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摘要：随着我国社会的快速发展，电力系统也得到了广泛的应用，这就对变电站的需求也越来越大了。现代计算机技术的发展也推动了自动化系统在变电站中的有效应用，这就使得变电站的运行不需要专人值班。目前，无人值班变电站比较普遍，这就可以让变电站在无人监管的情况下始终维持正常运行状态，给人们提供稳定安全的用电。当然，这就对无人值班变电站的建设提出了更高的要求，尤其在设计阶段需要电力工程技术人员综合考虑多方面问题进行整体规划设计。文章简述了无人变电站设计过程中需要注意的几个问题，希望能给相关工作者提供参考。
關键词：无人值班变电站设计思考
中图分类号： TM411 文献标识码： A
一、无人值班变电站的运行模式和要求
无人值班变电站在技术手段上依靠能够远方获取实时信息和进行控制操作的监控设备实现变电站的远程管理。依据其实际运行管理方式的不同可分为完全无人值班变电站(完全撤人)和无人值班、有人值守变电站(站内仅设保安人员)两种类型。
1、 无人值班变电站的运行模式
按照监控中心、调度中心、操作队三者相互关系的不同，无人值班变电站的监控运行管理模式基本上有三种不同的方式：
(1)考虑地理位置，按分片分区原则在某个变电站设立监控中心，一般一个监控中心负责10个左右的变电站。操作队负责集中监控范围内变电站的监控和运行巡检，接受调度指挥。
(2)设置独立的集中监控中心，由专人负责远方控制和监视。操作队仅负责变电站巡检。监控中心和操作队均接受调度指挥。
(3)监控中心与调度合设在一起，调度员同时负责无人值班站的远方控制和监视。操作队负责变电站巡检，并接受调度指挥。
无论何种方式，无人值班变电站日常运行操作均在远方操作中心(调度或集中监控中心)，经微机监控系统实现，少数不能远方操作完成的工作(如分合接地开关等)，则由操作队到现场实施。
2、 无人值班变电站的要求
无人值班变电站的运行管理由有人值班到无人值班，由“当地”管理变为“远方”管理，必然导致站内各种设施及设备功能要求有别于传统有人值班变电站，其各种设施及设备功能要求大致有如下几点：
(1)对站内一、二次设备可靠性要求更高，降低设备故障几率，减少人员往返现场的次数；
(2)对站内一、二次设备可控性要求提高，要求更多地采用远方集中控制和操作；
(3)尽量减少人员的现场工作量，自动化水平要求有更高；
(4)取消有人值班变电站的常规测量和监视仪表、常规控制屏、中央信号屏、模拟屏等，仅保留部分必要的备用监控手段；
(5)提升远方控制端的监控作用，要求有可靠的远方控制端及传输通道；
(6)简化站内服务于运行人员的各种辅助设施设置，降低各种辅助设施的功能要求，减少占地面积和建筑面积；
(7)设置较为完善的防火、防盗措施，宜装设遥视警戒系统，丰富无人值班的监视手段，实现变电站非盲监视。同时简化水工、暖通设施；
(8)维修人员前往变电站的路途时间应纳人事故处理时间。
二、无人值班变电站实施方案和要求
为实现电网运行的经济性、安全性和可靠性，适应无人值班变电站管理模式的变化，无人值班变电站实施方案必须满足高安全性(动作行为始终保持正确)、高可靠性(设备或装置故障几率低，免维护或少维护)、高可控性(包括现场远方操作，特别是集控中心或调度中心远方操作)和高度自动化(监视、测量、信号实时传送至集控中心和调度中心)，并能较好的控制工程造价，实现经济效益和社会效益同步提高。因此，无人值班变电站实施方案应采用分层分布式微机监控系统，并配置遥视警戒系统和完善的烟、温报警及自动消防系统。
1、无人值班变电站首先应采用分层分布式微机监控系统
