500kV智能变电站无人值班技术探讨周长春

500kV智能变电站无人值班技术探讨周长春

周长春周义

山东网源电力工程有限公司山东济南250118

摘要：近些年来，随着我国经济的快速发展，电网规模不断扩大，变电站项目工程也迅速增多，500kV变电站是电网中改变电压的重要部分，在电网中发挥着非常重要的作用。无人值班的自动化控制技术在不断发展的今天已经成为一种发展趋势，相信不久500kV变电站也能实现无人值班的自动控制。由于500kV变电站的特殊的重要性，因此对500kV变电站的安全与稳定工作需要部分的人为控制，对无人值班的自动化控制技术未完全实现。但在发展趋势的待定下，相信500kV智能变电站会在不断的技术改进与精确控制中实现无人值班的自动化控制。

关键词：500kV；智能变电站；无人值班技术

前言：

无人值班变电站是指在集控中心的管辖范围内能够向集控中心上传相关设备及其运行情况的遥测、遥信、遥视等信息，具备接收并执行集控中心下发的遥控、遥调指令等功能，站内不设置固定运行维护值班岗位，由远方的集控或调度中心负责完成运行工作的变电站。智能变电站可自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并具有根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策等高级应用功能；同时智能化变电站与集控中心实现高性能通信，并在集控中心授予的权限范围内进行控制和建模，这些新的技术平台为变电站实现无人值班提供了技术支撑基础。

1变电站的自动化组成

变电站的自动化系统很多采用分层分布式，由数据采集处理及控制输出、数据传输与后台监控三部分。分层分布的网络结构又分三种，分别是星型网、环形与总线型网络结构。由于星型网络结构的安全性低，容易因为中心机故障时而产生整个网络瘫痪的情况；而环形网络采用的是令牌传递方式，因此信息冲突的情况比较少见，但是在新增节点时会出现影响环运行的情况；总线型网络结构的可靠性相对较高，因为总线型网络使用的是广播式的传输，总线型的结构在分布式控制中的可靠性高[1]。

2无人值班对500kV变电站的价值体现

电能的重要的衡量指标之一就是电压，在我国当前无人值班的变电站设备与技术水平的情况下，很多设备故障会影响机器的正常运行，因此需要有人在现场根据具体情况进行操作，远程无法达到对事故如误动拒动、漏油漏气的现象现场处理的有效性。常规情况下有人管理的变电站很难达到信息共享的情况，设备之间也难以达到互相操作的情况，这限制了变电站的管理[2]。无人值班自动化在500kV智能变电站的应用操作上还相对较落后的采用硬压板、保护插板等方式，这种操作需要人工参与，浪费了值班守护人员的大量的时间与精力。根据我国500kV变电站的设备以及管理情况，应该尽早实现技术上的突破，使用无人值班技术，可以再很大程度上节省我国变电站的值守人员的时间与精力，也有助于我国电能系统的管理体制的改善。

3500kV智能变电站无人值班技术运用探讨

3.1智能化一次设备

500kV智能变电站中的智能变压器是根据结构简单、稳定、少维护免检修、经济运行的原则来选择的，具备状态监测和智能控制等功能的高度集成，各功能单元除油色谱在线监测装置外高度集成于智能组件柜，实现了变压器设备监测与控制智能化。变压器智能化方案创新和集成了一、二次设备技术，安全可靠、功能匹配、技术先进、经济合理，大幅提高了变压器设备的可靠性，变“定期维修”为“状态维修”，防患于未然，为500kV变电站的最重要设备实现无人值班提供了重要的技术保障。500kV智能变电站采用的智能一次开关设备，通过安装在智能组件柜内的智能组件装置，具有断路器、隔离开关、地刀的操作、间隔内部以及间隔之间联锁、闭锁功能和各种指示、报警信号等数字化传输功能，并可实现一次设备的操作控制、联锁、闭锁及与其他设备的通信，实现对开关设备的控制执行的智能化。智能组件装置由组合电器厂商统一集成，实现一、二次设备融合，减少成本，最大限度简化了现场的接线，便于运行和维护[3]。该方案解决了长期困扰电网安全可靠运行的电磁干扰及接线错误问题，使开关机构具备自检能力，大量减少了控制电缆的数量，减少了电磁干扰和维护的工作量，为500kV变电站的主要设备实现无人值班奠定了基础。

