“集控站+無人值守”變電運(yùn)維模式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

孫嘉寶，張 恒

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000）

我國電力系統(tǒng)改革持續(xù)深化，使電網(wǎng)得到了迅速發(fā)展，很多電力公司均實(shí)施了無人值守變電運(yùn)維模式，從而提高了工作效率，減少了人力，繼而得到更高的經(jīng)濟(jì)效益。不過，這種變電運(yùn)維模式在運(yùn)行中出現(xiàn)了一些不良問題，造成變電運(yùn)維管理不當(dāng)，從而帶來了運(yùn)維管理弊端。故而，為了有效提升變電運(yùn)維管理水平，解決減少人員、提升工作效率、提高勞動生產(chǎn)率的問題，電網(wǎng)需要適時(shí)推進(jìn)變電運(yùn)維模式創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“集控站+無人值守”運(yùn)維模式。

1 無人值守變電運(yùn)維管理模式的弊端

1.1 操作巡視和處理有隱患問題

在進(jìn)行變電操作巡視處理的過程中，本身有相關(guān)隱患問題，在變電運(yùn)維管理過程中結(jié)合無人值守管理模式，會導(dǎo)致所存在的隱患增大，繼而帶來更大的問題。例如，無人值守以前，設(shè)備管理工作人員僅需要對自己承擔(dān)的變電站中的設(shè)備加以巡視與操作。可是，在無人值守模式下，相關(guān)信息會有所累積，而且使用該種管理模式，信息巡視與處理過程中的有關(guān)方法并非完整的，會阻礙變電站正常運(yùn)行，對提高變電運(yùn)維管理效率毫無益處。[1]

1.2 監(jiān)管與維護(hù)不足

雖然運(yùn)用無人值守變電運(yùn)維管理模式可以保證變電站提高工作效率，是比較先進(jìn)的運(yùn)維管理模式，與此同時(shí)，當(dāng)無人值守這一基本概念誕生以后，大多數(shù)從事有關(guān)工作的人對無人值守變電運(yùn)維管理模式知之甚少，故而在工作過程中進(jìn)行得比較困難，難以推進(jìn)工作進(jìn)度，導(dǎo)致工作效率下降，于后續(xù)的監(jiān)督與維護(hù)方面缺乏大力的支持，致使無人值守變電管理運(yùn)維范圍以及程度都不能得到有效擴(kuò)大和提升。

1.3 運(yùn)維質(zhì)量仍需提升

變電站系統(tǒng)并非單獨(dú)的個體，必須要不同的設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)方可確保變電站系統(tǒng)順利運(yùn)行。

現(xiàn)如今，很多無人值守變電站均有設(shè)備標(biāo)識牌不清晰、消防安全有待提升等情況。在遭遇上級檢查的時(shí)候，突擊治理的現(xiàn)象常有發(fā)生。如此很容易看出，這是由于運(yùn)維工作人員工作較多且復(fù)雜，不過均是不仔細(xì)所造成的，很多運(yùn)維人員不但需要做好簡單的設(shè)備倒閘操作，還需要加強(qiáng)運(yùn)維和基礎(chǔ)資料管理等主要運(yùn)維工作，再者，還需要增強(qiáng)變電日常環(huán)境管理、安全維護(hù)工作等。相關(guān)人員分工模糊，導(dǎo)致運(yùn)維質(zhì)量受到了負(fù)面影響。[2]

1.4 模式本身有缺陷

由于無人值守變電運(yùn)維管理模式在我國運(yùn)用發(fā)展較晚，如此一來就導(dǎo)致部分基礎(chǔ)的工作無法貫徹落實(shí)到位，例如，無人值守變電運(yùn)維管理過程中必須要有最新的技術(shù)作為重要支撐，但是當(dāng)前的設(shè)備并不能完全開展程序操作，大部分工作依舊需要人工加以輔助才行。另外，在這之中，較多的設(shè)備設(shè)施操作程序不連貫，缺乏緊密性，致使部分支持變電站的計(jì)算機(jī)不具備較為完整的功能。

