無人值班變電所的監(jiān)控方式與效果

無人值班變電所的監(jiān)控方式與效果1改革變電電所值班及其其監(jiān)控方式的的必要性我國新建的變電電所每年以成成百上千的數(shù)數(shù)量遞增，如如果仍按常規(guī)規(guī)方式建設(shè)和和運(yùn)行，各變變電所的占地地與建筑物面面積較大、配配套設(shè)施較多多，從而增大大了變電所的的建設(shè)投資和和運(yùn)行費(fèi)用，還還要為每座變變電所配備一一整套值班與與維護(hù)人員，由由此而增大了了人員工資、福福利與培訓(xùn)等等項(xiàng)開支，但但變電所并不不因有人而提提高了安全經(jīng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行水水平。鑒于上述原因，國國外許多國家家早在50年代就開始始推廣無人值值班變電所或或?qū)⒂兄蛋嗳巳藛T的變電所所改造為無人人值班，盡管管當(dāng)時(shí)監(jiān)控自自動(dòng)化技術(shù)水水平還不高，但但通過完善變變電所的一次次及二次設(shè)施施、消除主設(shè)設(shè)備缺陷，并并由調(diào)度所或或集控站對(duì)變變電所實(shí)施遙遙控及組織集集中維護(hù)檢修修等措施達(dá)到到了無人值班班的目的。例例如美國、德德國的一些電電力公司的變變電所早已全全部無人值班班，意大利、法法國等國也有有90％以上的變變電所實(shí)現(xiàn)了了無人值班，其其中包括22kV至154kV電壓的供電電與配電變電電所，以及220kV、380kV、500kV甚至更高等等級(jí)電壓的樞樞紐變電所與與穿越變電所所。在這些變變電所中，普普遍實(shí)現(xiàn)了自自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)，有一些還還采用了綜合合自動(dòng)化技術(shù)術(shù)。我國從60年代代開始就陸續(xù)續(xù)做過一些試試點(diǎn)，以80年代為新的的起點(diǎn)，積極極推廣了無人人值班變電所所，從建設(shè)到到運(yùn)行都取得得了可喜的成成果。2變電所無無人值班的主主要措施2．l簡化化電氣主結(jié)線線（1）在高壓側(cè)側(cè)（35kV－110kV）可廣泛采采用線路——變壓器組結(jié)結(jié)線；由兩條條或三條輸電電線引出的分分支線接入變變電所時(shí)，可可采用雙T或三T接線、內(nèi)（外外）橋接線，以以及人工接地地刀閘的接線線方式，只在在進(jìn)線更多的的情況下才使使用單母線分分段。（2）在低壓側(cè)側(cè)（35kV－10kV）由于饋線線較多，因此此一般采用單單母線分段。2．2采用用新型電器減減少占地采用氣體斷路器器、真空斷路路器、組合式式開關(guān)柜、密密封式變壓器器，在條件許許可的情況下下，使用干式式變壓器，甚甚至箱式變電電所，減少占占地并提高變變電所運(yùn)行的的安全可靠性性。2．3選用用先進(jìn)的電源源設(shè)施選用免維護(hù)的密密封蓄電池組組或鎳鎘電池池以及UPS裝置，以減減小蓄電池室室，不建調(diào)酸酸及通風(fēng)室，提提高操作及監(jiān)監(jiān)控電源的可可靠性。2．4簡化化變電所建筑筑物（1）不設(shè)專門門的主控制室室，在配電屏屏室或綜合自自動(dòng)化設(shè)備室室內(nèi)只留出臨臨時(shí)來站人員員工作的場地地。（2）不建修配配間、器材貯貯藏室、宿舍舍、警衛(wèi)室、食食堂及浴室，可可建臨時(shí)來站站人員的休息息小間。（3）簡化上下下水系統(tǒng)，排排水溝可兼作作事故排油。（4）不設(shè)專用用的集油器，集集油可用空油油桶代替。（5）不設(shè)永久久性水消防建建筑設(shè)施，根根據(jù)變電所的的實(shí)際需要建建全水噴灑滅滅火系統(tǒng)、氣氣體滅火與報(bào)報(bào)警系統(tǒng)，采采取防火隔墻墻及分體變壓壓器等措施來來改善消防條條件。2．5確定定監(jiān)控方式（1）集控站派派員去所完成成定期或不定定期的操作及及維護(hù)檢修，在在非正常情況況下，無人值值班變電所只只向集控站發(fā)發(fā)一個(gè)故障召召喚總信號(hào)，通通知集控站或或值班人員，一一般采用常規(guī)規(guī)二次線及繼繼電保護(hù)裝置置，在這類變變電所中操作作不頻繁，負(fù)負(fù)荷穩(wěn)定正常常時(shí)很少倒閘閘操作任務(wù)。（2）集控站或或相應(yīng)調(diào)度所所實(shí)現(xiàn)遙控及及集中維護(hù)管管理，變電所所內(nèi)通常亦采采用常規(guī)的二二次線及繼電電保護(hù)。按集集控站或調(diào)度度所要求實(shí)現(xiàn)現(xiàn)遙控、遙調(diào)調(diào)及發(fā)送遙測測遙信等各項(xiàng)項(xiàng)，遠(yuǎn)動(dòng)功能能則通過RTU實(shí)現(xiàn)。