無人值守監控技術在變電站中的應用

孫婷婷

(中國石油集團電能有限公司電力研究設計院，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

由于遠方監控系統的開發應用，大慶油田供電公司所屬變電站值守由“少人”向“無人”管理方式的轉變，到2021年底，35座變電站實現了無人值守。無人值守變電站監控技術及其管理模式已經是油田電網發展的必由之路。

1 無人值守變電站發展現狀

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省費用可達1500余萬元。

遠方監控中心通過計算機遠方集中監控取代過去的每座變電站以人為主的監控，利用無人值守變電站自動裝置采集到的數據信息和計算機的高速計算能力及邏輯判斷能力，通過數據通信網絡，實現對無人值守變電站各種電氣設備運行狀況的自動監視和控制，實現了遙測無差錯、遙信無誤動、遙控無事故。

巡視操作隊通過推行標準化交接班、標準化巡視、標準化操作、標準化缺陷管理、標準化應急管理、標準化技術管理，未發生過一起因現場巡視不及時、操作不規范造成的變電事故。

2 無人值守關鍵技術

實現變電站無人值守要解決遠方監控中心的計算機監控系統(以下簡稱“監控主站”)、無人值守變電站的遠動系統(以下簡稱“被控子站”)以及監控主站與被控子站之間的數據通信傳輸網三個方面的技術問題。

2.1 遠方監控中心建設

在實際運行過程中，基于SD-6000電網調度自動化系統開發的遠方監控系統出現了綜合接入容量飽和、后續無人值守變電站無法接入等問題。考慮到電網未來發展，經過論證，大慶油田供電公司提出了“對遠方監控系統升級，建立星火、會戰兩個監控中心”方案，其監控主站建設主要包括硬件體系建設、軟件體系建設和OPEN-3000SCADA監控系統功能的工程化應用3個部分。星火、會戰兩個監控中心采用相同的建設方案。

2.1.1 硬件體系建設

(1) 硬件配置。監控中心硬件配置服務器柜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；系統時鐘采用雙網配置；前置系統最多可接入96座變電站；星火監控中心增加了大屏幕顯示單元，實現“分屏、多任務”顯示。

(2) 關鍵技術。前置數據采集使用按口值守技術監視主備用通道，解決雙機一忙一閑問題，保證負載均衡運行高效，及時發現通道故障；使用前置數據保險箱技術，解決通道瞬間故障造成的數據丟失問題。

2.1.2 軟件體系建設

(1) 軟件配置。監控中心軟件包括操作系統層、支撐平臺層和應用層3個層次，其中操作系統層選用LINUX和WINDOWS XP操作系統；支撐平臺層是整個體系結構的核心，分為集成總線、數據總線、公共服務3個部分；應用層主要選用OPEN-3000SCADA監控系統。

(2) 關鍵技術。OPEN-3000SCADA監控系統遵循IEC 61970，IEC 61968國際標準設計，提供統一標準的網絡通信平臺和數據訪問平臺。系統標準、開放、接入能力強，理論上可以無限大，目前國網最大接入數量為300座(蘇州供電公司)，運行一切正常。

2.1.3 工程化應用

結合油田主網情況，在OPEN-3000SCADA監控系統的基礎上，完成了星火、會戰兩個監控中心和35座無人值守變電站的工程化應用，繪制畫面(含間隔圖) 2106幅，主要包含以下應用。

(1) SCADA監控功能應用。繪制系統結構圖、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、潮流圖以及一次設備參數錄入、數據庫鏈接；35座變電站三遙點表錄入和保護信息量導入等。

(2) FES前置功能應用。繪制廠站監視、通道監視圖，前置參數和遙控點號錄入等。

(3) SYS系統功能應用。繪制節點監視圖、交換機狀態圖、磁盤監視圖、應用監視圖等；系統管理、圖形管理、權限管理、責任區管理；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、小電流接地BCD碼轉換等特殊公式計算等。