3.2智能交直流一体化电源系统

为满足智能化站无人值班的要求，500kV智能变电站用交直流一体化电源系统方案将站用交流电源、直流电源、UPS及通信直流电源统一设计、集控、生产、调试、服务，并将各电源智能监测设备通过网络通信接入一体化总集控装置，实现对一体化电源系统进行分散数据采集、控制和集中集控管理，远程可实时查看各电源的参数、运行状态等，可修改系统参数、运行方式，遥控开关设备，实现站用交直流电源的状态检修和智能化管理，减少智能化无人值班变电站的日常巡视和维护工作量。

3.3智能化系统的高级应用功能

高级应用功能的智能巡检方案：为实现无人值班运行模式和减少或取消现场设备巡视功能，使远方的集控或调度中心能直观察看和了解变电站设备运行环境，500kV智能变电站配置的高级应用功能中智能巡检方案主要包括安全图像监视、火灾报警、红外线测温等。此外，智能巡检具备与在线监测及状态检修系统、变电站辅助控制系统联动，变电站辅助控制系统包括火灾报警与主变消防、给排水系统、暖通系统、照明系统等之间的联动等。

a.图像巡检。变电站内设置一套图像巡检系统，图像监控主机采用正向物理隔离装置与站控层通信，可以实现图像巡检系统与变电站内事件的联动。建立图像巡检系统与变电站内事件的GOOSE联动功能，当站内发生诸如断路器跳闸、倒排、一次设备检修操作或继电保护装置动作等事件时，图像巡检系统能够通过安全Ⅰ区与安全Ⅲ区之间的正向物理隔离装置接收来自站控层制造报文规范MMS（Manu-facturingMessageSpecification）网的事件信息，根据事先建立好的映射关系，找到与该GOOSE变量列表成员对应的摄像机的编号、预置位及视频通道号，实现自动推画面、启动录像、打开照明（夜间）、切换视频通道以及报警等操作[4]。

b.与状态检修系统的联动。建立智能巡检系统与状态检修系统之间的联动，当在线监测系统通过分析诊断继而实现状态检修时，状态检修系统将状态检修信号发送至智能巡检系统，根据事先建立好的映射关系，找到与该状态检修信号相对应的GOOSE变量，再通过对该GOOSE变量进行分析，找到与该GOOSE变量列表成员对应的摄像机编号、预置位及视频通道号，最后通过与图像巡检系统的GOOSE联动，实现自动推画面、启动录像、打开照明（夜间）、切换视频通道以及报警等操作。

3.4技术保障

要实现我国变电站的无人值班的智能化管理，需要有成熟的无人值班的技术保障，才能将电源系统中重要的一个环节实现无人化管理[5]。实现无人化管理的技术保障有智能化一次设备。需要对500kV的变压器的智能化，变压器的选择原则是根据经济、简单、免修与稳定等原则选择的。变压器的智能方案需要与设备技术的创新结合建立，保障安全可靠，方案的匹配，技术先进，经济合理等。

总结：

500kV智能变电站采用包括智能化一次设备、网络化二次设备、基于IEC61850标准变电站自动化系统及高级应用功能、全站在线监测系统、远程图像监控系统、智能交直流一体化电源系统以及智能巡检系统等数字化、信息化、智能化新技术，满足了无人值班变电站运行、管理的要求，能够最大化降低变电站全寿命周期运行成本。

参考文献：

[1]于国宾,彭勇.无人值班自动化控制技术在500kV智能变电站的运用[J].电子技术与软件工程,2016(16):156.

[2]付伟.66kV智能变电站无人值班技术的应用与智能化建设研究[J].黑龙江科技信息,2016(05):93.

[3]刘鲁峰.500kV智能变电站无人值班自动化控制技术研究[J].山东工业技术,2015(23):200.

[4]郭冬青.500kV智能变电站无人值班技术的应用与实现[J].电子制作,2015(09):233.

[5]陈晓捷.500kV智能变电站无人值班技术探讨[J].电力自动化设备,2011,31(02):149-152.