（3）相應(yīng)調(diào)度度所或集控站站實(shí)現(xiàn)遙控，但但變電所內(nèi)采采用包括遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)、微機(jī)監(jiān)控控及微機(jī)保護(hù)護(hù)在內(nèi)的綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)。由于配套套使用了交流流來樣微機(jī)變變送器，不再再為遠(yuǎn)動(dòng)或當(dāng)當(dāng)?shù)卦O(shè)置專用用的變送器，因因而可節(jié)省一一大筆投資。對(duì)于新建的1110kV及35kV變電所，一一般皆應(yīng)按無無人值班方式式建設(shè)，并優(yōu)優(yōu)先采用綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)；對(duì)新建的的220kV及以上電壓壓等級(jí)的變電電所則無論其其有無人值班班，皆宜采用用綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)。對(duì)于已有的1110kV及35kV變電所，在在改造為無人人值班運(yùn)行方方式時(shí)，主要要采用常規(guī)保保護(hù)及二次線線并實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)功能，即即實(shí)現(xiàn)無人值值班遙控；對(duì)對(duì)于部分操作作不頻繁、設(shè)設(shè)備少容量小小以及許多供供農(nóng)業(yè)用電的的變電所，可可以投無人值值班遙控的方方式實(shí)施，也也可按只向集集控站發(fā)送召召喚總信號(hào)的的方式；已有有的200kV及以上的變變電所則主要要采用常規(guī)保保護(hù)及二次線線加遠(yuǎn)動(dòng)的方方式，有條件件的變電所，可可以采用微機(jī)機(jī)保護(hù)、微機(jī)機(jī)監(jiān)控及微機(jī)機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)組成的的所謂“微”方式，但這這類已有的變變電所，尤其其大容量、多多級(jí)電壓、多多回出線的變變電所，完整整地按照綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)來進(jìn)行改造造，困難則是是較多的。3無人值班班變電所的綜綜合自動(dòng)化監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)在上述的幾種監(jiān)監(jiān)控方式中，為為保證新建無無人值班變電電所的安全經(jīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無無疑采用綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)，其性能價(jià)價(jià)格比最高、可可用性最好，和和常規(guī)變電所所中RTU及二次線監(jiān)監(jiān)控設(shè)施不同同之處，在于于綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)是在全全面采用微機(jī)機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，對(duì)變電電所內(nèi)分散的的所有二次設(shè)設(shè)備，即包括括各種繼電保保護(hù)裝置，控控制與信號(hào)、測測量與記錄、遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)與變送器器等裝置實(shí)現(xiàn)現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。將將其中除繼電電保護(hù)以外的的二次設(shè)備改改由所內(nèi)SCADA系統(tǒng)來取代代，而繼電保保護(hù)則全部微微機(jī)化并和所所內(nèi)SCADA系統(tǒng)統(tǒng)一接接口設(shè)計(jì)，RTU的功能當(dāng)然然也包括在SCADA系統(tǒng)之中，從從而形成了一一種完全可以以取代傳統(tǒng)二二次設(shè)備的變變電所綜合自自動(dòng)化監(jiān)控系系統(tǒng)。由于所所內(nèi)SCADA系統(tǒng)中保存存了變電所電電氣結(jié)線全部部歷史與實(shí)時(shí)時(shí)信息，因此此可以校核由由集控站或調(diào)調(diào)度中心發(fā)送送來的操作命命令的正確性性，有效地保保證了遙控或或遙調(diào)操作的的可靠執(zhí)行，并并可將變電所所的繼電保護(hù)護(hù)與安全自動(dòng)動(dòng)裝置的運(yùn)行行工況及其動(dòng)動(dòng)作信息，由由變電所SCADA采集后傳送送至主站，使使集控站或調(diào)調(diào)度中心能即即時(shí)得到更多多和更需要的的歷史與實(shí)時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。