一種高壓直流輸電集中監控中心的設計與實施

文/劉翼 周玉勇 邵瑞博

按照建設堅強智能電網的戰略目標和實施“三集五大”的工作部署，結合跨區直流輸電工程的發展規律，本文章介紹了開展直流輸電區域集控化試點研究和建設工作。在目前換流站“運檢一體化、機構扁平化、職責矩陣化”的基礎上，圍繞國家電網公司“大運行、大生產”體系進一步推進“區域集控化”工作，逐步實現換流站“集中監控、少人值守”管理方式，內部挖潛，流程再造，提高直流輸電運行管理的生產效率，為“人、財、物”的集約化管理奠定基礎，實現生產管理上的創新突破。

下面就對本直流輸電系統的集控中心做相應的論述。

1 集控中心建設的必要性

1.1 直流集控中心建設符合電網事業的發展要求

建設統一堅強智能電網對換流站運行管理提出新的挑戰。實施人財物集約化管理對換流站運行管理提出新的要求。集中監控是電網運行管理的發展趨勢。當前，隨著國家電網投資建設和運行規模逐步擴大，同時，設備制造水平不斷發展、自動化程度飛速提高，電網裝備水平、設備可靠性也大幅提升，國內變電運行管理逐步向“集中監控、無人值守”方式轉變，取得了集中監控的成熟經驗，并建立了相應的集中監控生產管理標準。目前，集中監控、調控一體的運行管理模式在發達國家已經大規模使用，生產效率得到幅提高，因此集中監控已成為電網運行管理的發展趨勢。結合跨區直流輸電工程的發展規律，大力推進換流站區域集控化，是順應電網發展趨勢的必然選擇。

1.2 集控中心建設是直流輸電事業發展的內在需求

集控中心建設能實現資源的有效整合。從集控中心建設能優化生產管理模式。集控中心建設為安全生產提供技術保障。集控中心是以人為本的具體體現。

2 直流集中監控中心建設方案概述

這種實現模式是把換流站的工作站“搬”到集中監控中心，如圖1，該種模式下，直流集中控制中心LAN網鋪設到了換流站內，相應的運行人員工作站在集控中心也配置并連到換流站的LAN網，集控中心的工作站和換流站內部的運行人員工作站一樣，監視和控制功能都能夠在集控中心同樣完成。該方案的優點是不需要對各個換流站的監控系統增加遠動通信設備，只需要增加站LAN網與光纖通道之間的光電轉換設備即可；換流站內的配置更改后，集中監控中心不需要修改。

3 具體實現方式

3.1 監控系統結構設計及配置

對每個換流站而言，直流集控中心都獨立配置一套運行人員監控系統對各個換流站進行監視和控制。

以一個換流站為例，直流集控中心監控系統及其與單個換流站的通信網絡示意圖如圖2。圖中監控中心虛框內除了PCM及光端機之外為監控中心監控系統的整體配置。

每套監控系統采用雙局域網結構，通過光纖與對應換流站的站LAN互聯。局域網采用100Mbit/s的冗余以太網結構，運行人員工作站、SER工作站、站長工作站等換流站的運行人員工作站一樣采用網卡綁定技術（Teaming）接入雙網。

每套監控系統人機系統主要由運行人員工作站、SER工作站、站長工作站及其它外圍設備等組成。其中運行人員工作站監視各自換流站的運行工況、事件報警顯示、發送控制命令，與換流站的運行人員工作站功能完全相同。

3.2 保護與故障錄波信息系統

圖1：集控中心設計圖

圖2：直流集控中心監控系統與受控換流站的通信網絡示意圖

為了處理好各個換流站保護與故障錄波管理信息子站上傳的信息，集控中新也配置了一套保護與故障錄波系統。在集控中心配置了一臺保護與故障錄波工作，來完成相關工作。換流站的保護信息子站直接通過獨立的網絡通道和集控中心的保護與故障錄波信息系統通訊，用來保證監控數據的快速性和可靠性。換流站保護信息子站和集控中心保護與故障錄波系統之間采用專線網絡方式。如圖3所示。

保護與故障錄波信息系統的功能是：實時查詢換流站保護裝置信息，并且對各裝置的相關信息，包含自檢信息、保護事件及相關的波形及時收集并按照重要性分級記錄，并給出相關的報警提示。該系統還能對換流站的保護裝置及保護定制進行整定（在調度中心批準的情況下），并且對于具有軟壓板的保護裝置，還能在集控中心遠方投退壓板的功能，

4 方案的詳細特點

站LAN網延伸集控模式在監視信息的全面性高，監控功能以及其它功能等同于換流站運行人員；可靠性強，監控中心工作站通過站LAN直接與各個換流站控制保護系統通訊，其可靠性高。除去通訊通道環節之外，其可靠性等同于換流站運行人員工作站。

監控的快速性幾乎同于換流站運行人員工作站；系統硬件擴展性比較容易；系統規模擴展（接入其它換流站），可以比較方便的接入其它換流站，擴展時，若對新接入的換流站配置獨立的網絡設備及運行人員工作站；從實施難度上，較為容易實現，且成本較低，建設周期主要取決與網絡通道建設，只要網絡通道建設好，監控系統就可以在較短的時間內實現，且不用進行大規模試驗及調試，直接使用即可。

圖3：保護與故障錄波信息系統接入圖