分层分布式微机监控系统是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术构成技术平台，实现对整个变电站主要设备的自动监视、测量和控制，并与调度进行实时通信。
1） 微机监控系统要求微机监控系统
应能够集常规变电站监视、控制、测量、信号、自动装置、远动等功能于一体，取代常规指针式仪表、中央信号、模拟屏、控制屏、常规远动装置等设备，以远方遥控方式实现对整个变电站的监视、测量、控制和运行管理，应具有良好的可扩展性、适应性和开放性，标准化程度高，便于升级，同时应具有高可靠性和强抗干扰能力．微机监控系统既要与微机保护相对独立，又要相互协调，相互问始终保持密切通信联系，还应具有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议，实现数据共享。
2） 微机监控系统结构 微机监控系统
通常采用分层、分布、开放式结构。所谓分布式系统结构是按变电站被监控对象(如主变压器、不同电压等级的线路单元、母线设备等)或系统功能(如系统交流采样、直流采样、系统控制、脉冲采样等)分布设置多台计算机单功能设备，并将它们连接到能共享资源的网络上，利用网络技术，实现分布式处理。变电站微监控系统通常根据控制层次和对象设置“站控层”和“间隔层”二层式分布，即由上到下分为“站控层”和“间隔层”， “间隔层”则按照面向对象的原则配置监控单元。
“站控层”与“间隔层”间的通讯网络一般采用目前较为广泛应用的高速以太网。500kV变电站多采用双网冗余配置，220kV及以下变电站一般采用单网。以太网网络拓扑采用总线形或环形，物理连接采用星形。当继电保护为下放设计时，各小室之间及各小室与监控室之问的户外长距离网络线一般选用光纤。当“间隔层”设备距“站控层”设备较近时，一般可选用屏蔽双绞线或同轴电缆。小室内的内部连接可采用屏蔽双绞线或同轴电缆。
“站控层”配置。“站控层”通常由远动通信设备、当地工作站及同步卫星时钟(GPS)等组成。对500kV变电站一般配置后台机。
远动通信设备。变电站远动通信设备应配置为双远动主机单显示器、双口调制解调器、防雷器等，组屏安装。集中对变电站的运行、维护信息进行分层管理，主动向多端上传遥测、遥信信息数据和接受上级系统下达的遥控、遥调命令和各种管理指令，遥控经反送校核正确后输出执行。同时对数据进行过滤、重组，形成不同用途的数据映像，上传不同的接收部门。支持多种远动规约，支持双主机、双通道无缝自动切换，可“直采”(或直接从以太网上获取)“间隔层”设备实时数据，经筛选、归并后“直送”调度端。
当地工作站。220kV及以上电压等级的无人值班变电站一般配置1台当地工作站，实现操作员工作站、工程师工作站、五防工作站的功能。随着无人值班变电站实际运行经验的不断积累，对220kV变电站可逐步取消当地工作站的设置，仅预留现场维护调试用便携式计算机用接口硬件。对500kV变电站考虑设置2台主机，同时实现操作员工作站、工程师工作站的功能，并独立设置1台五防工作站。
同步卫星时钟(GPS)。为保证对时精度，分别在“站控层”和“间隔层”设置同步卫星时钟(GPS)。GPS具有多种同步信号接口，直接输出至测控装置、继电保护装置以及其它需同步的设备，确保全站的时钟同步。
2、间隔层配置。间隔层设备应采用分散模块化结构，按一次设备间隔配置。包括测量输入、遥控输出、就地显示和手动控制以及网络通信接口等，实现数据采集和处理、同期、防误操作闭锁、自动低压低频减載、同步对时以及35kv或10kv设备保护、就地监视和手动控制等功能。具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、扩建方便等特点。
