變電站無人值班調度的實現及綜合自動化系統研究

張南　高紅梅　張海城　郝沛霖　佟振寧

摘要：微機技術的不斷發展使得電力系統的綜合自動化技術不斷深化，在許多舊式變電站進行無人值班改造的同時，越來越多的新建變電站也幾乎全部是采用綜合自動化的方式進行設計。在闡述了無人值班變電站的特點和組成的基礎上，對無人值班綜合自動化系統的設計方案進行了設計，探析了無人值班變電站對調度自動化系統的要求，對于無人值班變電站的建設和管理具有積極的指導意義。

關鍵詞：無人值班；綜合自動化；組態；分布式；系統集成

無人值班變電站是變電站一種先進的運行管理模式。它是指借助微機遠動等自動化技術，值班人員在遠方獲取相關信息，并對變電站的設備運行進行控制和管理。無人值班變電站站內不設置固定的運行維護值班崗位，其運行管理工作由變電運維操作站負責。

一、無人值班變電站的監控方式

從無人值班變電站的監控方式來看，大體有三種類型：

一是集控站“操作隊”監控方式。這種監控方式是由“操作隊”完成定期或不定期的操作和檢修，當發生故障時，變電站向集控站發出召喚信號。這種變電站采用常規的二次接線和繼電保護裝置，倒閘操作不頻繁，負荷穩定。

二是集控站或相應調度所集中管理。變電站采用常規二次接線和繼電保護裝置，但其操作比較頻繁。該操作由調度所經RTU實現遙控。

三是由相應的調度所或集控站實現遙控，但變電站內采用包括遠動、微機監控、微機保護的綜合自動化系統。

二、無人值班變電站系統的結構形式

隨著國內外自動化技術水平的不斷提高，無人值班變電站綜合自動化體系也在不斷改進。[2]目前，無人值班變電站綜合自動化系統的系統結構主要分為集中式綜合自動化系統、分層分布式綜合自動化系統、完全分散式綜合自動化系統三種形式。

1.集中式綜合自動化系統

集中式綜合自動化系統是早期產品及老站改造采用的結構形式。這種結構形式是按變電站的規模配置相應容量、功能的微機保護裝置和監控主機及數據采集系統，安裝在變電站主控室內。系統的硬件裝置、數據處理均集中配置，采用由前置機和后臺機構成的集控式結構。全站信息要通過通信管理機或前置機進行處理。其系統結構如圖1所示。

2.分層分布式綜合自動化系統

分層分布式結構的無人值班變電站綜合自動化系統主要分為間隔層、站控層、管理層以及各層之間的連接網絡通信層。[3]其系統結構如圖2所示。

變電站綜合自動化系統管理采取分層管理模式，各功能單元由對應的管理機直接管理，各單元之間通過現場總線連接，構成間隔層。按照不同的電壓等級、不同的電氣間隔單元、不同的控制對象配置相應的功能單元。如保護裝置、測控裝置、自動裝置、操作切換裝置以及其他的智能設備和附屬設備。在站控層或通信網絡故障的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監測和控制功能。

站控層中的所有設備和間隔層中的所有裝置都直接連接在以太網上。站控層與間隔層設備間直接采用以太網通信。該層具有監視、控制和管理的功能，是整個變電站監視、測量、控制和管理的智能化中心，包括操作員站、繼保工程師站、遠動主站、電壓與無功綜合控制（VQC）和小電流接地檢測等。具備微機五防系統網絡接口，并預留設備在線監測與診斷系統和遙視系統網絡接口。變電站層是指同整個變電站有關的功能和設備，包括當地監控的計算機和通信管理機以及遠方終端接口。

3.完全分散式綜合自動化系統

完全分散式綜合自動化系統是按照面向電氣一次回路或電氣間隔單元的方法進行設計，在結構上完全分散的變電站綜合自動化系統，對間隔層中各數據采集、監控單元和保護單元進行集成，設計在同一機箱中，并將這種機箱就地分散安裝在開關柜或其他一次設備附近。各間隔單元的設備相互獨立，僅通過光纖或通信網絡由站控機對它們進行管理和交換信息。將功能分布與物理分散兩者的有機結合，實現了間隔層各單元的功能不依賴通信網而相對獨立。

