產(chǎn)品中心
淺談無人值守變電站的發(fā)展
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：變電站的運(yùn)行管理模式逐漸從無人值守轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人值守，不僅避免了無人值守的不安全問題，還節(jié)省了大量的人力和企業(yè)成本，使變電站管理更加規(guī)范和科學(xué)。所謂無人值守，是指不再需要指派相關(guān)人員來監(jiān)督變電站的運(yùn)行，而是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對變電站的系統(tǒng)監(jiān)控。然而，盡管無人值守已經(jīng)成為變電站運(yùn)行管理的主要模式之一，并發(fā)揮了很好的作用，但不可否認(rèn)的是，在實(shí)際應(yīng)用中仍會暴露出一些問題。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對無人值守變電站發(fā)展與電力自動化應(yīng)用研究提出了一些建議，僅供參考。
關(guān)鍵詞：無人值守；變電站發(fā)展；電力自動化；應(yīng)用研究
0 引言
無人值守變電站重新建立并完善了運(yùn)行管理制度，地提高了上級管理部門對下級操作部門的監(jiān)督管理水平，提高了變電運(yùn)行人員的專*技能和綜合素質(zhì)。對現(xiàn)有的科技手段展開深入的研究和應(yīng)用，能令檢測管理系統(tǒng)地發(fā)揮作用，從而節(jié)約了大量的人力和資金投入，同時，裝置巡視檢查效果得到了巨大的提升，在滿足人們的生活需求的同時，保證了整個變電站的管理更加安全化、規(guī)范化、科技化。
1 無人值守變電站的發(fā)展歷史
變電站是電力行業(yè)的中轉(zhuǎn)站，作用不可替代。而且其工作的效率更高、投資小，所以應(yīng)用價值更廣。其發(fā)展主要有以下幾個階段。首先就是機(jī)電自動化技術(shù)的出現(xiàn)，促使其成為可能，在此之前，變電站多需要人工值班來進(jìn)行管理。人力以及財(cái)力浪費(fèi)嚴(yán)重，運(yùn)行效率也難以保證。而隨著無人值守變電站的出現(xiàn)，就有*的解決了以上的問題。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的自動化以及各種智能化技術(shù)得到長足的發(fā)展，并且電力安全運(yùn)行也是得到重視。所以無人化成為必然的發(fā)展趨勢，并且因?yàn)樽冸娬臼请娏π袠I(yè)的核心以及樞紐，所以其運(yùn)行的穩(wěn)定和效率事關(guān)民眾生活以及電網(wǎng)安全可靠，所以不能馬虎大意，隨著信息數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，變電站的自動化系統(tǒng)管理成為可能。
2 電力自動化應(yīng)用
2.1管理程序的規(guī)范化
電力自動化技術(shù)的應(yīng)用，在規(guī)范變電站管理的同時，針對電力運(yùn)行中出現(xiàn)的干擾故障，能夠進(jìn)行預(yù)防和改進(jìn)。但是，在具體運(yùn)用中，要做好程序管理以及綜合應(yīng)用規(guī)范化，才能發(fā)揮電力自動化的價值。在具體改進(jìn)過程中，對于應(yīng)用的配置人員，要合理地進(jìn)行分工，并明確其責(zé)任和目標(biāo)，確保整個電力系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。完善其規(guī)章制度，針對運(yùn)用的配置人員，要進(jìn)行電力繼電保護(hù)相關(guān)知識的培訓(xùn)，加強(qiáng)管理，把無人值守中運(yùn)用到的技術(shù)、設(shè)備以及理念進(jìn)行更新，促使系統(tǒng)規(guī)范化管理與繼電保護(hù)裝置能夠構(gòu)成有*的運(yùn)行模式。此外，在電力自動化技術(shù)應(yīng)用過程中，要結(jié)合設(shè)備臺賬的維護(hù)情況、運(yùn)行中存有的事故以及設(shè)備缺陷，從而制定維護(hù)維修檔案，做好后期的跟蹤考核工作，嚴(yán)格地落實(shí)獎懲制度，帶動工作人員工作責(zé)任能力的同時，密切監(jiān)測二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使得繼電保護(hù)程序能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
2.2電力變頻器
現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，促*了變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，尤其是變頻器調(diào)速技術(shù)的出線，使得變頻器的使用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。通過變頻器的應(yīng)用，能夠利用程序?qū)﹄妱訖C(jī)變頻調(diào)速。變頻器主要組成部分包括整流器、控制器、驅(qū)動電路以及濾波器等，通過在電力設(shè)備中的應(yīng)用，能夠發(fā)揮節(jié)能減排、降低能耗量的作用，也是當(dāng)前電力自動化技術(shù)發(fā)展過程中的主要改進(jìn)方向?？傊?，在電力變頻器的運(yùn)用下，無人值守變電站運(yùn)行效率大大提升，落實(shí)節(jié)能減排的理念。
2.3智能化診斷故障
我國無人值守變電站絕大多數(shù)的電氣自動化設(shè)備在運(yùn)行的過程中，因?yàn)槔匣?、腐蝕、磨損等因素的影響，其出現(xiàn)運(yùn)行故障概率的可能性很高。因此，為保證其正常運(yùn)行，檢修以及維修工作bi不可少。一般情況下，需專人定時來完成的這些任務(wù)，但這就要求維護(hù)以及檢修員工的專*涵養(yǎng)較高，技術(shù)水平要高。而通過自動化的智能系統(tǒng)在無人值守變電站中應(yīng)用，人為因素的缺陷就被避免。而且還可以自動化的監(jiān)測無人值守變電站自動化電氣設(shè)備、系統(tǒng)，如有故障，就會及時預(yù)警和提示，進(jìn)而降低了故障的可能性。同時還可以記錄發(fā)電廠相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行溫度、速度等數(shù)據(jù)，從而解決故障問題，有*的縮短檢修時間，提高準(zhǔn)確性。
3 運(yùn)維建議
1.加強(qiáng)交接班前運(yùn)維人員應(yīng)對本值巡視結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，對部分無法進(jìn)行自動識別的設(shè)備巡視點(diǎn)（如設(shè)備外觀、充油設(shè)備的滲漏油、引線松緊程度、瓷件清潔裂紋、構(gòu)架銹蝕腐蝕等）所拍攝的圖片進(jìn)行檢查，確認(rèn)和檢查結(jié)果應(yīng)在值班日志中做好記錄。