测控单元对应220kV、110kV电压等级按断路器间隔和母线设备间隔分别配置。对于500kV电压等级的一个半断路器接线，每串按5个单元考虑分别配置。主变压器按三侧进线和本体考虑分别配置。35kV或10kV对应每间隔配置监控、保护一体化设备。全站设置1台规约转换装置并设置公用测控单元用以接入直流系统、交流不停电电源系统、火灾报警系统、主变消防系统、大门开启信号等信息。
三、无人变电站的设计还需考虑的几个问题
1、要与环境协调。衡量变电站对环境的影响因素主要是通过监测SF6气体的含量来反映的，因此变电站要加强控制SF6气体的排放量，同时，还应控制变电站运行时产生的噪音，最关键的是要对变电站的生活排污进行有效地控制。主变压器是整个变电站的核心部件，因此它也是主要的噪声源。一般情况下，当主变压器在运行过程中将会产生极大的噪声，其分贝已经超出了国家的标准限值。又因为G IS设备中含有的非金属氟化物大约是空气中的五倍，因此在设计无人值班变电站时，要考虑到建筑的通风性，避免由于非金属氟化物的外泄对人们的身心健康产生严重的迫害。在大多情况下，主变压器可能出现的问题的概率极低，并且无人值班变电站也将产生非常少的生活污水，在设计时，考虑采用三级化类池即可。
2、合理安装消防系统。消防系统是确保无人值班变电站稳定安全运行的重要因素，在设计变电站的消防系统时要整体规划，而且既合理也经济。对于分布在城区的变电站，其各种电气设备集中较为紧密，档次十分高，有着非常多的电缆回路，如果发生了火灾，就会迅速蔓延，造成严重的后果。因此，在设计无人变电站消防系统时将会有更加严格地执行标准。对于消防系统中的一些缺失，则需要工作人员在操作时严格遵循规章制度，以正确的方式去处理所有的消防问题。
结语：
无人值班变电站不仅削减了站内工作人员的数量，提高了工作效率，还能更准确、更全面地对整个变电站的运行过程进行实时监控，能够有效避免人为错误，进而提高变电站运行的稳定性和安全性。随着自动化技术的不断发展，无人值班变电站将有着更广阔的应用和发展前景。
参考文献：
[1]李妍，严国毅.无人值班变电站设计探讨[J]黑龙江科技信息，2007,(22).
[2]厉志湛.220 kV无人值班站综合自动化系统设计[J]科技资讯，2006, (25).
關键词：无人值班变电站设计思考
中图分类号： TM411 文献标识码： A
一、无人值班变电站的运行模式和要求
无人值班变电站在技术手段上依靠能够远方获取实时信息和进行控制操作的监控设备实现变电站的远程管理。依据其实际运行管理方式的不同可分为完全无人值班变电站(完全撤人)和无人值班、有人值守变电站(站内仅设保安人员)两种类型。
1、 无人值班变电站的运行模式
按照监控中心、调度中心、操作队三者相互关系的不同，无人值班变电站的监控运行管理模式基本上有三种不同的方式：
(1)考虑地理位置，按分片分区原则在某个变电站设立监控中心，一般一个监控中心负责10个左右的变电站。操作队负责集中监控范围内变电站的监控和运行巡检，接受调度指挥。
(2)设置独立的集中监控中心，由专人负责远方控制和监视。操作队仅负责变电站巡检。监控中心和操作队均接受调度指挥。
(3)监控中心与调度合设在一起，调度员同时负责无人值班站的远方控制和监视。操作队负责变电站巡检，并接受调度指挥。
无论何种方式，无人值班变电站日常运行操作均在远方操作中心(调度或集中监控中心)，经微机监控系统实现，少数不能远方操作完成的工作(如分合接地开关等)，则由操作队到现场实施。
2、 无人值班变电站的要求
无人值班变电站的运行管理由有人值班到无人值班，由“当地”管理变为“远方”管理，必然导致站内各种设施及设备功能要求有别于传统有人值班变电站，其各种设施及设备功能要求大致有如下几点：