2 變電運(yùn)維新模式的優(yōu)勢分析

2.1 提升安全水平

對電力監(jiān)控而言，“集控站+無人值守”變電運(yùn)維模式對電力監(jiān)控十分仔細(xì)，可以發(fā)覺很多日常人工監(jiān)測很難發(fā)覺的細(xì)枝末節(jié)，對處理電力安全問題事實(shí)上是一個很大的進(jìn)步和提升，可優(yōu)化升級集控站管理功能、提升業(yè)務(wù)能力、加強(qiáng)支撐手段，提高設(shè)施設(shè)備監(jiān)督控制強(qiáng)度、促使生產(chǎn)信息化程度加深、增加運(yùn)維管理細(xì)度、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)建設(shè)力度，確保電網(wǎng)設(shè)備可以安全有效運(yùn)行。[3]

2.2 新模式更高效

傳統(tǒng)無人值守變電站是通過電力調(diào)控中心監(jiān)督管理控制的，監(jiān)控發(fā)覺變電站設(shè)備不正常以后，及時(shí)告知運(yùn)維站工作人員，繼而由運(yùn)維工作人員到變電站仔細(xì)檢查設(shè)備設(shè)施情況，讓監(jiān)控管理模式變得愈發(fā)復(fù)雜，與此同時(shí)對處理問題并不高效，而新模式能夠減少中間時(shí)間，推動多維聯(lián)合遠(yuǎn)方巡視，促使現(xiàn)場工作遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要設(shè)備和輔助設(shè)備遠(yuǎn)程操控，認(rèn)真檢修工作遠(yuǎn)程許可，增強(qiáng)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維效率。

2.3 安裝簡單、管理優(yōu)化

“集控站+無人值守”運(yùn)維模式具有安裝簡單且管理優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，可以及時(shí)收集到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)信息，可以正確判斷出設(shè)備工作運(yùn)行情況，可以大大提高運(yùn)維工作人員設(shè)備感知力，可以提高不足之處發(fā)現(xiàn)能力、應(yīng)急處理問題的能力、狀態(tài)管理監(jiān)控的能力、預(yù)警的能力，不但可以節(jié)約物資和人力，還可以充分發(fā)揮出全面防治的效果，有著傳統(tǒng)變電運(yùn)維模式所不具備的獨(dú)一無二的優(yōu)勢。[4]

3 運(yùn)維模式設(shè)計(jì)原則及其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)對策

3.1 變電運(yùn)維新模式設(shè)計(jì)原則

要想提升電氣自動化水平，確保電網(wǎng)穩(wěn)定、安全、順利運(yùn)行，就要構(gòu)建電網(wǎng)電氣調(diào)度和集中監(jiān)控系統(tǒng)，嚴(yán)格監(jiān)督和控制廠區(qū)變電站和斷路器站，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行安全、提升事件處理實(shí)時(shí)性、保證事故迅速復(fù)原，提升供電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與自動化水平。（1）變電所自動化系統(tǒng)需要將各方面集于一體，如保護(hù)、監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理、防誤操作等，軟件配置和硬件配置使用當(dāng)前國內(nèi)、國外主流產(chǎn)品；同時(shí)需要以計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、模塊化軟件等構(gòu)成完整的系統(tǒng)。（2）用電氣調(diào)度系統(tǒng)對廠區(qū)每一個變配電所電氣系統(tǒng)加以嚴(yán)格監(jiān)督和控制，同時(shí)擁有遙信、遙控等遠(yuǎn)動功能。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)涵蓋了多個層次，即硬件層、平臺層、操作層、應(yīng)用層，其中，硬件層就是不同的硬件平臺，其應(yīng)用大多普及化，其實(shí)踐操作架構(gòu)于RISC 體系或者是CISC 體系結(jié)構(gòu)上，是以計(jì)算機(jī)操作進(jìn)行的，比方說不同的硬件設(shè)備，如：IBM 硬件設(shè)備、PC 硬件設(shè)備等。[5]操作層就是現(xiàn)階段使用的主流操作系統(tǒng)，比方說常見的就是Tru64UNIX、HP-UX 等操作系統(tǒng)。平臺層就是結(jié)構(gòu)體系的核心構(gòu)成部分，關(guān)鍵是以公共服務(wù)、集成和數(shù)據(jù)總線這幾個部分來操作的。集成總線層是非常精密且嚴(yán)格的，需要嚴(yán)格根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，不但可以提供公共服務(wù)，而且在規(guī)范操作的同時(shí)也可以經(jīng)過系統(tǒng)和第三方軟件協(xié)調(diào)交互構(gòu)成融合性發(fā)展機(jī)制，而數(shù)據(jù)總線層就是基于CIM 模型發(fā)展而來的，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，除了涵蓋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，也涵蓋了商用數(shù)據(jù)庫、中間數(shù)據(jù)庫，在這里面，商用數(shù)據(jù)庫容量最大，性能穩(wěn)定，十分安全，可以及時(shí)更新數(shù)據(jù)信息，更新過程和別的數(shù)據(jù)庫能夠保持一致性，不但可以給別的數(shù)據(jù)庫訪問提供保障，還可以促使數(shù)據(jù)訪問變得更簡單、更快捷，同時(shí)公共服務(wù)層服務(wù)比較傾向于全面發(fā)展，可以確保數(shù)據(jù)服務(wù)功能全面服務(wù)。構(gòu)建應(yīng)用層架構(gòu)于統(tǒng)一支撐平臺層中，能夠給不同類型的電力系統(tǒng)軟件提供高質(zhì)量服務(wù)。