3．l綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與與單片微機(jī)技技術(shù)以及位總總線技術(shù)的迅迅速發(fā)展，變變電所綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)采采用分布式系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成成了現(xiàn)實(shí)。分布式結(jié)構(gòu)的綜綜合自動(dòng)化系系統(tǒng)的特點(diǎn)是是采用多個(gè)單單片機(jī)形成各各功能單元，按按分布式智能能模塊結(jié)構(gòu)組組成一個(gè)統(tǒng)一一的、集變電電所的測控、保保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、通通信等功能于于一體的、硬硬軟件資源共共享的綜合自自動(dòng)化系統(tǒng)。針對(duì)不同的變電電所、新建或或改建的變電電所，按照變變電所設(shè)備組組成單元（例例如出線回路路、母線、主主變等）的方方式，可以在在分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)的基本前提提下采取不同同措施。（1）分布式電電纜連網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)這種方式的特點(diǎn)點(diǎn)是將數(shù)據(jù)采采集測控單元元和保護(hù)單元元就地裝在主主變及斷路器器等主設(shè)備柜柜內(nèi)或其它一一次設(shè)備附近近，將他們通通過電纜成光光纜連入主機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，從而而形成一個(gè)綜綜合自動(dòng)化監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)。其其結(jié)構(gòu)示意圖圖見圖1。這種方式的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是測控與保保護(hù)對(duì)象各單單元直接與主主機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接接，因此節(jié)省省了電纜，避避免了傳送信信息時(shí)的電磁磁干擾；又由由于除了主機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)需用的的柜（屏）外外，不再增設(shè)設(shè)專用的柜（屏屏）。這種方式比較適適合已有的變變電所，尤其其適用于220kV及以上電壓壓已有待改建建的變電所，這這是由于他們們的高壓高設(shè)設(shè)備單元較多多、較分散，已已有主控制室室空余地位也也不多；對(duì)于于未采用組合合與密封設(shè)備備的變電所，包包括110kV及以下的這這類大型變電電所，在改建建或新建時(shí)也也都可以考慮慮采用這種方方式，為提高高可靠性，主主機(jī)可以配置置雙機(jī)并按雙雙工方式運(yùn)行行。（2）分布式集集中屏（柜）結(jié)結(jié)構(gòu)本方式的特點(diǎn)是是將數(shù)據(jù)采集集測控單元、繼繼電保護(hù)安全全自動(dòng)裝置單單元和主機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)單元全部部集中裝在一一起（變電所所的主控室或或配電屏室），但但與各被測、被被控、被保護(hù)護(hù)單元的當(dāng)?shù)氐亟涌冢ㄈ鏟T、CT開關(guān)接點(diǎn)等等）間，需用用電纜連接，因因此電纜的使使用量相對(duì)于于上述方案要要多一些，在在防止電磁干干擾方面需要要采取可靠措措施，這種方方式的優(yōu)點(diǎn)在在于主機(jī)及各各功能員（柜柜）集中安裝裝，便于設(shè)計(jì)計(jì)與維護(hù)管理理，對(duì)于35kV及110kV電壓級(jí)的中中小型變電所所，尤其選用用組合設(shè)備的的無人值班變變電所，高壓壓設(shè)備比較集集中、變電所所占用的場地地不大，各單單元至集中配配電屏室的距距離相對(duì)較短短，增多的電電纜量也有限限，因此新建建和改建的這這類變電所可可以彩這種方方式來構(gòu)成綜綜合自動(dòng)化系系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖見見圖2。