(1)对站内一、二次设备可靠性要求更高，降低设备故障几率，减少人员往返现场的次数；
(2)对站内一、二次设备可控性要求提高，要求更多地采用远方集中控制和操作；
(3)尽量减少人员的现场工作量，自动化水平要求有更高；
(4)取消有人值班变电站的常规测量和监视仪表、常规控制屏、中央信号屏、模拟屏等，仅保留部分必要的备用监控手段；
(5)提升远方控制端的监控作用，要求有可靠的远方控制端及传输通道；
(6)简化站内服务于运行人员的各种辅助设施设置，降低各种辅助设施的功能要求，减少占地面积和建筑面积；
(7)设置较为完善的防火、防盗措施，宜装设遥视警戒系统，丰富无人值班的监视手段，实现变电站非盲监视。同时简化水工、暖通设施；
(8)维修人员前往变电站的路途时间应纳人事故处理时间。
二、无人值班变电站实施方案和要求
为实现电网运行的经济性、安全性和可靠性，适应无人值班变电站管理模式的变化，无人值班变电站实施方案必须满足高安全性(动作行为始终保持正确)、高可靠性(设备或装置故障几率低，免维护或少维护)、高可控性(包括现场远方操作，特别是集控中心或调度中心远方操作)和高度自动化(监视、测量、信号实时传送至集控中心和调度中心)，并能较好的控制工程造价，实现经济效益和社会效益同步提高。因此，无人值班变电站实施方案应采用分层分布式微机监控系统，并配置遥视警戒系统和完善的烟、温报警及自动消防系统。
1、无人值班变电站首先应采用分层分布式微机监控系统
分层分布式微机监控系统是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术构成技术平台，实现对整个变电站主要设备的自动监视、测量和控制，并与调度进行实时通信。
1） 微机监控系统要求微机监控系统
应能够集常规变电站监视、控制、测量、信号、自动装置、远动等功能于一体，取代常规指针式仪表、中央信号、模拟屏、控制屏、常规远动装置等设备，以远方遥控方式实现对整个变电站的监视、测量、控制和运行管理，应具有良好的可扩展性、适应性和开放性，标准化程度高，便于升级，同时应具有高可靠性和强抗干扰能力．微机监控系统既要与微机保护相对独立，又要相互协调，相互问始终保持密切通信联系，还应具有可靠、先进的通信网络和合理的通信协议，实现数据共享。
2） 微机监控系统结构 微机监控系统
通常采用分层、分布、开放式结构。所谓分布式系统结构是按变电站被监控对象(如主变压器、不同电压等级的线路单元、母线设备等)或系统功能(如系统交流采样、直流采样、系统控制、脉冲采样等)分布设置多台计算机单功能设备，并将它们连接到能共享资源的网络上，利用网络技术，实现分布式处理。变电站微监控系统通常根据控制层次和对象设置“站控层”和“间隔层”二层式分布，即由上到下分为“站控层”和“间隔层”， “间隔层”则按照面向对象的原则配置监控单元。
“站控层”与“间隔层”间的通讯网络一般采用目前较为广泛应用的高速以太网。500kV变电站多采用双网冗余配置，220kV及以下变电站一般采用单网。以太网网络拓扑采用总线形或环形，物理连接采用星形。当继电保护为下放设计时，各小室之间及各小室与监控室之问的户外长距离网络线一般选用光纤。当“间隔层”设备距“站控层”设备较近时，一般可选用屏蔽双绞线或同轴电缆。小室内的内部连接可采用屏蔽双绞线或同轴电缆。
“站控层”配置。“站控层”通常由远动通信设备、当地工作站及同步卫星时钟(GPS)等组成。对500kV变电站一般配置后台机。
