論變電站綜合自動化對無人值班的促進作用

龐宇林

隨著我國電力工業和電力系統的飛快發展,人們對變電站的安全和經濟運行也提出了越來越高的要求,實現變電站綜合自動化,提高變電站的可控性,采用更多的遠方集中控制、集中操作和反事故措施,不斷推廣并實現變電站運行無人值班,已經成為變電站進行全面技術改造的重中之重。然而,很多人在綜合自動化和無人值班這兩個問題上還有著明顯的誤區,認為逐步實現變電站無人值班的運行方式與實現綜合自動化是密不可分的,筆者就以上問題談一談自己的看法。

對變電站來說,無人值班和有人值班是兩種不同的管理模式,它與變電站一、二次系統技術水平的發展,與變電站是否實現自動化沒有直接關系。一、二次設備可靠性的提高和采用先進技術,可以為無人值班提供更為有利的條件,但不是必須具備的條件。

早在二十世紀四五十年代,無人值班已經在我國一些大城市實行,例如上海、廣州、天津等城市,對一些不是很重要的35 kV變電站實行無人值班,平時把變電站的門鎖起來,一旦出現故障,保護跳閘停電,則用戶會用電話或其他方式要求供電局去檢修,恢復供電。供電局在確認停電事故后,便派出檢修人員去查找并修復故障,恢復供電。這種無人值班變電站的一、二次設備與有人值班變電站完全一樣,沒有任何信號送往調度室。其一、二次設備的運行工況如何,只能由檢修人員到現場后才能知道,因此這類無人值班只適用于重要性不高的變電站。

到了六七十年代,由于遠動技術的發展,變電站開始應用遙測、遙信技術,從而進入了遠方監視的無人值班階段。這時,在調度中心,調度人員可以了解到下面無人值班變電站的運行工況,這比起無四遙功能的無人值班站來說,已經有了一定的先進性。但是,這個階段的遙測、遙信功能還是很有限的,例如遙信只傳送事故總信號和一些開關位置信號。值班員通過事故總信號知道變電站發生故障,可及早派人到變電站或線路尋找故障和進行檢修,這對及早恢復供電無疑是很有好處的。相對無四遙功能的無人值班站來說,是一個進步,但是,如果要對開關進行操作,還必須到變電站現場才行。

八十年代中后期以后,隨著微處理器和通信技術的發展,利用微型機構成的遠動裝置(簡稱RTU)的功能和性能有了很大提高,具有遙測、遙信和遙控功能,有的還具有遙調功能,這使無人值班技術又上了一個新臺階。

經過幾十年的努力,電網裝備技術和運行管理水平及人員素質都有了很大提高,一次設備可靠性提高,遙控技術逐步走向成熟。特別是八五期間,全國電網調度自動化振興綱要的實施,電網調度自動化、實用化工作的開展取得了很好的經驗,為全國特別是中心城市開展無人值班工作奠定了扎實的基礎。因此,1995年國家電力調度通信中心要求現有35 kV和110 kV變電站,在條件具備時逐步實現無人值班,新建變電站可根據調度和管理需要以及規劃要求,按無人值班設計。近些年的實踐證明,變電站實現無人值班有著明顯的經濟效益和社會效益,特別是提高了運行的可靠性,減少人為事故,保障系統安全,提高了勞動生產率,降低了建設成本,推動了電力行業的科技進步。

由上述分析可見,變電站無人值班和綜合自動化是不同范疇的問題。變電站有人值班和無人值班是變電站運行管理采用“當地”還是“遠方”兩種管理模式選擇哪一種的問題;而變電站綜合自動化是指變電站的技術水平問題。兩者表面看來沒有直接的關系。采用常規的二次設備,沒有實現自動化,只要有RTU遠動設備,便可以實現無人值班。但變電站自動化技術的發展和自動化水平的提高,對無人值班無疑起到很大的推動作用,它可以明顯地提高無人值班變電站運行的可靠性和技術水平,必須建立在高可靠性、高技術水平的基礎上。變電站綜合自動化可以適應這種高的要求。用于與常規二次設備配合的RTU遠動裝置對模擬量的采集,一般是通過變送器采樣,對繼電保護信息的采集是通過信號繼電器的輔助觸點,連接電纜多,因此采集的信息量往往受到限制,而變電站綜合自動化系統可以提供更豐富的信息,它不僅能完成常規RTU的全部功能,而且由于各子系統幾乎都是由微處理機構成的,因而可以實現資源共享。因此,實現綜合自動化的變電站,一般不必配置單獨的RTU,而是由系統所采集的模擬量和開關狀態信息,通過通信管理單元直接送往調度,對于繼電保護動作信息的采集,可以由各微機保護單元,將動作信息通過綜合自動化系統內部網絡送給通信管理單元再送給調度,并由通信管理單元轉發或執行調度下達的命令。由于綜合自動化系統內部各子系統間通過網絡連接,既減少了彼此間的連接電纜,簡化了設備,又可以傳送更多的信息。更為突出的特點是可將各微機保護子系統和各自動裝置的定值送往調度端,上級調度也可對其修改定值,而且綜合自動化系統還能將二次設備的運行狀態和故障自診斷的信息向調度主站報告,這些都是常規的變電站沒有辦法達到的。從國內外變電站綜合自動化系統的發展過程來看,其結構形式有集中式、分布式、分層分布式。目前,最為流行、受到廣大用戶歡迎的是分層分布式與集中相結合的綜合自動化系統結構。這種結構將間隔層配電線路的保護和測控單元做在一起,就地分散安裝在開關柜內或其他一次設備附近。各間隔單元的設備互相獨立,僅通過光纖或網絡電纜由站控機進行管理和交換。而高壓線路保護和主變壓器保護裝置等則采用集中組屏的方式。以上結構的配置在目前來看已經達到了很高的自動化程度,相對應的變電站也已經完全具備了無人值班的條件。因此,在投資允許的情況下,采用綜合自動化系統不僅可以全面提高已有無人值班變電站的技術水平,提高其可靠性,對于未實現無人值班的變電站,可以促進其減少維護工作量,減少值班人員的勞動強度,最終達到增效減人的目標。

無人值班變電站是電力企業發展的必然趨勢,對有人值班變電站進行無人值守改造,要最大可能地利用原有的二次設備,所需投資較低,變電站占地面積較小,可靠性高,任一部分設備有故障時,只影響局部,可擴展性和靈活性高。近年來,大規模集成電路和通信技術的迅猛發展,給變電站綜合自動化技術水平的提高注入了新的活力,變電站綜合自動化技術正在朝著網絡化、綜合智能化、多媒體化的方向發展。

[1] DL/T 769-2001,電力系統微機繼電保護技術導則[S].

[2] DL 5003-1991,電力系統調度自動化設計技術規程[S].

[3] DL/T 5103-1999,35 kV～110 kV無人值班變電所設計規程[S].