智能變電站調(diào)控一體化改造方案研究

王華龍

摘 要：智能電網(wǎng)由發(fā)電、變電、輸電、調(diào)度、配電、用電這六個(gè)主要環(huán)節(jié)組成。其中變電站是變電環(huán)節(jié)的關(guān)鍵支撐點(diǎn)，是連接發(fā)電和用電的樞紐，是整個(gè)電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行的重要組成部分。變電站自動(dòng)化技術(shù)迄今為止經(jīng)歷了傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站——數(shù)字化變電站——智能變電站三個(gè)發(fā)展階段。本文重點(diǎn)對(duì)智能變電站進(jìn)行研究，對(duì)智能變電站運(yùn)行調(diào)控新模式進(jìn)行分析，闡述了調(diào)控一體化的優(yōu)勢(shì)以及在實(shí)際應(yīng)用過程中的改造方案，進(jìn)而針對(duì)改造方案提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防控措施，并提出未來的改進(jìn)方向。本文首先分析了智能變電站運(yùn)行管理模式，并結(jié)合調(diào)控一體化運(yùn)行管理模式特征，最后探討了基于調(diào)控一體化的智能變電站運(yùn)行管理模式。

關(guān)鍵詞：智能變電站;調(diào)控一體化;調(diào)度端;運(yùn)維班

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）12-0187-02

隨著網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，協(xié)議變得更加的全面，在線可以對(duì)一次設(shè)備實(shí)施全面監(jiān)測(cè)、變電站全景電力數(shù)據(jù)平臺(tái)和電力信息接口等技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了變電站一、二次設(shè)備技術(shù)的融合以及變電站運(yùn)行方式的變革，由此逐漸形成了完備的智能變電站技術(shù)體系[1]。與傳統(tǒng)的變電站相比，智能變電站在技術(shù)上具有先進(jìn)性和可靠性，并且其占地少、成本低、維護(hù)方便、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢(shì)，因此，智能變電站建設(shè)將逐漸成為變電站的主流，智能變電站建設(shè)的調(diào)度一體化改造也顯得越發(fā)重要。

調(diào)控一體化是智能變電站運(yùn)行管理的一種創(chuàng)新模式，調(diào)控一體化模式也更符合當(dāng)前我國電力企業(yè)智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)[2]。智能變電站結(jié)合全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享標(biāo)準(zhǔn)化要求，通過系統(tǒng)集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)視、控制以及操作、智能警告以及運(yùn)行管理等功能。基于調(diào)控一體化的智能變電站運(yùn)行管理模式的應(yīng)用能夠大大提升變電站的運(yùn)行管理水平。

1 智能變電站調(diào)控一體化目標(biāo)

智能變電站調(diào)控一體化相較于傳統(tǒng)變電站具有的優(yōu)勢(shì)：

（1）有效提高智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的電網(wǎng)控制能力，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

（2）能夠有效提高智能電網(wǎng)電控一體化運(yùn)行管理模式的系統(tǒng)性，可以有效提高電網(wǎng)調(diào)控一體化運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

（3）可以有效保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，積極穩(wěn)妥地推進(jìn)各級(jí)調(diào)控一體化工作，實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)行和設(shè)備監(jiān)控的融合，縮短業(yè)務(wù)流程，強(qiáng)化電網(wǎng)運(yùn)行管理、提高工作效率和電網(wǎng)事故快速處置能力，使電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行控制適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展的要求。

2 系統(tǒng)組成模塊

調(diào)控一體化是使用更加安全可靠的一鍵順控主機(jī)、智能防誤主機(jī)，將傳統(tǒng)人工檢查用一種操作項(xiàng)目軟件替代。這種模式是一種能夠?qū)崿F(xiàn)操作票預(yù)制、操作任務(wù)模塊式搭建、設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)判別、防誤聯(lián)鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動(dòng)、操作過程自動(dòng)順序執(zhí)行的操作模式。

調(diào)控一體化主要是實(shí)現(xiàn)變電站主設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換的一鍵順控操作的功能，具體能夠?qū)崿F(xiàn)組合式電器的“運(yùn)行、熱備用、冷備用”三種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換操作，空氣絕緣開關(guān)柜的“運(yùn)行、熱備用”兩種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換操作，實(shí)現(xiàn)倒母線、主變中性點(diǎn)切換、終端變電站電源切換的操作。

2.1 一體化監(jiān)控系統(tǒng)

一體化監(jiān)控系統(tǒng)縱向貫通調(diào)度、生產(chǎn)等主站系統(tǒng)，橫向聯(lián)通變電站內(nèi)各自動(dòng)化設(shè)備，是智能變電站自動(dòng)化的核心部分。

