大集控运行模式探索与实践

2011-03-31王振伟

电力与能源 2011年1期

王振伟

(上海市电力公司超高压输变电公司,上海 200063)

近年来,随着国家电网公司“一特四大”战略深入推进,电网发展方式发生了深刻变化,以交直流特高压输电系统为特征的现代化大电网已经基本形成,因此对公司生产管理方式提出了集约化、精益化、标准化和专业化要求,构建集约、高效的大生产体系的时机已经成熟[1]。

上海市电力公司超高压输变电公司(以下简称超高压公司)作为我国超大型电网超高压输变电企业之一,必须重新思考自身的战略定位,与时俱进,改进生产管理方式[2]。

大电网安全生产和运行管理水平是超高压公司核心能力的重要体现。根据上海电网发展规划,至2020年,超高压公司所管辖的变电站数量将翻1倍。为适应大电网发展的要求,应积极探索新型智能化运行管理模式[3]。

1 传统集控运行模式的不足之处

超高压公司2000年开始实行220 kV集控站管理模式,至2009年,公司负责管理的变电站在数量上翻了1倍,变电容量、管辖设备、运行管理和运行工作量都有大幅增长,而运行人员数量却基本没有明显增加。220 kV变电站集控模式的建立,推动了企业管理集约化,较大幅度地提高了运行人员的综合素质。但是,随着电网发展方式的深刻变化和新技术的飞速发展,这种传统集控运行模式的不足之处日益凸显。主要表现在以下几个方面:

(1)超高压公司应急管理水平难以适应电网发展水平由于220 kV集控站与500 kV变电站彼此孤立,且缺乏生产指挥中心,这些变电站在运行管理层面上近似信息孤岛。一旦电网异常或发生事故,变电站缺乏足够的技术支撑,难以对紧急状况进行快速分析和应对,不利于公司的应急抢修安排。另一方面,对电网事故异常处理的要求越来越高,如华东网调要求变电站发生故障后5m in之内必须汇报故障基本情况。

(2)500 kV变电站自动化系统效能未能得到充分利用 500 kV变电站自动化系统配置水平,一般要高于220 kV变电站,但是由于500 kV变电站保持独立运转,使得自动化系统配置的资源,未能得到充分利用。

(3)运行人员综合能力的提升空间有限部分220 kV集控站站点布置相对过密,规模偏小,运行人员接触的设备种类有限,缺乏网架意识,影响综合素质和全局控制能力的提升。

2 大集控运行模式的主要特征

2.1 分区集控

大集控运行模式采用分区集控,即按区域划分,由不同电压等级(220 kV与500 kV)变电站组成的混合型集控模式。分区常以某个500 kV变电站为分控中心,集控电网分区内所有500 kV与220 kV变电站(总数为20个左右)。

与分层集控模式(按电压等级划分集控站)相比,分区集控模式具有地域范围紧凑、500 kV和220 kV变电站同步标准化建设、有利于培养运行人员网架意识等优点。当然,还需要解决不同电压等级变电站运行人员的交叉培训、调度关系调整等问题。

2.2 分控中心+运维站

各分区采用分控中心加运维站的模式。

分控中心的设置,主要遵循以下3个原则:①优先考虑设置在500 kV变电站;②如果分区内500 kV变电站条件有限,则可暂时设置在现有某个220 kV集控站;③设置在分区地理中心附近的变电站。

分控中心全面负责分区所有受控站的运行监盘、远程操作、运行转发令、应急事故处理和周边直管的若干座受控站的日常运行工作。

在各分区布置若干个运维站(网格点),运维站的运行人员负责网格点内各变电站现场倒闸操作、事故处理、安全许可、设备验收、设备巡视和运行维护等[3]。网格点的选址,应综合考虑网格点至附近受控站的路程、网格点在网架中的重要地位、设备状况、异常和事故发生概率等因素。

2.3 生产指挥中心

为实现超高压公司层面上的生产统一指挥、分级管理、区域控制,提高事故异常情况下的快速决策和处理响应能力,需加快构建生产指挥中心。生产指挥中心实现对电网运行信息和生产管理信息的实时、全面和详细的监视。

电网运行信息的监测对于超高压公司应急管理能力的提高十分重要。电网运行信息分实时和准实时两类。实时信息包括开关设备的分合,开关设备的状态信息,保护装置的启动、告警和自检,系统潮流等。准实时信息包括保护装置在电网发生扰动和事故等情况时的动作保护、波形文件,电能表数据等。

生产管理信息的监控是超高压公司实施合理高效生产调度的重要基础。生产管理信息监控,主要指通过视频监控系统,实施变电站生产过程中的人、材、物状态实时监控。生产调度包括生产计划编制、停复役申请、转发操作任务和接受消缺请求等。

3 大集控运行模式的关键技术

3.1 监控系统报警信息优化

3.1.1 现状与本质

现有变电站计算机监控系统大多采用高质量硬件,可靠性和处理能力均有大幅提高,但实际应用效果并不理想。例如:当系统发生复杂故障时,大量不重要和不必要的信息给运行人员带来沉重负担,影响其正确判断,延误事故处理时间[4]。

在大集控运行模式下,各个分控中心要接入20个左右变电站,生产指挥中心则会接入上百个变电站。

随变电站接入数量的增多,上述问题将越发突出。要解决此问题,还需追本溯源,区分生产指挥中心(分控中心)和调度中心的工作职责,正确把握变电运行工作特点,然后从技术上对变电站监控系统报警信息进行优化。