2.2 遠動數據通信網建設

數據通信傳輸是實現遠方監控的重要環節；遠動數據通信傳輸質量往往是制約無人值守的關鍵。星火監控中心新建了中興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)；會戰監控中心擴容泰科SDH光端機1套(由155 M升級至622 M)，新建PCM基群復接設備1套；除南五支環外，電力調度中心、星火監控中心、會戰監控中心之間的通信已形成自愈環網，基本滿足遠動數據通信傳輸要求。關口變電站采用“雙發雙收”方式，數據同時上送調度中心和兩個監控中心；其他非關口變采用“一發雙收”方式，先由無人值守變電站上送數據到監控中心，再由監控中心整體打包轉發給電力調度中心。

2.3 無人值守變電站遠動系統建設

該供電公司管轄變電站的遠動系統主要有兩大類：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DXX系列遠動裝置，另一類是常規變電站的南瑞科技FJY-3型和FZY/CAS200OR型遠動終端(RTU)。結合檢修，對具備技術條件的35座變電站遠動系統與遠方監控中心的計算機監控系統進行聯調測試，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的100 %。

2.4 新的運行管理模式建設

與電力調度中心、北區運行調度業務相對應，建立星火、會戰2個遠方監控中心實行集中監控，成立星火、登峰、廣廈、會戰、張鐵匠5個巡檢操作隊進行分區巡檢操作，對城市中心區35座變電站實行無人值守管理。

3 存在的主要問題及優化方向

為全面實現“五遙”(遙測、遙信、遙控、遙調、遙視)功能，各項經濟技術指標達到全國一流供電企業水平，以及城市中心區35座變電站全部實現無人值守的目標，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冷控制箱等措施，采取硬接點接入或采用通信規約方式接入(必要時需加規約轉換器)。這類問題涉及的設備廠家較多，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了遠方遙控，通過對部分變電站實現電動刀閘改造可逐步實現遠方遙控功能，尤其要對操作次數較多的變電站進行刀閘電動操作機構改造。此外，集中式故障錄波器有時發生無法遠傳現象，絕大多數通過重新上電啟動后即可恢復正常；實行無人值守后，現場重啟困難，需要改為遠方控制。

3.3 完善遙調問題

結合年度檢修，對變壓器有載分接開關遠方控制設備及其回路進行全面檢查、調試和完善，最終可全部實現變壓器有載分接開關遠方遙調功能。

3.4 完善遙視問題

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

3.5 通信中斷問題

近些年共發生通信中斷79次，特別是會戰監控中心發生多座無人值守變電站通信中斷和閃斷現象，調度中心處理及時，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、通信設備故障、遠動設備故障、通信規約軟件設置錯誤等，由于設備型號雜、廠家多，故障處理困難。此外，南五支線通信網以支鏈方式運行，不具備自愈功能，一旦出現中斷現象，張鐵匠、杏北、龍河等變電站數據無法上傳，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中，盡快形成通信環網運行。

3.6 完善系統功能問題

考慮到智能化監控系統的發展，Web功能模塊將增設監控系統，以便管理者通過計算機即可登錄監控系統瀏覽查詢，隨時掌握電網運行情況。

3.7 移動變實現遠方監視功能問題

目前，油田掛網運行的移動變電站有50座左右，考慮充分利用星火、會戰兩個監控中心的現有條件，通過無線網絡，實現對移動變“遙測、遙信”遠方監視，強化運行管理，必要時增加周界防范報警系統或圖像安全監視系統。

3.8 無人值守模式下運行管理問題

要細化完善規程制度建設。修訂完善公司運行規程、巡視操作規程及其相關配套的管理制度，從規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能力提升。隨著監控系統的不斷升級，對監控人員、巡視操作人員及通信自動化專業維護人員的技術能力提出了更高要求，將通過強化技術培訓、大力推行標準化等辦法全面提升運維人員技術能力。

4 結束語

大慶油田供電公司依靠科技進步實現了遠方監控系統升級，提升了電網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，可大面積實現集控化操作管理，提升公司人力資源利用率和勞動生產率，降低運行成本和建設成本，實現減人增效目標。