论变电站综合自动化对无人值班的促进作用

庞宇林

随着我国电力工业和电力系统的飞快发展,人们对变电站的安全和经济运行也提出了越来越高的要求,实现变电站综合自动化,提高变电站的可控性,采用更多的远方集中控制、集中操作和反事故措施,不断推广并实现变电站运行无人值班,已经成为变电站进行全面技术改造的重中之重。然而,很多人在综合自动化和无人值班这两个问题上还有着明显的误区,认为逐步实现变电站无人值班的运行方式与实现综合自动化是密不可分的,笔者就以上问题谈一谈自己的看法。

对变电站来说,无人值班和有人值班是两种不同的管理模式,它与变电站一、二次系统技术水平的发展,与变电站是否实现自动化没有直接关系。一、二次设备可靠性的提高和采用先进技术,可以为无人值班提供更为有利的条件,但不是必须具备的条件。

早在二十世纪四五十年代,无人值班已经在我国一些大城市实行,例如上海、广州、天津等城市,对一些不是很重要的35 kV变电站实行无人值班,平时把变电站的门锁起来,一旦出现故障,保护跳闸停电,则用户会用电话或其他方式要求供电局去检修,恢复供电。供电局在确认停电事故后,便派出检修人员去查找并修复故障,恢复供电。这种无人值班变电站的一、二次设备与有人值班变电站完全一样,没有任何信号送往调度室。其一、二次设备的运行工况如何,只能由检修人员到现场后才能知道,因此这类无人值班只适用于重要性不高的变电站。

到了六七十年代,由于远动技术的发展,变电站开始应用遥测、遥信技术,从而进入了远方监视的无人值班阶段。这时,在调度中心,调度人员可以了解到下面无人值班变电站的运行工况,这比起无四遥功能的无人值班站来说,已经有了一定的先进性。但是,这个阶段的遥测、遥信功能还是很有限的,例如遥信只传送事故总信号和一些开关位置信号。值班员通过事故总信号知道变电站发生故障,可及早派人到变电站或线路寻找故障和进行检修,这对及早恢复供电无疑是很有好处的。相对无四遥功能的无人值班站来说,是一个进步,但是,如果要对开关进行操作,还必须到变电站现场才行。

八十年代中后期以后,随着微处理器和通信技术的发展,利用微型机构成的远动装置(简称RTU)的功能和性能有了很大提高,具有遥测、遥信和遥控功能,有的还具有遥调功能,这使无人值班技术又上了一个新台阶。

经过几十年的努力,电网装备技术和运行管理水平及人员素质都有了很大提高,一次设备可靠性提高,遥控技术逐步走向成熟。特别是八五期间,全国电网调度自动化振兴纲要的实施,电网调度自动化、实用化工作的开展取得了很好的经验,为全国特别是中心城市开展无人值班工作奠定了扎实的基础。因此,1995年国家电力调度通信中心要求现有35 kV和110 kV变电站,在条件具备时逐步实现无人值班,新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求,按无人值班设计。近些年的实践证明,变电站实现无人值班有着明显的经济效益和社会效益,特别是提高了运行的可靠性,减少人为事故,保障系统安全,提高了劳动生产率,降低了建设成本,推动了电力行业的科技进步。

由上述分析可见,变电站无人值班和综合自动化是不同范畴的问题。变电站有人值班和无人值班是变电站运行管理采用“当地”还是“远方”两种管理模式选择哪一种的问题;而变电站综合自动化是指变电站的技术水平问题。两者表面看来没有直接的关系。采用常规的二次设备,没有实现自动化,只要有RTU远动设备,便可以实现无人值班。但变电站自动化技术的发展和自动化水平的提高,对无人值班无疑起到很大的推动作用,它可以明显地提高无人值班变电站运行的可靠性和技术水平,必须建立在高可靠性、高技术水平的基础上。变电站综合自动化可以适应这种高的要求。用于与常规二次设备配合的RTU远动装置对模拟量的采集,一般是通过变送器采样,对继电保护信息的采集是通过信号继电器的辅助触点,连接电缆多,因此采集的信息量往往受到限制,而变电站综合自动化系统可以提供更丰富的信息,它不仅能完成常规RTU的全部功能,而且由于各子系统几乎都是由微处理机构成的,因而可以实现资源共享。因此,实现综合自动化的变电站,一般不必配置单独的RTU,而是由系统所采集的模拟量和开关状态信息,通过通信管理单元直接送往调度,对于继电保护动作信息的采集,可以由各微机保护单元,将动作信息通过综合自动化系统内部网络送给通信管理单元再送给调度,并由通信管理单元转发或执行调度下达的命令。由于综合自动化系统内部各子系统间通过网络连接,既减少了彼此间的连接电缆,简化了设备,又可以传送更多的信息。更为突出的特点是可将各微机保护子系统和各自动装置的定值送往调度端,上级调度也可对其修改定值,而且综合自动化系统还能将二次设备的运行状态和故障自诊断的信息向调度主站报告,这些都是常规的变电站没有办法达到的。从国内外变电站综合自动化系统的发展过程来看,其结构形式有集中式、分布式、分层分布式。目前,最为流行、受到广大用户欢迎的是分层分布式与集中相结合的综合自动化系统结构。这种结构将间隔层配电线路的保护和测控单元做在一起,就地分散安装在开关柜内或其他一次设备附近。各间隔单元的设备互相独立,仅通过光纤或网络电缆由站控机进行管理和交换。而高压线路保护和主变压器保护装置等则采用集中组屏的方式。以上结构的配置在目前来看已经达到了很高的自动化程度,相对应的变电站也已经完全具备了无人值班的条件。因此,在投资允许的情况下,采用综合自动化系统不仅可以全面提高已有无人值班变电站的技术水平,提高其可靠性,对于未实现无人值班的变电站,可以促进其减少维护工作量,减少值班人员的劳动强度,最终达到增效减人的目标。

无人值班变电站是电力企业发展的必然趋势,对有人值班变电站进行无人值守改造,要最大可能地利用原有的二次设备,所需投资较低,变电站占地面积较小,可靠性高,任一部分设备有故障时,只影响局部,可扩展性和灵活性高。近年来,大规模集成电路和通信技术的迅猛发展,给变电站综合自动化技术水平的提高注入了新的活力,变电站综合自动化技术正在朝着网络化、综合智能化、多媒体化的方向发展。

[1] DL/T 769-2001,电力系统微机继电保护技术导则[S].

[2] DL 5003-1991,电力系统调度自动化设计技术规程[S].

[3] DL/T 5103-1999,35 kV～110 kV无人值班变电所设计规程[S].