远动通信设备。变电站远动通信设备应配置为双远动主机单显示器、双口调制解调器、防雷器等，组屏安装。集中对变电站的运行、维护信息进行分层管理，主动向多端上传遥测、遥信信息数据和接受上级系统下达的遥控、遥调命令和各种管理指令，遥控经反送校核正确后输出执行。同时对数据进行过滤、重组，形成不同用途的数据映像，上传不同的接收部门。支持多种远动规约，支持双主机、双通道无缝自动切换，可“直采”(或直接从以太网上获取)“间隔层”设备实时数据，经筛选、归并后“直送”调度端。
当地工作站。220kV及以上电压等级的无人值班变电站一般配置1台当地工作站，实现操作员工作站、工程师工作站、五防工作站的功能。随着无人值班变电站实际运行经验的不断积累，对220kV变电站可逐步取消当地工作站的设置，仅预留现场维护调试用便携式计算机用接口硬件。对500kV变电站考虑设置2台主机，同时实现操作员工作站、工程师工作站的功能，并独立设置1台五防工作站。
同步卫星时钟(GPS)。为保证对时精度，分别在“站控层”和“间隔层”设置同步卫星时钟(GPS)。GPS具有多种同步信号接口，直接输出至测控装置、继电保护装置以及其它需同步的设备，确保全站的时钟同步。
2、间隔层配置。间隔层设备应采用分散模块化结构，按一次设备间隔配置。包括测量输入、遥控输出、就地显示和手动控制以及网络通信接口等，实现数据采集和处理、同期、防误操作闭锁、自动低压低频减載、同步对时以及35kv或10kv设备保护、就地监视和手动控制等功能。具有软件相对简单、调试维护方便、组态灵活、扩建方便等特点。
测控单元对应220kV、110kV电压等级按断路器间隔和母线设备间隔分别配置。对于500kV电压等级的一个半断路器接线，每串按5个单元考虑分别配置。主变压器按三侧进线和本体考虑分别配置。35kV或10kV对应每间隔配置监控、保护一体化设备。全站设置1台规约转换装置并设置公用测控单元用以接入直流系统、交流不停电电源系统、火灾报警系统、主变消防系统、大门开启信号等信息。
三、无人变电站的设计还需考虑的几个问题
1、要与环境协调。衡量变电站对环境的影响因素主要是通过监测SF6气体的含量来反映的，因此变电站要加强控制SF6气体的排放量，同时，还应控制变电站运行时产生的噪音，最关键的是要对变电站的生活排污进行有效地控制。主变压器是整个变电站的核心部件，因此它也是主要的噪声源。一般情况下，当主变压器在运行过程中将会产生极大的噪声，其分贝已经超出了国家的标准限值。又因为G IS设备中含有的非金属氟化物大约是空气中的五倍，因此在设计无人值班变电站时，要考虑到建筑的通风性，避免由于非金属氟化物的外泄对人们的身心健康产生严重的迫害。在大多情况下，主变压器可能出现的问题的概率极低，并且无人值班变电站也将产生非常少的生活污水，在设计时，考虑采用三级化类池即可。
2、合理安装消防系统。消防系统是确保无人值班变电站稳定安全运行的重要因素，在设计变电站的消防系统时要整体规划，而且既合理也经济。对于分布在城区的变电站，其各种电气设备集中较为紧密，档次十分高，有着非常多的电缆回路，如果发生了火灾，就会迅速蔓延，造成严重的后果。因此，在设计无人变电站消防系统时将会有更加严格地执行标准。对于消防系统中的一些缺失，则需要工作人员在操作时严格遵循规章制度，以正确的方式去处理所有的消防问题。
结语：
无人值班变电站不仅削减了站内工作人员的数量，提高了工作效率，还能更准确、更全面地对整个变电站的运行过程进行实时监控，能够有效避免人为错误，进而提高变电站运行的稳定性和安全性。随着自动化技术的不断发展，无人值班变电站将有着更广阔的应用和发展前景。
参考文献：
[1]李妍，严国毅.无人值班变电站设计探讨[J]黑龙江科技信息，2007,(22).
[2]厉志湛.220 kV无人值班站综合自动化系统设计[J]科技资讯，2006, (25).