2.每次交接班時運(yùn)維人員應(yīng)將系統(tǒng)工作情況作為交接內(nèi)容之一。系統(tǒng)交接內(nèi)容包括：的運(yùn)行工況及調(diào)配情況；本地及遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺運(yùn)行情況；充電房設(shè)備運(yùn)行情況；巡檢情況、發(fā)現(xiàn)缺陷及處理情況；專用工器具完好情況；輔助設(shè)施（含微氣象裝置）情況；例行保養(yǎng)維護(hù)情況。
3.運(yùn)維人員應(yīng)定期檢查的巡視路線有無障礙物。由于目前3D激光導(dǎo)航方式對掃描的地圖依賴度較大，因此應(yīng)盡量保障站內(nèi)環(huán)境同掃描地圖時的環(huán)境一致，避免位置丟失。每月按照檢查維護(hù)工作項(xiàng)目卡對開展檢查維護(hù)，并做好記錄。定期對系統(tǒng)開展軟、硬件測試等專項(xiàng)維護(hù)工作
4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)
4.1方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。
針對工程具體情況，設(shè)計(jì)方案具有高可靠性，易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面，性能價格比*，監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。
4.2應(yīng)用場所：
適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1實(shí)時監(jiān)測
Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。
4.4.2報(bào)警處理
監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號；預(yù)告報(bào)警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報(bào)警。事故狀態(tài)方式時，事故報(bào)警立即發(fā)出音響報(bào)警（報(bào)警音量任意調(diào)節(jié)），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位，同時彈窗顯示紅色報(bào)警條文，報(bào)警分為實(shí)時報(bào)警和歷史報(bào)警，歷史報(bào)警條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故報(bào)警通過手動，每次確認(rèn)一次報(bào)警。報(bào)警一旦確認(rèn)，聲音、閃光即停止。
次事故報(bào)警發(fā)生階段，允許下一個報(bào)警信號進(jìn)入，即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計(jì)算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警。
3）開關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開關(guān)拉閘到次數(shù)，推出報(bào)警信息，提示用戶檢修。
4）報(bào)警方式。
報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報(bào)警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報(bào)警信息。
4.4.3調(diào)節(jié)與控制
操作員對需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能，允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實(shí)施監(jiān)護(hù)，避免誤操作。
操作控制分為四級：
第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現(xiàn)場操作。
級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。
第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。
第四級控制，遠(yuǎn)方控制，優(yōu)先級。
原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。
納入控制的設(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機(jī)構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。
3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間，完成定時控制。
4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。
4.4.4用戶權(quán)限管理
系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護(hù)員、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。
5 系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護(hù)功能 | |
35kV變電站綜合自動化系統(tǒng) | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人值班模式；根據(jù)順序事件記錄、歷史曲線、故障錄波，協(xié)助運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實(shí)時采集各回路、設(shè)備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數(shù)，對配電系統(tǒng)和用電設(shè)備進(jìn)行用能分析和能效管理 | |