主機(jī)亦可可使用雙機(jī)雙雙工方式配置置。在上述兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)方式中，由由于技術(shù)和專專業(yè)管理上的的要求，繼電電保護(hù)在系統(tǒng)統(tǒng)中保持相對(duì)對(duì)的獨(dú)立，但但統(tǒng)一按系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求求使用微機(jī)保保護(hù)的裝置或或模塊，在相相應(yīng)安裝單元元中與SCADA系統(tǒng)可靠接接口通信，重重要的保護(hù)實(shí)實(shí)現(xiàn)雙重化，并并在實(shí)施中盡盡量減少信息息電纜及信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)接。3．2綜合合自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)的功能變電所綜合自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)的主主要功能包括括：變電所的的安全監(jiān)控、遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)保保護(hù)、故障動(dòng)動(dòng)態(tài)記錄、電電壓及無功控控制、低頻減減載及自診斷斷等。3．2．1安全監(jiān)控變電所的安全監(jiān)監(jiān)控功能就是是通常所說的的SCADA功能，主要要包括數(shù)據(jù)采采集、安全監(jiān)監(jiān)視、事件順順序記錄、電電能量計(jì)算、開開關(guān)操作、微微機(jī)保護(hù)的接接口通信等。（l）數(shù)據(jù)的采采集、處理與與顯示采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和和設(shè)備狀態(tài)，并并通過當(dāng)?shù)丶凹霸谡{(diào)度主站站的顯示器顯顯示數(shù)據(jù)及畫畫面。使用微微機(jī)交流采樣樣采集工頻模模擬量；用繼繼電器接點(diǎn)方方式采集各類類開關(guān)狀態(tài)量量。（2）安全監(jiān)視視被采集的模擬量量、狀態(tài)量、繼繼電保護(hù)、信信息中的被測測量越限、被被監(jiān)控對(duì)象隨隨機(jī)狀態(tài)變化化、保護(hù)裝置置動(dòng)作、設(shè)備備運(yùn)行異常時(shí)時(shí)，能及時(shí)在在當(dāng)?shù)睾驼{(diào)度度主站產(chǎn)生音音響或語音報(bào)報(bào)警、推出報(bào)報(bào)警畫面、顯顯示異常區(qū)域域，為當(dāng)?shù)丶凹爸髡菊{(diào)度人人員提供處理理故障所需的的全部信息。（3）事件順序序記錄當(dāng)變電所發(fā)生故故障時(shí)，即對(duì)對(duì)被監(jiān)控對(duì)象象狀態(tài)變化的的時(shí)間按順序序進(jìn)行記錄、存存貯，并向主主站傳送，事事件順序記錄錄分辨率一般般小于5ms，電網(wǎng)中的的高壓大型變變電所，由于于其設(shè)備較多多，影響面廣廣，因此其事事件分辨率要要求達(dá)到1ms或更小的水水平。（4）電能量計(jì)計(jì)算實(shí)現(xiàn)以進(jìn)線及饋饋線采集的電電能量實(shí)現(xiàn)分分時(shí)統(tǒng)計(jì)，在在旁路代送時(shí)時(shí)，可自動(dòng)實(shí)實(shí)現(xiàn)電能量的的累加。（5）開關(guān)操作作可實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器器、隔離開關(guān)關(guān)跳臺(tái)閘的當(dāng)當(dāng)?shù)夭僮骱瓦b遙控操作；對(duì)對(duì)變壓器調(diào)壓壓分接頭的當(dāng)當(dāng)?shù)乜刂坪瓦b遙調(diào)控制。對(duì)對(duì)這些操作控控制告應(yīng)采取取防誤措施，因因檢修需要，應(yīng)應(yīng)保留手動(dòng)直直接跳合閘的的手段。（6）微機(jī)保護(hù)護(hù)的接口通信信由變電所SCAADA系統(tǒng)向微機(jī)機(jī)保護(hù)裝置發(fā)發(fā)出對(duì)時(shí)、召召喚數(shù)據(jù)等命命令，傳送新新的保護(hù)整定定值；微機(jī)保保護(hù)裝置向SCADA系統(tǒng)報(bào)告保保護(hù)動(dòng)作的有有關(guān)數(shù)據(jù)（例例如動(dòng)作時(shí)間間、動(dòng)作性質(zhì)質(zhì)、實(shí)際的保保護(hù)定值和動(dòng)動(dòng)作項(xiàng)目等），微微機(jī)保護(hù)響應(yīng)應(yīng)召喚命令返返回實(shí)時(shí)整定定值及修改整整定值后的返返回信息等。