淺析工廠變電站無人值守解決方案及現(xiàn)狀

張志剛

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著社會的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的信息化發(fā)展也在不斷的深入，變電站作為電網(wǎng)的核心樞紐則更應(yīng)該順應(yīng)電網(wǎng)信息化的高速發(fā)展進(jìn)行布局［1］，而無人值守變電站則能夠幫助企業(yè)有效節(jié)約人力資源，提高管理效率，提升經(jīng)濟(jì)效益［2-4］。

無人值守變電站一般由遠(yuǎn)程、綜合、監(jiān)控等三部分系統(tǒng)組成：（1）前端音視頻監(jiān)控、環(huán)境變量監(jiān)控、出入口監(jiān)控等綜合監(jiān)控設(shè)備；（2）寬帶網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)或行業(yè)用戶專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸部分；（3）服務(wù)器、監(jiān)控終端等管理中心軟件平臺等［5-9］；現(xiàn)以江銅貴冶2#總降壓變電站為例，就實現(xiàn)無人值守可能存在的問題及解決方法做一些分析，從而推動工廠無人值守變電站的發(fā)展。

2 前端綜合監(jiān)控

完善穩(wěn)定的前端綜合監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)變電站無人值守的先決條件。

2.1 音、視頻監(jiān)控

目前2#總降壓站內(nèi)的前端音、視頻監(jiān)控采用?？低暯鉀Q方案，在關(guān)鍵的一次設(shè)備周邊均安裝紅外攝像裝置，為提高監(jiān)控的可靠性，主機(jī)采用工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像主機(jī)，圖像先到前端集中通過光纜先傳到控制室，再通過網(wǎng)絡(luò)連接到控制室實現(xiàn)監(jiān)控、瀏覽、查詢錄像、控制旋轉(zhuǎn)等功能，其音、視頻處理主機(jī)主要參數(shù)如表1所示。

2.2 數(shù)字、模擬變量監(jiān)控

6kV現(xiàn)場采用美國SEL公司的SEL351作為繼電保護(hù)裝置，使用ION6200作為數(shù)據(jù)采集變量監(jiān)控裝置，通過SEL2030與各保護(hù)設(shè)備間的一對一鏈接，采用SEL規(guī)約進(jìn)行通訊，SEL2030與后臺系統(tǒng)間通過網(wǎng)絡(luò)DNP規(guī)約通訊將數(shù)據(jù)傳至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，再由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳至后臺主服務(wù)器。

110kV同樣通過SEL351及SEL311L作為繼電保護(hù)裝置，使用7700、8600等智能電度表作為數(shù)據(jù)變量采集監(jiān)控裝置，將數(shù)據(jù)上傳至FM600-8后再由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳至后臺主服務(wù)器。

表1 音、視頻處理主機(jī)主要參數(shù)表

2.3 綜合監(jiān)控主機(jī)及軟件

2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器工控機(jī)均采用IBM 3500 M4型號主機(jī)，一臺作為主服務(wù)器，另一臺作為備用服務(wù)器，2臺服務(wù)器彼此之間可實現(xiàn)冗余；2臺工作站，均采用IBM x3100 M5型號主機(jī)。

后臺軟件采用基于Windows NT/Windows Server/UNIX平臺上獨立開發(fā)的Farad 200系統(tǒng)的SCADA軟件，支持網(wǎng)絡(luò)和多機(jī)運(yùn)行，其特點為配置簡單、人性化，維護(hù)方便，技術(shù)人員可隨時添加想要實現(xiàn)的功能或數(shù)據(jù)報表，并且系統(tǒng)十分穩(wěn)定。

3 網(wǎng)絡(luò)傳輸部分

3.1 江銅貴冶二號總降壓電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

江銅貴冶2#總降壓現(xiàn)場前端采集的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳至后臺監(jiān)控中心，其具體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 江銅貴冶二號總降壓電力監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 通訊規(guī)約

