论电力变电无人值班运行管理模式及特点框架构建

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  摘要:过去数十年以来,变电站一直依赖于有人值班,需要工作人员全天二十四小时轮班值守,工作任务繁重,效率低下。随着自动化、信息化的发展,变电站运行管理模式正在从有人值班转向无人值班,不仅降低了工作人员的任务量,而且提升了变电管理的效率。本文将探讨变电无人值班运行管理模式及其特点,希望本文可以为电力系统的同行提供一些有价值的参考。
  关键词:电力变电;无人值班;运行管理模式;特点
  目前,国内变电站正在大规模推广无人值班。但与美国、日本、德国等发达国家相比,国内变电无人值班运行水平还有较大的差距,需要我们认真研究变电无人值班运行管理模式及其特点。
  一、变电无人值班运行管理模式及其特点
  (一)变电无人值班
  随着时代的发展,电网运行的要求越来越高,越来越复杂,传统的有人值班已经难以适应变电管理的要求。因此,各级电力调度中心采用远程控制技术、通信技术、数据分析与处理技术,采用无人值守的形式取代人工操作。电力调度中心采用无人值班的形式,可以实时掌握电网与变电站运行状态,降低变电站误操作率,提高电网运行的稳定性,并且节约大量人力成本,提高人力资源利用率[1]。
  早在一九九〇年代末,美国便应用计算机技术对国内所有大型变电站进行了全面改造,实现了无人化管理。德国在二〇〇三年开始全面建设无人化、智能化电网;法国225kV变电站全部实现无人值守;日本275kV以下的变电站全部实现无人值班,占全国变电站总数的97%。
  (二)变电无人值班运行管理模式及其特点
  2.1 分层分布式模式
  电力调度中心通过集控站采集变电站的实时信息,向集控站下达电力调度命令。集控站负责监控各个变电站的运行,并对一次设备实施远程操作;操作队对无人值班运行电站进行巡视,并手工操作变电站的二次设备。
  该模式的优点是:实现了无人值守与有人巡视、操作的统一,具有极高的管理效能;该模式的缺点是:监控中心缺乏操作权限,操作队在操作二次设备时又需要通过监控中心与调度中心联系,流程较长,消耗的时间过多。
  2.2 集中式模式
  由一个集控站对所有运行中的变电站实行集中的监控,采集它们的实时信息并实行统一管理,根据电网运行的情况进行灵活的电力调度,操作队在集控站的远程指挥下操作二次设备。
  该模式的优点是:减少了不必要的中间层级,缩短了信息传递的流程与时间,提高了远程操作的效率。该模式的缺点是:对于操作人员的素质要求较高;若操作人员没有丰富的工作经验,往往难以进行远程操作[2]。
  二、无人值班变电站设计要求
  (一)计算机控制系统
  计算机控制系统采取分层分布式构架,应具有遥控功能;该系统可对变电站全部设备进行不间断监控,统一采集实时信息,并进行统一处理;该系统可应用交流采样方式采集模拟量;该系统采集的数据可直接上传;为防止误操作,该系统还须设置自动闭锁功能。该系统的时钟必须与变電站的时钟保持同步。
  (二)监测范围
  无人值班需要监测的对象包括模拟量、状态量、脉冲量、保护量等等。
  模拟量包括:电量数据,包括各母线段的电压、电流、有功、无功、频率、功率因数,相位等等;这些电量数据使用交流采集。采集电量数据时须使用精密小型CT、PT,并采用傅氏算法,以提高采样精度[3]。非电量数据,包括变压器的温度、压力、瓦斯值等等;非电量数据使用智能压力变送器加数模变换方式采集。
  状态量包括:断路器分/合、隔离开关分/合、接地刀闸分/合,变压器分接头位置等等。对这些状态量,可采用光电隔离方法的开关量进行中断采集。
  继电保护数据,包括:保护状态、保护动作信号、保护定值等。
  脉冲量采集:直接采集电能表脉冲。
  (三)控制范围
  控制范围,主要包括:断路器、主变压器、载调压开关。
  (四)系统网络架构
  4.1 站控层
  站控层设置计算机控制系统,负责收集、处理、显示、监视各个变电站一切电气设备的数据、信息(包括各设备状态、切换开关位置等)。
  4.2 间隔层
  间隔层由智能开关保护单元、操作出口回路、测控装置与变压器保护组成,负责对变电站电气设备进行测量、保护、控制。
  4.3 设备层
  主要包括变电站内的变压器、断路器、隔离开关、辅助设备等。
  三、无人值班运行模式未来的发展趋势
  (一)人工智能化
  目前,人工智能技术发展迅猛,相信在不久后的未来,人工智能技术将广泛应用于变电站无人值班运行。人工智能可对电网的运行情况、设备情况、薄弱环节进行全面分析,并根据电网运行的历史数据建立模型,进行科学预测,提前估计哪些用户的电力需求可能会出现增长(如春节期间酒店的用电量会上升),哪些用户的电力需求会出现下降(如学校在寒暑假期间的用电量会减少),制定电力调度预案,进行合理错峰。当电网中某个客户的用电突然出现急增时,人工智能技术还可通过模糊算法迅速计算出最佳方案,及时进行合理的电力调度,补上用电负荷的缺口[4]。
  (二)完全无人化
  目前,国内变电站虽然推广无人值班,但实际上还是难以真正做到完全无人值守。造成这一现象的原因是多方面的:一些变电站设备老化,自动化程度不高,远程监控人员无法在第一时间进行操作,也难以及时排除故障;在对一次设备(如开关)进行远程操作时,需要有人在现场检查确认设备的操作状态;保护操作无法实现远程遥控;许多人员观念老化,不敢相信自动化系统的可靠性。反观发达国家,绝大多数变电站已经完全实现无人化,有的变电站虽然配备了一两名值班人员,但他们主要负责安全值守。——由此可见,无人值班运行模式还有很大的上升空间,必将走向完全无人化。
  结束语
  实行变电无人值班运行模式,适应了信息时代的发展趋势,有利于减少电力管理人员的数量,推动电网智能化进步,提升电网运行的可靠性与稳定性。因此,我们应当在变电管理中积极发展无人值班模式。
  参考文献:
  [1]李小平.无人值班变电站运维管理模式及其应用发展探讨[J] .建材与装饰, 2018(46):232-233 .
  [2]叶烨.无人值班变电站设备状态监测的实时信息分析与管理[J] .低碳世界, http://kns.cnki.net/kcms 2018(11):154-155 .
  [3]刘军.浅析变电站变电运行管理问题以及技术措施[J] .中国设备工程, 2018(17):150-151 .
  [4]姜继刚.无人值班方式下运维人员如何提高事故处理能力[J] .数字通信世界, 2017(11):238 .
  [5]张志宏.无人值班变电站运行管理存在的问题及改进[J] .农村电工, https://doi.org/10.14149/j.cnki.ct.2017 ,25(05):46-47 .
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