變電站無人值守綜合自動化技術解析

摘要：隨著三集五大的不斷推進，為早日實現人力、財務、物資集約化管理，實現變電站無人值守在大運行體系建設中的重要性日趨明顯。近年來，國網公司推出了一系列的改革措施與技術創新，如圖像監視系統的接入、消防系統的接入、調度數據專網雙平面改造、信息子站接入、PMU接入、關口電能表接入、變電站監控權移交等一系列工作。本文重點旨在分析探討綜合自動化技術在主站與廠站端數據通訊領域的運用及如何實現變電站無人值守。

關鍵詞：無人值守 綜合自動化

0 引言

三集五大運行體系建設明確提出整合公司調度運行與設備運行相關業務，調整調度體系功能結構，變革組織架構、創新管理方式、優化業務流程，建立各級輸變電設備運行集中監控與電網調度業務高度融合的一體化調度控制體系，實現國調、分調運行業務一體化運作。要適應調度控制業務的新需要，加強各級調度控制中心的內部管理，完善業務流程，推進調度控制專業融合；要依托智能電網調度技術支持系統，加強省調標準化建設、同質化管理，促進地縣調專業集約融合，推進調度業務模式轉型；要統籌研發、制造力量，協調組織好調度控制技術支撐手段建設和技術支持；要同步完成備用調度體系建設，建立涵蓋各層級的備用調度體系[1]。無人值守遠程綜合監控系統實現了主站端對變電站站內設備的運行狀態以及站內環境的有效監控和管理，大幅度提高了調度對前端監控的實時性、有效性，極大地降低了人員及管理成本，滿足了三集五大人財物三集約的需求[2]。本文以500kV變電站為例，從站內網絡架構和主站與子站通訊網絡架構兩方面探討分析實現無人值守所需綜合自動化技術條件。

1 變電站間隔層與站控層網絡構架

站內通訊網絡的架構是整個電網遠動體系建設的基礎，因此站內通訊系統在變電站自動化系統中占有舉足輕重的地位，常規變電站自動化系統功能在邏輯上分為設備層、間隔層、站控層。設備層主要是指變電站內的一次設備，是整個綜合自動化系統的載體，它們的遙信、遙測、遙控、遙調功能經由間隔層來先實現，間隔層由站內間隔的測控裝置、保護裝置、關口計量裝置等智能設備組成，間隔層是實現數據傳輸的橋梁，它們采集數據或是傳輸指令經由交換機組成承載整個變電站數據流的以太網；而站控層通過以太網一方面讀取數據傳輸給監控后臺、操作員站、工程師站、調度端等。數字化站比常規站多一級過程層，由于數字化站的特殊性，它一次設備區匯控柜里智能終端和合并單元的遙信遙控信息組成GOOSE網，遙測信息組成SV網，這兩層網絡組成過程層，由于當下500kV數字化站還不是主流站，故不做詳細分析[3]。圖1是變電站內設備層、間隔層、站控層三層網絡通訊架構圖。

間隔層的二次設備來自各個設備生產廠家，他們多數使用串口RS485/RS232進行通訊，而站內組網由于數據流太大必須使用高速的以太網進行數據傳輸，為此站內使用了網絡管理機將以串口形式傳輸的103規約轉換成適合以太網傳輸的網絡103規約，然后再接入交換機組網。

站控層與間隔層共享以太網，取消了傳統的通信單元。主干網絡結構采用光纖自愈環型以太網，間隔層與過程層設備直接采用雙絞線以星型方式接入主干網，用TCP/IP網絡協議通訊。這種自愈型環網極大地提高了光纖通信的可靠性。

2 變電站與調度端之間數據傳輸

2.1調度專網“雙平面”改造業務接入技術方案及施工方案 承載的調度系統數據通信業務大致可分為兩類：一是實時監控業務，以能量管理系統、廣域相量測量系統等為代表，這類業務由于是實時監控，故數據流量非常大，占用信道帶寬較大；二是運行管理業務，以電力交易支持系統、調度日報傳輸、電能量計量系統等為代表。這些業務的共同特點是以數據處理為主，數據周期性傳輸，占用信道帶寬不大，一般在調度對象產生，送至對其直接調度的上一級調度，調度專網由骨干網和接入網組成，骨干網主要用于數據的傳輸和交換，接入網用于各廠站接入。廠站按雙機配置，通過對調度廠站雙覆蓋，實現網絡互備，達到網絡高可靠性要求。

廠站端需配置2套調度專網設備及相應安全防護設備，分別通過2M上聯至兩個不同的接入網。如圖2所示。

2.2 圖形網關機調度專網“雙平面”接入技術方案 大運行體系建設，對遠動轉發表進行合并優化，消除了以前數據轉發冗余、繁雜，已造成通訊堵塞的缺點，減輕了遠動機數據轉發壓力。但是大部分信號都是合并而來，報上來的信號，無法判斷是由哪個分信號報上來的。而圖形網關機接入調度專網雙平面恰好能彌補這一缺陷，圖形網關機告警直傳功能，只為調度主站端提供具體的分信號，不報合并后的信號。圖形網關機的告警直傳功能與遠動機的數據優化相輔相成，構成了整個主站與廠站的完整通訊體系，圖3是圖形網關機接入調度雙平面的傳輸方式圖。

2.3 圖形網關機人機交互（如圖4）

3 結論

現代社會科學發展日新月異站內智能設備技術創新實現了質的突破，計算機技術、網絡通訊技術、圖像數字化技術、安防消防技術等在變電站數字化領域得到了充分的運用，調度數據優化、大運行體系建設、圖形網關機告警直傳、變電站內開關實際傳動、監控權移交等一系列工作為變電站無人值守的實現提供了技術支撐。

參考文獻：

[1]中國電力工程顧問咨詢公司.全國電網二次系統“十五”規劃[R].2000.

[2]王慕維，劉文軍.河南電力調度數據網雙平面改造優化探討[J].黑龍江科技信息，2012.

[3]柳永智，劉曉川.電力系統遠動[M].中國電力出版社，2006.