调度中心与生产指挥中心(分控中心)的SCADA系统,虽在功能上部分重合、兼容,但在应用、需求和目标上存在较大区别。电网调度更多关注的是系统潮流、有功无功平衡、调峰及负荷控制、事故及紧急情况下电网的稳定控制策略等。生产指挥中心(分控中心)关注的重点是站内设备的运行工况、异常或事故时对信息的快速、准确分析、处理和汇报。

3.1.2 优化策略

生产指挥中心(分控中心)的监控系统报警信息优化策略为:上传信息分级分类、无效信息筛选屏蔽、重要信息一键查询。

信息按照优先级不同,可分为保护出口动作、开关变位、Ⅰ级告警(指影响设备运行的告警信息,如保护装置闭锁、低气压闭锁等)、Ⅱ级告警(指设备缺陷或需告知运行人员的,如低气压告警、弹簧未储能等)、遥测越限、操作记录、五防及系统运行等[5]。

无效信息分两种,一种是真无效,如设备检修或校验时,会产生大量的、频繁的变位、事件顺序记录(SOE)、保护动作或复位等,对于此类信息可采用人工置位等方法进行屏蔽;另一种是有价值但无需运行人员监视的,可进行暂时屏蔽,留待专业技术人员日后调阅分析。

按照信息不同分类,分设不同信息窗,且确保重要信息(如保护动作)的信息窗可一键查询。

3.2 状态检修信息平台构建

大集控运行模式的重要目标之一,是将运行管理工作重心从值班、巡视转向设备状态管理和维护[3]。因此,状态检修符合大集控运行模式的内在需求。

3.2.1 当前状态检修系统存在的问题

(1)变电站内存在多个不同厂家的监测系统,这些系统各自为政、孤立运行,资源不能共享,形成了各个信息孤岛[6]。

(2)对于大量监测数据,缺乏有效挖掘其中有用信息的手段,状态诊断效果不佳,检修决策无法自动生成,大多依赖人工方式。

大集控运行模式下状态检修工作的目标是在提高可靠性的同时,更有效地提高设备维护的效率。加快状态检修的实用化进程,除了需要建立安全可靠的在线监测系统之外,还必须构建状态检修信息平台。

3.2.2 信息平台的功能

(1)接收并整合不同数据库的数据设备在线监测的特征量、预防性试验的结果数据、设备的历史运行状况和检修情况、设备现在的运行参数状况等。这些数据分别来自不同的数据源,即变电站在线监测数据库和超高压公司地理信息生产管理系统(PMS)数据库。

信息中心应提供良好的数据整合和挖掘功能,确保可以方便、一致、交互地访问各种可能的信息试图(如不同变电站同一厂家的设备彼此绝缘状况的差异等内容),帮助管理决策人员实现对数据的归纳、分析和处理,洞察数据的奥秘。

(2)智能化的故障诊断和维修决策实现故障诊断,一方面取决于故障信息源,另一方面取决于所采用的诊断方法。常规的“以参数超限报警和阈值判断为主”之类的方法,难以实现准确有效的故障诊断。对此,可根据设备特征量或特性参数随时间的变化趋势来判断设备状态,即所谓的趋势预测,并借助于人工智能技术,如专家系统、模糊逻辑等,确定具体的检修策略。

4 大集控运行模式的初步实践

基于上述提出的分控中心设置原则,并综合考虑未来10年上海电网的发展规划,设置黄渡、杨高、顾路、泗泾、远东、静安、虹杨七大分区,并对应有7个分控中心。

2009年超高压“大集控”方案通过了专家评审,并提交上海市电力公司总经理办公会讨论通过。2010年至2012年,超高压公司将按照“统一设计、统一标准、统一设备”的原则,分阶段实施7个分控中心的建设。

公司多方面、多层次做好大集控的宣传和发动工作,为各分中心大集控的顺利实施打下扎实的思想基础。2010年率先建立杨高、黄渡分控中心。目前,杨高分控中心控制楼已建设完毕,已完成以下工作:

(1)制度制定对原有行之有效的集控运行管理经验进行提炼,并固化成标准和制度。在此基础上,制定分控中心操作票管理制度、倒闸操作执行细则、工作票管理制度、监盘作业指导书、缺陷管理制度等22个关键制度,并制定变电站电压与无功管理制度、培训管理制度等8个重要制度。完善大集控各项运行管理标准、流程和规范。

(2)过渡时期的运行管理考虑到从传统集控运行模式到大集控运行模式转变,中间会有一段过渡期,称之为管理型集控。管理制度的制定兼顾管理型集控模式和大集控运行模式。管理型集控站从行政管理上将人员进行合并,不改变或少改变当前生产体系结构和流程,任命原集控站站长仍为本地负责人。同时,随着原集控站陆续并入分控中心,以往的值班制度和倒闸操作制度将相应转变。例如:于田集控站下属各受控站陆续接入黄渡分控中心后,对于已接入的站,其调度关系全部转移至分控中心,而未接入的站,其调度关系仍保留在于田集控站内。

(3)人力资源开发对分控中心人力资源进行分析和规划,建立竞岗机制,初步完成分中心人员评聘。结合大集控的实施,进行人员复合技能的培训。分控中心均已多次组织内部500 kV和220 kV变电站人员之间的相互交流和技术培训。加大对新技术、新设备的学习培训和运行全过程参与,掌握好新技术、新设备。加强对外学习交流,引导和推动员工向双师型、复合型人才发展。