完全分散綜合自動化系統如圖3所示，這種結構代表了現代變電站自動化技術發展的趨勢，其主要特點是功能單元安全，按一次設備間隔分散安裝；節約控制室面積和二次電纜。完全分散式綜合自動化系統其優越性主要體現在：簡化了變電站二次部分配置，有利于實現無人值班。

三、無人值班變電站綜合自動化系統的要求

實現變電站的無人值班，是一項系統化的工程，需要在一、二次設備，微機保護裝置配置，通信可靠性，以及調度自動化等方面達到變電站無人值班的要求。具體要求如下：

1.可靠的一、二次設備的要求

要實現變電站無人值班，可靠的一、二次設備是必要條件。[4]對于目前已經建成的變電站，需要對原有的設備進行充分和有效的利用，原有的繼電保護裝置、變壓器、遠動系統、調壓分接頭的位置、監視系統都要改造到符合無人值班變電站的基本標準。另外，對于變電站內的各種設備，要進行充分的檢測和維修維護，使之能滿足無人值班變電站的運行要求。而對于新建的無人值班變電站，在設計和建設過程中，一、二次設備應盡量選用性能可靠、品質優良、方便維護的產品。

2.微機保護裝置的配置要求

繼電保護及安全自動裝置應選用性能穩定、質量可靠的微機型產品，保護裝置及通道需具備自動檢測功能。繼電保護和安全自動裝置應通過標準規約與監控系統通信，繼電保護設備應具備遠方召喚定值、遠方復歸信號等功能。條件允許的應采用自動化系統遠方切換保護定值區、遠方投退的常用功能壓板等。對于能實現遠方召喚功能的繼電保護和安全自動裝置，其所有保護動作信息、定值（定值區號）、控制字、壓板狀態、切換把手狀態、通道告警信息等運行狀態和故障信息均應能夠傳送到集控中心（或調度中心）。220kV及以上無人值班變電站可以利用保護信息子站將較詳細的保護信息送往調度和集控中心，較低電壓等級的無人值班變電站應將保護動作信號傳送至變電站監控系統。

3.通信通道及站內通信系統的可靠性要求

無人值班變電站對通信通道的條件及所內通信系統要求更高。反映變電站運行狀態的遙測、遙信、事故報警信息要及時發送到集控站，集控站的命令要準確的下發執行，因此必須有可靠的通信通道作保障。選擇先進、可靠的通信方式及站內通信系統，保證通信質量，提高遙控可靠性，是實現變電站無人值班的基礎性保障。

4.調度自動化的要求

穩定性好、可靠性高的調度自動化系統是實現變電站無人值班的關鍵條件。只有遙控命令的準確發送、傳輸、校驗，遙測數據的正確上傳，遙信和遙脈信息的完整可靠改變，才能保證無人值班變電站的可靠運行。

四、結束語

無人值班變電站綜合自動化系統的功能和配置應滿足無人值班的要求，利用優化的結構和強大的自動化功能，及時向集控中心、操作隊和調度人員提供詳細的信息，同時滿足正常的運行操作、安全監視和自動控制等功能。本文研究了無人值班變電站的監控方式，對無人值班變電站綜合自動化系統的結構進行了分析和設計，提出了實現無人值班變電站綜合自動化系統的具體要求，對于智能化和數字化電網的建設具有積極的現實意義。

參考文獻

[1]譚慶豐.論如何提高變電安全運行和可靠性措施[J].廣東科技，2010，（24）.

[2]李建，車曉濤，劉華偉.應用可視化管理提高變電站運行管理水平[J].電力安全技術，2011，（4）.

[3]李建民，呂瑞珍.如何當好變電運行值班員[J].電力安全技術，2010，（7）.

[4]楊明.淺議變電站運行管理措施[J].中國新技術新產品，2010，（22）.