淺談變電站無人值守改造和自動化技術

[摘 要]簡介對常規有人值班變電站的無人值守改造和變電站綜合自動化技術的原理和特點，闡述這兩種模式的優缺點，提出采用分層分布式與集中相結合的綜合自動化系統結構設計新變電站是今后的發展方向。

[關鍵詞]變電站的無人值守改造；變電站綜合自動化技術；分層分布式與集中相結合

一、引言

隨著電力體制改革的進一步深化，電網得到迅速發展，城、鄉電網加快建設和改造，越來越多的供電部門已積極開展了變電站無人值班的實踐。變電站無人值班工作的實施，使供電部門提出的“減員增效”工作得以成功實現，取得了明顯的經濟效益和社會效益，提高了電力企業的勞動生產率，促進了電網的安全穩定運行，推動了電力生產管理的現代化，對提高電網的安全、經濟運行水平起到了積極的作用。從國內、外電網發展的情況看，變電站采取無人值班，不只是為了減少幾個生產人員及其開支的問題，而是提高電網的科技發展水平和科學管理水平，加快電網發展的問題。因此，無人值班變電站的建設和改造是十分必要的。在實際應用中，無人值班變電站的電壓等級已從35kV發展到220kV，并且正在向更高的電壓等級發展。

所謂無人值班變電站，一般指沒有固定值班人員在變電站就地進行日常監視與操作的變電站，變電站日常操作與監視由上級調度或集控站通過調度自動化設施的三遙或四遙功能進行。變電站無人值班是變電站運行管理的一種模式，要實現這種模式目前有兩類設計模式。一是將有人值班的常規變電站改造為無人值班運行管理方式。二是采用變電站綜合自動化技術，一般用于新建無人值班變電站。

二、有人值班變電站的無人值班改造

將常規的有人值班變電站改造為無人值班運行，一般適用于城農網改造中老舊變電站的無人值守改造。采用常規遠動方式，充分利用原有的二次設備，并對其進行必要的改造以實現無人值守的模式。這種系統中保護和遠動系統相對獨立，結構簡單，易于維護，省資金。

在整個變電站的改造工程中，涉及到遠動部分的主要有以下幾點：

1.RTU部分；對于原來沒有RTU的變電站，加裝RTU裝置；對于原已有二遙的變電站，只須對其進行擴容，增加采集的遙測、遙信數量，并擴展遙控、遙調功能。

（1）增加信息量的采集。

（2）遙測量：除采集有功功率、無功功率、電壓和電流外，還需采集主變壓器溫度、所變電壓、直流電壓等。

2.遙信量；在原有的測量開關位置的基礎上，還需接入重要的刀閘位置、保護輸出、中央信號屏的光字牌、消防、小電流接地、主變壓器分接頭等信號。

3.控制輸出

（1）將遠動的遙控接點接入開關設備的控制回路，并在控制屏上所有斷路器控制回路中加裝遠方/就地控制開關，當切至遠方控制時，切斷原有手合、手分、閃光回路，遙控繼電器接點接入控制回路，實現開關的遙控。切至就地控制時，原有控制、信號方式不變。

（2）加裝主變有載控制開關的遠方/就地切換開關，切至遠方控制時，通過遙控回路實現有載開關的升降和急停操作。切至就地控制時，原有控制、信號方式不變。

（3）加裝控制繼電保護中央信號的遠方復歸和機械閉鎖的解除信號。

三、變電站綜合自動化

目前新建變電站一般都采用了變電站綜合自動化技術。

所謂變電站綜合自動化是將變電站的二次設備（包括控制設備、信號器具、測量儀表、繼電保護裝置、自動裝置、遠動裝置等）利用微機技術，經過功能的重新組合，實現信息共享，對變電站實施自動監視、測量、控制和協調的一種綜合性的自動化裝置，它是變電站的一種技術裝備。

變電站綜合自動化的主要特征是功能綜合化（其綜合的程度可以因采用技術的不同而不同），結構微機化，操作監視屏幕化，運行管理智能化。它的出現為變電站的小型化、智能化、擴大控制范圍及變電站安全可靠、優質經濟運行提供了現代化手段和基礎保證。

變電站綜合自動化可以收集到較齊全的數據和信息，經過計算機高速計算和判斷，可以方便的監視和控制變電站內各種設備的運行，完成對相關設備的操作。它的主要內容包括：

1.電氣量的采集和電氣設備（如斷路器等）的狀態監視、控制和調節。

2.實現變電站正常運行的監視和操作，保證變電站正常運行和安全。

3.發生事故時，有繼電保護和故障錄波等完成瞬態電氣量的采集、監視和控制，并迅速切除故障設備和完成事故后恢復的正常操作。

從長遠的觀點看，綜合自動化系統的內容還應該包括高壓電氣設備本身的監視信息（如斷路器、變壓器和避雷器等的絕緣和狀態監視等）。

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對他們進行管理和交換功能。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。

分層分布式與集中相結合的綜合自動化系統，其優越性主要體現在：

1.簡化了變電站二次部分的配置，大大縮小了控制室的面積。

2.由于安裝在開關柜的保護和測控單元出廠前已由廠家安裝和調試完畢，再加上敷設電纜的數量大大減少，因此現場施工、安裝和調試的工作量和工期也隨之減少和縮短。

3.簡化了變電站二次設備間的互連線，節省了大量連接電纜。

4.分層分散式結構可靠性高，檢修方便，并且組態靈活，利于擴展。

四、綜述

目前萊西供電公司所轄范圍內110kV及35變電站中，姜山、李權等老變電站均采用了由有人值班改造為無人值班或少人值班的形式，而近幾年新建的變電站，如水集、南墅、昌陽、城西、韶存莊、城東和牛溪埠等變電站均采用了綜合自動化系統。

對有人值班變電站進行無人值守改造，最大可能的利用了原有的二次設備，因此所需投資較低，實現的進度較快，并且結構簡單易于維護，很適用于老舊變電站的改造。但這種模式占地較多，并且技術較落后，裝置不具備自診斷功能，故障率較高，不利于高新技術的推廣應用。

采用綜合自動化技術的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；站內二次電纜大為簡化，節約了投資也減少了維護量。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。變電站的設計采用綜合自動化技術已成為國內外電網建設的發展趨勢，勢在必行。