智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)直接采集站內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行信息和二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與輸變電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、輔助應(yīng)用、計(jì)量等進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)變電站全景數(shù)據(jù)采集、處理、監(jiān)視、控制運(yùn)行管理等功能。監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用功能結(jié)構(gòu)分為三個(gè)層次：數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)一存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)消息總線和統(tǒng)一訪問接口、五類應(yīng)用功能。應(yīng)用功能主要包括：運(yùn)行監(jiān)視、操作與控制、信息綜合分析與智能告警、運(yùn)行管理、輔助應(yīng)用。

2.2 一次設(shè)備

一次設(shè)備是電網(wǎng)的基本單元，一次設(shè)備智能化（或稱智能設(shè)備）是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)志之一。利用傳感器對(duì)關(guān)鍵一次設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備可觀測(cè)、可控制和自動(dòng)化是智能設(shè)備的核心任務(wù)和目標(biāo)。其中，關(guān)鍵設(shè)備斷路器應(yīng)具備遙控操作功能，其位置信號(hào)的采集應(yīng)采用雙輔助接點(diǎn)遙信。母線和各間隔應(yīng)裝設(shè)三相電壓互感器，不具備三相電壓互感器時(shí)應(yīng)增加具備遙信功能的三相帶電顯示裝置。隔離開關(guān)應(yīng)具備遙控操作功能，其位置信號(hào)的采集應(yīng)采用雙輔助接點(diǎn)遙信。在一次設(shè)備組件中，將相關(guān)測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、保護(hù)進(jìn)行一體化融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的融合，是未來發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。

2.3 防誤系統(tǒng)

智能防誤主機(jī)可與原防誤主機(jī)合并，由新增的智能防誤主機(jī)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控校核功能及原防誤主機(jī)所有功能。所謂的防誤閉鎖就是模擬預(yù)演和指令執(zhí)行過程中采用雙套防誤機(jī)制校核的原則，一套為順控主機(jī)內(nèi)置的防誤邏輯閉鎖，另一套為獨(dú)立智能防誤主機(jī)的防誤邏輯校驗(yàn)，以防止發(fā)生誤操作。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在變電站部署順控主機(jī)、獨(dú)立智能防誤主機(jī)、刀閘狀態(tài)采集裝置、空開控制裝置、壓板狀態(tài)采集裝置、地線狀態(tài)采集裝置和運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)（備用），獨(dú)立智能防誤主機(jī)與順控主機(jī)內(nèi)置防誤邏輯，實(shí)現(xiàn)雙套防誤校核，通信網(wǎng)關(guān)機(jī)為與調(diào)度的數(shù)據(jù)通信通道，也可與順控主機(jī)通信。運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)為調(diào)控機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)方智能調(diào)控提供通道。

3.2 交互流程設(shè)計(jì)

第一項(xiàng)是操作準(zhǔn)備。操作人員接到調(diào)控人員的操作任務(wù)，對(duì)人員分工進(jìn)行準(zhǔn)備。

第二項(xiàng)是在運(yùn)維班接受調(diào)控指令。

第三項(xiàng)是填寫順控操作票。操作人員填寫順控操作票，確認(rèn)操作任務(wù)，順控操作票由原來144項(xiàng)簡(jiǎn)化到12項(xiàng)。（填順控票特寫、操作票精簡(jiǎn)的變化特寫）。

第四項(xiàng)是生成操作任務(wù)。按照操作票內(nèi)容，生成操作任務(wù)，原先已預(yù)置并經(jīng)過調(diào)試的操作項(xiàng)目自動(dòng)彈出。（播音后出順控界面、復(fù)誦同期聲：新建操作任務(wù)—操作對(duì)象—當(dāng)前狀態(tài)—目標(biāo)狀態(tài)—生成操作任務(wù)）。

第五項(xiàng)是預(yù)演。正式操作前再次核對(duì)操作步驟正確。

第六項(xiàng)是“一鍵”執(zhí)行。原144項(xiàng)操作步驟自動(dòng)執(zhí)行。

第七項(xiàng)是操作復(fù)核。操作人員復(fù)查順控操作執(zhí)行情況，檢查操作設(shè)備狀態(tài)變化正確。

第八項(xiàng)是向值班調(diào)度人員匯報(bào)操作情況，完成本次操作并做好相關(guān)記錄。

4 具體實(shí)施

4.1 調(diào)度端改造方案及操作方式

4.1.1改造內(nèi)容

調(diào)度端設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均不作任何改變，僅需在主站系統(tǒng)中擴(kuò)展順序控制模塊，實(shí)施簡(jiǎn)單，具體改造內(nèi)容如下：

（1）在現(xiàn)有OPEN3000系統(tǒng)中新增順序控制模塊，完善相關(guān)通信協(xié)議。

（2）調(diào)試接入京山運(yùn)維班的一鍵順控業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證調(diào)度遠(yuǎn)方順控功能。

