān)測(cè)站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，巡檢機(jī)器人巡檢信息也通過輔控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)至集控站的上傳。除此之外，還增加了光纖測(cè)溫、站內(nèi)事故油池監(jiān)測(cè)、智能鎖控授權(quán)等新功能，進(jìn)一步完善了對(duì)變電站的監(jiān)控。

2.3? ? 監(jiān)測(cè)+預(yù)警+控制模式逐步形成

相比以往的輔助控制系統(tǒng)，當(dāng)前建設(shè)的輔助控制系統(tǒng)更具智能聯(lián)動(dòng)性，即正逐步形成監(jiān)測(cè)+預(yù)警+控制的輔助系統(tǒng)模式。

以主變消防動(dòng)作和一鍵順控操作為例：

（1）主變消防動(dòng)作。

當(dāng)主變發(fā)生火災(zāi)報(bào)警時(shí)，輔控消防子系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷主變是否發(fā)出重瓦斯動(dòng)作信號(hào)，并判斷主變?nèi)齻?cè)開關(guān)是否跳閘。當(dāng)滿足以上條件時(shí)，消防子系統(tǒng)會(huì)快速打開排油閥門排出變壓器油，并關(guān)閉進(jìn)油閥門，切斷補(bǔ)油通道。排油一定時(shí)間后，打開氮?dú)忉尫砰y門，氮?dú)鈴淖儔浩鞯撞砍淙耄杆俳档妥儔浩鳒囟龋_(dá)到滅火效果。

（2）一鍵順控操作。

變電站在倒閘操作過程中，需要完成設(shè)備動(dòng)作后位置的雙確認(rèn)，在現(xiàn)場(chǎng)往往通過聯(lián)動(dòng)輔控系統(tǒng)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)開關(guān)或倒閘動(dòng)作后，一鍵順控主機(jī)通過聯(lián)動(dòng)相應(yīng)開關(guān)或刀閘對(duì)應(yīng)的攝像頭，提取動(dòng)作后的圖像，經(jīng)過圖像識(shí)別技術(shù)完成位置確認(rèn)。

3? ? 發(fā)展趨勢(shì)

目前輔控系統(tǒng)同主設(shè)備聯(lián)動(dòng)還較為薄弱，有待進(jìn)一步開發(fā)相應(yīng)功能，加強(qiáng)主輔系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性，進(jìn)一步提升變電站智能化運(yùn)維水平。

3.1? ? 通信標(biāo)準(zhǔn)化

由于輔助設(shè)備廠家眾多，各輔助設(shè)備廠家通信接口不一，輔助設(shè)備間通信較為困難。在未來輔助設(shè)備設(shè)計(jì)階段，應(yīng)以IEC 61850協(xié)議為核心，統(tǒng)一輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口，通過就地模塊標(biāo)準(zhǔn)化接入各前端傳感器、控制器，實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)備模塊化、規(guī)范化接入，完成輔助設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互，增加聯(lián)動(dòng)性。

3.2? ? 聯(lián)動(dòng)性功能開發(fā)

變電站輔助系統(tǒng)按照功能分屬于不同的部門進(jìn)行管理，如安防、技防、泡沫滅火、水噴淋系統(tǒng)由安質(zhì)部進(jìn)行管理，充氮滅火、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由運(yùn)檢部進(jìn)行管理，門禁系統(tǒng)由生調(diào)中心進(jìn)行管理，變電站動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)由運(yùn)維單位進(jìn)行管理。不同部門之間缺乏聯(lián)動(dòng)，變電站輔助系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的管理路徑，系統(tǒng)各種功能之間沒有實(shí)現(xiàn)有效配合，影響了變電站輔助系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

未來應(yīng)實(shí)現(xiàn)多個(gè)輔助系統(tǒng)聯(lián)合一體化管控，增強(qiáng)子系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)性。通過配置主輔設(shè)備間、輔助設(shè)備間智能聯(lián)動(dòng)策略，實(shí)現(xiàn)主設(shè)備、在線監(jiān)測(cè)、安防、消防、環(huán)境監(jiān)控、燈光智能控制、視頻等系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互共享、智能聯(lián)動(dòng)，利用多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)融合、協(xié)同控制，快速處理異常事件。

4? ? 結(jié)語

本文對(duì)變電站內(nèi)初步形成的監(jiān)測(cè)+預(yù)警+控制的輔助系統(tǒng)模式進(jìn)行了分析，突出了輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)后的效果，有利于實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備遠(yuǎn)程集中智能管理，提升變電站的智慧化運(yùn)維水平。未來應(yīng)逐步開發(fā)變電站輔助控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性功能，使變電站輔助控制系統(tǒng)在保障變電站安全運(yùn)行方面作用越發(fā)顯著，從而進(jìn)一步保證無人值守變電站運(yùn)行的可靠性與安全性。

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收稿日期：2021-12-02

作者簡(jiǎn)介：向東（1973—），男，重慶人，工程師，主要從事變電運(yùn)維管理工作。

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