（1）SEL-2030與各保護(hù)設(shè)備間一對一鏈接，采用SEL規(guī)約進(jìn)行通訊，2030與后臺系統(tǒng)間通過網(wǎng)絡(luò)DNP規(guī)約通訊。

（2）6kV配電室FM600-8與下面裝置采用RS485兩線方式進(jìn)行鏈接，采用MOUDBUS規(guī)約進(jìn)行通訊，F(xiàn)M600-8與后臺系統(tǒng)通訊采用IEC104規(guī)約通訊。

（3）110kV配電室FM600-8與下面裝置采用RS485兩線方式進(jìn)行鏈接，9600DIT采用FM600-8新開發(fā)的中電規(guī)約，其它裝置均采用MODBUS規(guī)約進(jìn)行通訊，F(xiàn)M600-8與后臺系統(tǒng)通訊采用IEC104規(guī)約通訊。

4 存在的問題及解決方案

4.1 防入侵報警系統(tǒng)

無人值守變電站是指沒有經(jīng)常性運(yùn)行值班人員的變電站，變電站是變配電重地，外來閑雜人員禁止入內(nèi)，所以要想達(dá)到無人值守需要對安全問題進(jìn)行加強(qiáng)監(jiān)測，可加裝門禁設(shè)備，僅允許指定人員入內(nèi)，同時加裝常規(guī)入侵報警控制系統(tǒng)，發(fā)生報警后視頻攝像聯(lián)動，鎖定外來移動人員進(jìn)行攝錄并將報警信號傳至集控中心［4］。

4.2 前端系統(tǒng)監(jiān)測

對重點部位進(jìn)行監(jiān)測，如：事故油池自動排水系統(tǒng)、高壓配電室及電容器室的對流風(fēng)扇、消防聲光報警等等，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)路傳輸至集控中心，真正的實現(xiàn)遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、遙視的五遙功能，具體前端監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 前端監(jiān)測系統(tǒng)圖

4.3 消防系統(tǒng)及溫濕控制系統(tǒng)

由于電氣設(shè)備長期運(yùn)行中會不可避免的產(chǎn)生熱故障，所以完善的電氣消防措施和適宜的運(yùn)行環(huán)境溫度是安全運(yùn)行重要前提。

（1）電氣消防滅火一般采用不導(dǎo)電的氣體滅火材料，可使用七氟丙烷或超細(xì)干粉來滅火，盡量采用遠(yuǎn)程手動開啟滅火裝置，防止發(fā)生誤報警時滅火裝置自啟動，從而造成不必要的浪費及影響。

（2）適宜的環(huán)境溫度可以大幅度提高電氣運(yùn)行設(shè)備和監(jiān)測設(shè)備的使用壽命，并且可以減少設(shè)備故障發(fā)生的幾率，所以可在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上加裝溫度監(jiān)測自動控制系統(tǒng)，以此來調(diào)節(jié)電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境溫度在一個合理的范圍之內(nèi)。

（3）配電柜上的監(jiān)控監(jiān)測裝置均為較精密的電腦測控裝置，對其需要做好防水措施，并控制其濕度不宜過高，所以可以根據(jù)室內(nèi)空間大小來配置安裝若干溫濕度傳感器，將檢測到的濕度數(shù)據(jù)上傳至后臺，并在后臺監(jiān)控界面上以圖表的形式呈現(xiàn)出來，當(dāng)濕度超過設(shè)定值時，便會出發(fā)報警，以提醒值班人員的注意，同時啟動除濕系統(tǒng)［5］。

4.4 防破壞報警系統(tǒng)

（1）由于變電站距離集控中心一般都較遠(yuǎn)，當(dāng)監(jiān)控線路發(fā)生故障時，需要及時報警及定位故障點，報警系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行處理，減少故障時長。