4.1.2操作方式

（1）調(diào)度端操作時(shí)，由調(diào)控人員在主站選擇被控設(shè)備、初始狀態(tài)及目標(biāo)狀態(tài)，確定操作任務(wù)，召喚站端主機(jī)中存儲(chǔ)的典型操作票，并按步驟預(yù)演、執(zhí)行。

（2）執(zhí)行順控操作的人員應(yīng)經(jīng)過專門培訓(xùn)，熟悉主站順控程序的操作方法。

（3）一旦順控操作因故中斷，應(yīng)立即停止操作，通知運(yùn)維人員進(jìn)站巡視，必要時(shí)通知檢修專業(yè)班組處理。

（4）若順控操作中一次設(shè)備機(jī)構(gòu)故障，應(yīng)立即制定負(fù)荷轉(zhuǎn)移措施，隔離故障設(shè)備。

4.2 運(yùn)維班改造方案及操作方式

4.2.1 改造內(nèi)容

在京山運(yùn)維班平面建設(shè)運(yùn)維班工作站，集中開展所轄變電站一鍵順控業(yè)務(wù)。運(yùn)維班集中對(duì)所轄無人值守變電站的主輔設(shè)備運(yùn)行信息全面采集、集中監(jiān)控、狀態(tài)判斷、遠(yuǎn)方操作、一鍵順控和運(yùn)檢作業(yè)全流程管控，切實(shí)承擔(dān)設(shè)備主人職責(zé)。具體改造內(nèi)容如下：

（1）新增運(yùn)維班工作站一臺(tái)，經(jīng)縱向加密裝置接入路由器，并通過SDH設(shè)備接入Ⅰ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)[3];

（2）調(diào)試運(yùn)維班工作站與調(diào)度主站間的通信功能，驗(yàn)證相關(guān)順控?cái)?shù)據(jù)及交互流程，并驗(yàn)證運(yùn)維班遠(yuǎn)方順控功能。

4.2.2操作方式

（1）運(yùn)維班操作時(shí)，運(yùn)維人員在駐地工作站中選擇被控設(shè)備、初始狀態(tài)及目標(biāo)狀態(tài)，確定操作任務(wù)，召喚站端主機(jī)中存儲(chǔ)的典型操作票，并按步驟預(yù)演、執(zhí)行[3]。

（2）執(zhí)行順控操作的人員應(yīng)經(jīng)過專門培訓(xùn)，熟悉站內(nèi)順控程序的操作方法。

（3）一旦順控操作因故中斷，應(yīng)立即停止操作，匯報(bào)調(diào)度，并立即趕赴現(xiàn)場(chǎng)處理，必要時(shí)通知檢修專業(yè)班組處理。

（4）在運(yùn)維人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)過程中，調(diào)度人員應(yīng)密切監(jiān)視站內(nèi)信號(hào)，并按事故風(fēng)險(xiǎn)制定負(fù)荷轉(zhuǎn)移措施，隔離故障設(shè)備。

4.3 風(fēng)險(xiǎn)處理原則

（1）事故反映迅速，及時(shí)掌握現(xiàn)狀。發(fā)生事故時(shí)，當(dāng)班運(yùn)行人員第一時(shí)間到現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備運(yùn)行情況，并及時(shí)向調(diào)度和公司領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)事故發(fā)生的簡(jiǎn)況。

（2）迅速限制事故的發(fā)展。事故發(fā)生初期，現(xiàn)場(chǎng)事故處理人員應(yīng)積極采取有效的自救措施，努力排除險(xiǎn)情，搶救人員、設(shè)備及財(cái)產(chǎn)，防止事故蔓延、擴(kuò)大，盡量減少損失。

（3）保障站用電和直流系統(tǒng)正常運(yùn)行。在處理事故過程中，首先應(yīng)保證站用電和直流的安全運(yùn)行和正常供電，當(dāng)系統(tǒng)或有關(guān)設(shè)備事故造成站用電或直流停電事故時(shí)，應(yīng)首先處理和恢復(fù)站用電及直流的運(yùn)行。

（4）迅速恢復(fù)供電，重要用戶優(yōu)先。盡快恢復(fù)容易造成較大社會(huì)影響的重要線路、保電線路、防汛線路等供電，防止事故進(jìn)一步惡化。

5 結(jié)論

本文對(duì)智能調(diào)控系統(tǒng)的原理進(jìn)行分析，給出了調(diào)度一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與模塊組成，結(jié)合調(diào)度一體化系統(tǒng)的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)了調(diào)度一體化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，并且給出各模塊的改造實(shí)施方案，并給出了詳細(xì)的改造內(nèi)容與操作方式，最后結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)改造過程中可能出現(xiàn)的問題提供了風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

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