3．2．2遠(yuǎn)動(dòng)已往遠(yuǎn)動(dòng)作為調(diào)調(diào)度自動(dòng)化的的組成部分，在在變電所內(nèi)裝裝設(shè)RTU遠(yuǎn)動(dòng)終端及及其配套的變變送器等遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)設(shè)施，用以以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)功能。在在變電所建立立綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)后，實(shí)實(shí)際上增強(qiáng)了了遠(yuǎn)動(dòng)功能，即即不僅能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)通常有遙測測、遙信、遙遙控、遙調(diào)、事事件記錄遠(yuǎn)傳傳等功能，還還具有對(duì)繼電電保護(hù)定值實(shí)實(shí)現(xiàn)主站遠(yuǎn)方方監(jiān)視、切換換或修改、故故障動(dòng)態(tài)記錄錄與故障測距距遠(yuǎn)傳等功能能。綜合自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)具有有多個(gè)遠(yuǎn)方接接口功能必要要時(shí)可按主站站通信規(guī)約實(shí)實(shí)現(xiàn)非常規(guī)的的數(shù)據(jù)通信，總總之，變電所所綜合自動(dòng)化化系統(tǒng)對(duì)調(diào)度度自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)，就象系統(tǒng)統(tǒng)中一臺(tái)高性性能的RTU一樣。3．2．3微機(jī)保護(hù)現(xiàn)代的微機(jī)保護(hù)護(hù)幾乎可以滿滿足變電所運(yùn)運(yùn)行中所有繼繼電保護(hù)的要要求，即微機(jī)機(jī)保護(hù)可以實(shí)實(shí)現(xiàn)以下功能能。（1）線路保護(hù)護(hù)：符合通用用標(biāo)準(zhǔn)并滿足足用戶要求，對(duì)220kV以上線路只負(fù)責(zé)跳閘、不設(shè)重合閘，由斷路器控制單元獨(dú)立實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘；對(duì)220kV線路保護(hù)按規(guī)定和要求實(shí)現(xiàn)雙重化；對(duì)110kV線路保護(hù)，一般為相間和零序定時(shí)限與反時(shí)限電流保護(hù)，亦可按要求同時(shí)配置相間及接地距離保護(hù)，第一段帶可調(diào)時(shí)延；對(duì)10kV、35kV線路保護(hù)，除設(shè)相間定時(shí)限與反時(shí)限過流保護(hù)外，還要配置靈敏的選擇性接地保護(hù)，其中零序突變量有功功率繼電器用于消弧線圈接地系統(tǒng)；零序突變量無功功率繼電器則用于不接地系統(tǒng)。對(duì)于35kV至220kV線路按規(guī)定和要求實(shí)現(xiàn)三相或按相自動(dòng)重合閘。（2）母線保護(hù)護(hù)：符合通用用標(biāo)準(zhǔn)并滿足足用戶要求，對(duì)對(duì)各級(jí)電壓母母線，一般實(shí)實(shí)現(xiàn)母線差動(dòng)動(dòng)保護(hù)，現(xiàn)階階段一般采用用常規(guī)母差保保護(hù)裝置。（3）主變壓器器保護(hù)：通常常主變保護(hù)要要求實(shí)現(xiàn)氣體體保護(hù)、差動(dòng)動(dòng)保護(hù)和各電電壓側(cè)后備保保護(hù)。一般采采用利用二次次諧波制動(dòng)的的電流差動(dòng)保保護(hù)。（4）電容器保保護(hù)：一般實(shí)實(shí)現(xiàn)過壓與欠欠壓保護(hù)，過過流保護(hù)及電電流差動(dòng)保護(hù)護(hù)。（5）其它保護(hù)護(hù)；例如實(shí)現(xiàn)現(xiàn)針對(duì)同期調(diào)調(diào)相機(jī)的保護(hù)護(hù)、電氣化鐵鐵道的諧波保保護(hù)等。3．2．4故障動(dòng)態(tài)記記錄故障動(dòng)態(tài)記錄用用以對(duì)變電所所的線路、主主變、母線等等運(yùn)行設(shè)備在在電網(wǎng)發(fā)生故故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)有關(guān)參數(shù)數(shù)及狀