（2）變電站的現(xiàn)場裝置無論是一次設(shè)備還是二次設(shè)備都比較貴重，且由于企業(yè)的特殊性，對持續(xù)不間斷的穩(wěn)定供電要求極高，當(dāng)實行無人值守后，變電站現(xiàn)場大部分時間是沒有人員看管的，所以要對室內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行全封閉的運(yùn)行模式，只能有受許可的專人才可以進(jìn)入配電室，嚴(yán)防人為破壞。

4.5 抗干擾保護(hù)裝置

變電站的高電壓、浪涌、電位差時刻存在，這對站內(nèi)所有的弱電設(shè)備會造成一定的影響，會使視頻監(jiān)控受到干擾，由于弱電設(shè)備本身的電磁防護(hù)能力不高，所以要加強(qiáng)抗電磁干擾的防護(hù)措施［5］。

4.6 遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮功能

監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備音、視頻的雙向傳輸功能，讓信息可以由集控中心與現(xiàn)場之間雙向?qū)崟r傳遞，有突發(fā)事件時，在突發(fā)事件現(xiàn)場的語音、圖像實時傳遞至集控中心，位于集控中心的技術(shù)負(fù)責(zé)人可遠(yuǎn)程指揮，并且所有的指揮環(huán)節(jié)信息實時存儲，后期可以調(diào)用并分析［6］。

4.7 實現(xiàn)日志管理功能

系統(tǒng)需實現(xiàn)查詢區(qū)間信息，導(dǎo)出區(qū)間信息的功能，并可以按照指定的要求，進(jìn)行分類查詢，包括巡檢人員的身份和巡檢時間、遙控操作人員的操作時間等等，對于重要的信息應(yīng)該進(jìn)行備份或打印備案。

4.8 多級管理功能

集控中心應(yīng)采取多級管理的架構(gòu)，每一層級都擁有不同的管理權(quán)限，實現(xiàn)一對一、一對多、多對多等形式的音、視頻的調(diào)用，根據(jù)自己擁有的權(quán)限，可對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的訪問和監(jiān)控操作，禁止越權(quán)訪問和操作。

5 專業(yè)素質(zhì)要求

5.1 提升迅速的應(yīng)急反應(yīng)能力

無人值守變電站維護(hù)人員對變電站進(jìn)行巡查的時候如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)異?；蛘吖收?，應(yīng)該立即報告集控中心調(diào)度人員，并且做好詳細(xì)的故障記錄。無人變電站操作時間是人員集合、做好工作準(zhǔn)備、到達(dá)現(xiàn)場和常規(guī)操作時間之和，與有人變電站相比，時間上更加的緊迫，這就要求運(yùn)行人員有更快的反應(yīng)能力和應(yīng)急能力。運(yùn)行人員必須對無人值守變電站新的安全管理規(guī)范熟讀于心，熟悉新的工作流程、操作方法，減少突發(fā)狀況引起的慌亂導(dǎo)致操作失誤、違規(guī)操作等問題，要做到遇到應(yīng)急事故可以迅速制定處理方案，臨危不亂。

5.2 加強(qiáng)安全隱患排查能力

《無人值守變電站運(yùn)維管理規(guī)定》巡視周期為3～7天。若在1個巡視周期內(nèi)，維護(hù)人員沒有發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的安全隱患，那么這個隱患將至少持續(xù)1個周期，并且極有可能會繼續(xù)發(fā)展惡化，從而導(dǎo)致更為嚴(yán)重的后果。因此，日常的巡視工作一定要做到全覆蓋，不留一點安全死角。對于設(shè)備平時容易發(fā)生問題的區(qū)域要重點的排查，針對夏季高溫雷雨天氣，更要扎實做好對無人值守變電站的巡視工作，通過正常巡視、全面巡視、熄燈特巡和特殊巡視,實現(xiàn)巡視全面化［7］。巡視過程中，除根據(jù)原定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行外，還根據(jù)負(fù)荷調(diào)整情況，對負(fù)荷較大的變電站，按時、及時進(jìn)行測溫和跟蹤巡視，密切關(guān)注設(shè)備有無過負(fù)荷、發(fā)熱等異常情況，對重要負(fù)荷變電站加強(qiáng)特巡、夜巡，確保巡視到位。