3.3 集控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

構(gòu)建集控中心，能夠減少人資，讓相關(guān)工作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，此為“集控站+無人值守”新模式實(shí)現(xiàn)的重要一步，旨在處理現(xiàn)實(shí)中面臨的各種問題。集控中心關(guān)鍵作用在于遠(yuǎn)程遙控電力設(shè)備，比如遙調(diào)、遙測等，此為“五遙”功能，這部分功能實(shí)現(xiàn)不但能夠經(jīng)過變電站，也能獨(dú)立設(shè)置，區(qū)域范圍關(guān)鍵是以管轄區(qū)域電壓等級進(jìn)行區(qū)分的，通過集中數(shù)據(jù)采集和監(jiān)督控制進(jìn)行運(yùn)行管理，通過遠(yuǎn)程遙控五防閉鎖功能做好集控系統(tǒng)總體操作，值班工作人員需要使用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督和控制，這樣有利于管控設(shè)備。[6]

集中控制系統(tǒng)必須要有統(tǒng)一平臺用于支撐其發(fā)展，該平臺有利于高效管理數(shù)據(jù)庫，而且也能做好歷史數(shù)據(jù)信息搜索和管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息傳遞、人機(jī)交互等服務(wù)功能。這部分應(yīng)用支撐平臺運(yùn)行操作，必須構(gòu)建于計(jì)算機(jī)這一基礎(chǔ)之上，也可以使用硬件體系結(jié)構(gòu)傳遞和移植數(shù)據(jù)。除此以外，系統(tǒng)模塊化功能有利于值班工作人員搜索數(shù)據(jù)，還有對系統(tǒng)中不同需求均可以由系統(tǒng)模塊運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)。

3.4 合理配置集控系統(tǒng)

變電運(yùn)維新模式設(shè)計(jì)中，集控系統(tǒng)配置應(yīng)確保其合理性。系統(tǒng)需要涵蓋數(shù)據(jù)采集、用戶接口子系統(tǒng)等。這部分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成關(guān)鍵是分布式管理，與此同時(shí)使用開放千兆、百兆局域網(wǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。系統(tǒng)前置服務(wù)器接收數(shù)據(jù)信息以后，把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絊CADA服務(wù)器，通過該服務(wù)器進(jìn)行有效處理，繼而使用廣播模式把數(shù)據(jù)同步到SCADA 應(yīng)用服務(wù)器與工作站，借此確保每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是一致的，更新數(shù)據(jù)信息，繼而做好每一項(xiàng)監(jiān)控和服務(wù)操作。該工作運(yùn)行關(guān)鍵是經(jīng)過前置服務(wù)器四塊網(wǎng)卡達(dá)到的，差異化設(shè)備的接入口和前置服務(wù)器彼此連接在一起，涵蓋后臺交換機(jī)和SCADA 服務(wù)器等，繼而構(gòu)成對外信息交換輸出路徑。35kV 或6kV 區(qū)域變電所監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)起本站中一次設(shè)備、二次設(shè)備、第三方設(shè)備信息和數(shù)據(jù)采集處理，可以有效監(jiān)控站內(nèi)一次設(shè)備、二次設(shè)備、第三方設(shè)備情況，繼而把數(shù)據(jù)信息傳遞到電力調(diào)度中心。各變電所無需設(shè)計(jì)監(jiān)控主機(jī)，該電氣信息就能進(jìn)入上級區(qū)域變電所。[7]