網(wǎng)關(guān) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT等協(xié)議上傳，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、XML、JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、支持標(biāo)準(zhǔn)8GBSD卡（32GB）、支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；每個設(shè)備的多個報(bào)警設(shè)置。輸入電源：AC/DC220V，導(dǎo)軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護(hù) | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個擴(kuò)展單元，配置弧光保護(hù)（8組）、失靈保護(hù)（4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、11個跳閘出口； | |
ARB5-E | 擴(kuò)展單元，多可以插接6塊擴(kuò)展插件，每個擴(kuò)展插件可以采集5路弧光信號： | |||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區(qū)域； | ||
35kV/10kV/6kV 進(jìn)線柜電能質(zhì)量 在線監(jiān)測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時錄波，波形實(shí)時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節(jié)點(diǎn)測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； | |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實(shí)時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； | |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預(yù)埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； | |
變壓器接頭測溫低壓進(jìn)出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | ||
柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發(fā)射頻率：5min，傳輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） | |
ATC600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，1路485,2路報(bào)警出口。 | ||
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護(hù)功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進(jìn)線 | AM6-L |
| 三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)； | 操作回路、 雙以太網(wǎng)口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量 |
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護(hù)（帶方向、低壓閉鎖）、過負(fù)荷保護(hù)、PT斷線告警、逆功率保護(hù)、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動速斷保護(hù)、比例制動差動保護(hù)； | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護(hù)測控、三段式過流保護(hù)（帶方向、復(fù)合電壓閉鎖）、非電量保護(hù)、啟動通風(fēng)保護(hù)、PT斷線告警、遙調(diào)升檔、遙調(diào)降檔、遙調(diào)急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護(hù)（帶方向、復(fù)合電壓閉鎖）、零序過流、過負(fù)荷保護(hù)（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護(hù)； | ||
35kV電機(jī) （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護(hù)、比例差動保護(hù)、過流、過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)等電機(jī)綜合保護(hù)； | ||
10kV/6kV 異步電機(jī) | AM6-M | 兩段式過流/零序過流/負(fù)序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)（告警/跳閘）、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、啟動超時、熱過載保護(hù)、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監(jiān)測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監(jiān)測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過流/零序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護(hù)； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯(lián) | AM6-B | 兩進(jìn)線備投/母聯(lián)備投/自適應(yīng)備投、聯(lián)切備投、三段式過流保護(hù)（帶方向、復(fù)合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負(fù)荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護(hù)； |
6 結(jié)語
綜上所述，隨著變電站智能巡檢技術(shù)的不斷發(fā)展，在自主性、穩(wěn)定性、交互性、定位精度、圖像識別精度上越來越成熟，為的大面積推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。同時對運(yùn)維要求越來越高，從而保證的使用壽命和巡視可靠性。伴隨泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能巡檢必將進(jìn)一步實(shí)施聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人代人巡視。
參考文獻(xiàn)
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