5.3 提高協(xié)調(diào)交流的能力

無人值守變電站由于實行遠(yuǎn)程監(jiān)控模式，平時由維護(hù)人員負(fù)責(zé)日常的巡視工作，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或者出現(xiàn)異常，由維護(hù)人員立即報集控中心。維護(hù)人員、監(jiān)控人員、調(diào)度人員需要三方緊密配合進(jìn)行搶修工作，三方溝通就變得尤為重要，一方對安全措施危險點交底不明確不細(xì)致就可能導(dǎo)致裝置誤動，全面停電的重大事故。

6 精細(xì)化管理

6.1 改變運(yùn)行管理方式

傳統(tǒng)的變電站值班員不但要進(jìn)行日常運(yùn)行、操作、巡視等工作，還要擔(dān)負(fù)著監(jiān)控、調(diào)度等職責(zé)，可謂一人身兼多職，當(dāng)遇到復(fù)雜操作或突發(fā)故障時，容易導(dǎo)致精力不集中，不利于變電站的安全運(yùn)行。實現(xiàn)無人值守后，必須改變觀念，對值班人員主要職能進(jìn)行調(diào)整，可以將值班人員分為兩部分，一部分專職負(fù)責(zé)變電站的日?，F(xiàn)場操作、巡視和維護(hù)工作，另一部分專職負(fù)責(zé)后臺監(jiān)控、調(diào)度和遠(yuǎn)方遙控操作等工作，現(xiàn)場操作人員操作開關(guān)、刀閘時，要根據(jù)后臺調(diào)度人員的命令執(zhí)行，并在操作完畢后匯報［8］。

6.2 加強(qiáng)設(shè)備可靠性

設(shè)備的可靠性是能否真正實現(xiàn)“無人”值守的一個首要因素，所以要提高無人值守變電站的可靠性和安全性，首先要采用技術(shù)成熟穩(wěn)定的一次、二次設(shè)備，同時要加強(qiáng)日常維護(hù)巡視工作，將設(shè)備異常的因素扼殺于萌芽狀態(tài)中，及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理，不能認(rèn)為設(shè)備運(yùn)行正常就沒有維護(hù)的必要。其次工作人員要認(rèn)真執(zhí)行倒閘操作票和工作票制度，必須加強(qiáng)安全操作意識，實行“兩票三制”就是為了有效保證操作維護(hù)人員在安全的前提下操作、巡查，保證設(shè)備的可靠運(yùn)行［9］。

6.3 制定新規(guī)范新制度

與傳統(tǒng)值班室管理的變電站有顯著的不同，無人值守變電站的運(yùn)行人員分工更加明確，其工作方向也更為具體，不同的運(yùn)管人員其工作內(nèi)容和管理范圍也不同，這就使得單位必須制定新的更為科學(xué)的績效考核制度。

7 結(jié)語

無人值守變電站目前已經(jīng)得到了極大的普及和發(fā)展，相關(guān)應(yīng)用技術(shù)越加成熟，其經(jīng)濟(jì)效益也越加突出，我國電力系統(tǒng)內(nèi)部絕大部分110kV級變電站均實現(xiàn)無人值守；與此同時，隨著智能工廠的不斷推進(jìn)，實現(xiàn)變電站無人值守已經(jīng)是大勢所趨?，F(xiàn)基于江銅貴冶分公司2#總降壓為例，簡述了其現(xiàn)有的自動化程度，并簡單的論述工廠達(dá)到無人值守變電站所需的條件和必要措施，同時在人員素質(zhì)和操作規(guī)程上做了簡要的分析，目前貴冶的110kV級變電站已經(jīng)具有十分先進(jìn)的監(jiān)控自動化配套系統(tǒng)，但離無人值守變電站還有一定的差距，相信在不久的將來，更為先進(jìn)的無人值守和集控運(yùn)管模式必將實現(xiàn)。