電氣綜合自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息上行流向：一次、二次設(shè)備；綜保裝置、變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、區(qū)域集控中心、動力調(diào)度；下行流向：動力調(diào)度、區(qū)域集控中心、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、綜保裝置、一次、二次設(shè)備、實(shí)施控制命令做好一次設(shè)備操作。

3.5 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

此次方案設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋了多個部分：

1.構(gòu)建電力調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)，精準(zhǔn)且實(shí)時(shí)采集不同變電站所運(yùn)行管理需要的不同信息。分析、儲存采集的信息，同時(shí)根據(jù)管理部門相關(guān)要求和變電所運(yùn)行基本要求，集中監(jiān)控變電所有關(guān)設(shè)備，保證不同變電站全部機(jī)電設(shè)備可以安全有效地運(yùn)行。

2.于電力調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)平臺中構(gòu)建WEB 發(fā)布系統(tǒng)，關(guān)鍵是給領(lǐng)導(dǎo)層與別的生產(chǎn)管理部門提供生產(chǎn)實(shí)際情況、歷史數(shù)據(jù)信息等的多種功能。

3.變電站構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在電力調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)平臺設(shè)計(jì)多媒體圖像監(jiān)控終端，進(jìn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)閱，同時(shí)和SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行視頻聯(lián)動。

4.變電站經(jīng)過微機(jī)保護(hù)和變電站監(jiān)控系統(tǒng)等的積極構(gòu)建，可以推動變電站變配電系統(tǒng)向著智能化趨勢發(fā)展。

按照電力網(wǎng)架現(xiàn)實(shí)情況，合理規(guī)劃一體化電氣調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)是三層結(jié)構(gòu)，涵蓋了電器調(diào)度系統(tǒng)、區(qū)域集控系統(tǒng)、變電所綜合自動化系統(tǒng)。在這之中，電氣調(diào)度系統(tǒng)是重新建立的，承擔(dān)每個子站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)采集處理，達(dá)到對供配電系統(tǒng)一次設(shè)備、二次設(shè)備的監(jiān)督和控制，實(shí)現(xiàn)電器監(jiān)控中心的共享，促使供配電系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度管理。[8]

電氣調(diào)度監(jiān)控中心使用開放、分層分布式結(jié)構(gòu)，子站和子子站之間網(wǎng)絡(luò)借助當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)，子站和調(diào)度之間數(shù)據(jù)采集網(wǎng)構(gòu)建雙星型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)和前置服務(wù)器等使用雙機(jī)冗余配置。

電氣綜合自動化系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)電力一次設(shè)備、二次設(shè)備監(jiān)督控制與電力數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、數(shù)據(jù)交換和電力一次設(shè)備、二次設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)的關(guān)鍵樞紐，尤其是此次項(xiàng)目電力調(diào)度中心承擔(dān)起調(diào)度管理供配電系統(tǒng)運(yùn)行與對外數(shù)據(jù)交換，是項(xiàng)目供配電系統(tǒng)指揮中心。

電力監(jiān)控中心承擔(dān)起完成總站和子站、子子站信息數(shù)據(jù)采集功能、集控功能、電網(wǎng)分析功能，配電自動化監(jiān)測功能，電量采集統(tǒng)計(jì)功能，完全WEB 數(shù)據(jù)整合功能，達(dá)到對供配電系統(tǒng)的一次設(shè)備、二次設(shè)備、第三方設(shè)備的監(jiān)督和控制，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目電氣監(jiān)控功能，推動供配電系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度和管理。

4 結(jié)語

綜合以上分析可以了解到，針對調(diào)控一體化體系運(yùn)行，調(diào)控中心集中監(jiān)控設(shè)備數(shù)量較多、監(jiān)控信息量比較大、發(fā)生不正常的情況較為復(fù)雜，電網(wǎng)電氣調(diào)度和集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以提升工作效率，減少人力，從而達(dá)到無人值守的目的。目前已實(shí)現(xiàn)了電氣調(diào)度和監(jiān)控系統(tǒng)，可以對各變電所數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，達(dá)到對總變的集中控制，可以提升系統(tǒng)自動化水平，正確判斷電網(wǎng)故障信息，減少故障處理時(shí)間，保證長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，減少檢修工作量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。