论电力变电无人值班运行管理模式及特点框架构建

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　　摘要：过去数十年以来，变电站一直依赖于有人值班，需要工作人员全天二十四小时轮班值守，工作任务繁重，效率低下。随着自动化、信息化的发展，变电站运行管理模式正在从有人值班转向无人值班，不仅降低了工作人员的任务量，而且提升了变电管理的效率。本文将探讨变电无人值班运行管理模式及其特点，希望本文可以为电力系统的同行提供一些有价值的参考。
　　关键词：电力变电；无人值班；运行管理模式；特点
　　目前，国内变电站正在大规模推广无人值班。但与美国、日本、德国等发达国家相比，国内变电无人值班运行水平还有较大的差距，需要我们认真研究变电无人值班运行管理模式及其特点。
　　一、变电无人值班运行管理模式及其特点
　　（一）变电无人值班
　　随着时代的发展，电网运行的要求越来越高，越来越复杂，传统的有人值班已经难以适应变电管理的要求。因此，各级电力调度中心采用远程控制技术、通信技术、数据分析与处理技术，采用无人值守的形式取代人工操作。电力调度中心采用无人值班的形式，可以实时掌握电网与变电站运行状态，降低变电站误操作率，提高电网运行的稳定性，并且节约大量人力成本，提高人力资源利用率[1]。
　　早在一九九〇年代末，美国便应用计算机技术对国内所有大型变电站进行了全面改造，实现了无人化管理。德国在二〇〇三年开始全面建设无人化、智能化电网；法国225kV变电站全部实现无人值守；日本275kV以下的变电站全部实现无人值班，占全国变电站总数的97%。
　　（二）变电无人值班运行管理模式及其特点
　　2.1 分层分布式模式
　　电力调度中心通过集控站采集变电站的实时信息，向集控站下达电力调度命令。集控站负责监控各个变电站的运行，并对一次设备实施远程操作；操作队对无人值班运行电站进行巡视，并手工操作变电站的二次设备。
　　该模式的优点是：实现了无人值守与有人巡视、操作的统一，具有极高的管理效能；该模式的缺点是：监控中心缺乏操作权限，操作队在操作二次设备时又需要通过监控中心与调度中心联系，流程较长，消耗的时间过多。
　　2.2 集中式模式
　　由一个集控站对所有运行中的变电站实行集中的监控，采集它们的实时信息并实行统一管理，根据电网运行的情况进行灵活的电力调度，操作队在集控站的远程指挥下操作二次设备。
　　该模式的优点是：减少了不必要的中间层级，缩短了信息传递的流程与时间，提高了远程操作的效率。该模式的缺点是：对于操作人员的素质要求较高；若操作人员没有丰富的工作经验，往往难以进行远程操作[2]。
　　二、无人值班变电站设计要求
　　（一）计算机控制系统
　　计算机控制系统采取分层分布式构架，应具有遥控功能；该系统可对变电站全部设备进行不间断监控，统一采集实时信息，并进行统一处理；该系统可应用交流采样方式采集模拟量；该系统采集的数据可直接上传；为防止误操作，该系统还须设置自动闭锁功能。该系统的时钟必须与变電站的时钟保持同步。
　　（二）监测范围
　　无人值班需要监测的对象包括模拟量、状态量、脉冲量、保护量等等。
　　模拟量包括：电量数据，包括各母线段的电压、电流、有功、无功、频率、功率因数，相位等等；这些电量数据使用交流采集。采集电量数据时须使用精密小型CT、PT，并采用傅氏算法，以提高采样精度[3]。非电量数据，包括变压器的温度、压力、瓦斯值等等；非电量数据使用智能压力变送器加数模变换方式采集。
　　状态量包括：断路器分/合、隔离开关分/合、接地刀闸分/合，变压器分接头位置等等。对这些状态量，可采用光电隔离方法的开关量进行中断采集。
　　继电保护数据，包括：保护状态、保护动作信号、保护定值等。
　　脉冲量采集：直接采集电能表脉冲。
　　（三）控制范围
　　控制范围，主要包括：断路器、主变压器、载调压开关。
　　（四）系统网络架构
　　4.1 站控层
　　站控层设置计算机控制系统，负责收集、处理、显示、监视各个变电站一切电气设备的数据、信息（包括各设备状态、切换开关位置等）。
　　4.2 间隔层
　　间隔层由智能开关保护单元、操作出口回路、测控装置与变压器保护组成，负责对变电站电气设备进行测量、保护、控制。
　　4.3 设备层
　　主要包括变电站内的变压器、断路器、隔离开关、辅助设备等。
　　三、无人值班运行模式未来的发展趋势
　　（一）人工智能化
　　目前，人工智能技术发展迅猛，相信在不久后的未来，人工智能技术将广泛应用于变电站无人值班运行。人工智能可对电网的运行情况、设备情况、薄弱环节进行全面分析，并根据电网运行的历史数据建立模型，进行科学预测，提前估计哪些用户的电力需求可能会出现增长（如春节期间酒店的用电量会上升），哪些用户的电力需求会出现下降（如学校在寒暑假期间的用电量会减少），制定电力调度预案，进行合理错峰。当电网中某个客户的用电突然出现急增时，人工智能技术还可通过模糊算法迅速计算出最佳方案，及时进行合理的电力调度，补上用电负荷的缺口[4]。
　　（二）完全无人化
　　目前，国内变电站虽然推广无人值班，但实际上还是难以真正做到完全无人值守。造成这一现象的原因是多方面的：一些变电站设备老化，自动化程度不高，远程监控人员无法在第一时间进行操作，也难以及时排除故障；在对一次设备（如开关）进行远程操作时，需要有人在现场检查确认设备的操作状态；保护操作无法实现远程遥控；许多人员观念老化，不敢相信自动化系统的可靠性。反观发达国家，绝大多数变电站已经完全实现无人化，有的变电站虽然配备了一两名值班人员，但他们主要负责安全值守。——由此可见，无人值班运行模式还有很大的上升空间，必将走向完全无人化。
　　结束语
　　实行变电无人值班运行模式，适应了信息时代的发展趋势，有利于减少电力管理人员的数量，推动电网智能化进步，提升电网运行的可靠性与稳定性。因此，我们应当在变电管理中积极发展无人值班模式。
　　参考文献：
　　[1]李小平.无人值班变电站运维管理模式及其应用发展探讨[J] .建材与装饰， 2018（46）：232-233 .
　　[2]叶烨.无人值班变电站设备状态监测的实时信息分析与管理[J] .低碳世界， http：//kns.cnki.net/kcms 2018（11）：154-155 .
　　[3]刘军.浅析变电站变电运行管理问题以及技术措施[J] .中国设备工程， 2018（17）：150-151 .
　　[4]姜继刚.无人值班方式下运维人员如何提高事故处理能力[J] .数字通信世界， 2017（11）：238 .
　　[5]张志宏.无人值班变电站运行管理存在的问题及改进[J] .农村电工， https：//doi.org/10.14149/j.cnki.ct.2017 ，25（05）：46-47 .
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