智能化变电站实现无人值守的技术研讨

张旭东

摘要：文章结合当前变电站智能化的发展趋势，针对当前变电站在用设备的水平，深入讨论了变电站实现无人值守需要进行的设备改造内容。提出了无人值守变电站管理权收归集控站这种管理模式下各种设备智能化建设的改造方案，对今后变电站建设及改造过程中的工作具有一定的实际指导意义。

关键词：集控站；无人值守；专家系统

中图分类号：TM76 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0072-02

现有的变电站要实现无人值守，必须首先建立一个功能完善的集控中心。该集控中心能够与变电站内部通讯管理设备实现数据上行下行对接，实现将现有变电站的管理功能授权至集控中心完成。这就需要变电站内电气设备的四遥信号（遥控、遥测、遥信、遥视）通过站内综合自动化控制系统进行分析整合预处理后上传至集控中心站；在集控中心处理平台对数据进行分析后，如需进行控制调整则通过人工或者自动下达操作指令，直接对下属变电站设备进行操作。

随着智能化变电站技术的推进，从长远看，无人值守变电站，其广泛应用一定会得以实现。因此，本文将结合目前变电站实际设备自动化水平，分析无人值守变电站实现的途径并且提出需要对设备进行升级改造的建议。

1当前变电站实现无人值守存在的难题

当前变电站大部分都建于2000年以后，其主要设备为为油浸电力变压器、全密封配置真空断路器小车的开关柜、并配套站内低压系统，高电压等级设备采用户外SF6断路器或者全密封的GIS设备；一次设备配套的保护装置通过通讯组态实现综合自动化管理系统；另外一些先进的变电站已经实现了站内视频监控以及消防系统的覆盖。在此基础上实现无人值守，关键是要注意以下几方面的实际问题：

①高压设备运行的可靠性需要加强，当前高压设备的稳定运行普遍依靠定期检修与不定期维修结合的管理模式，另外设备问题主要依靠站内值班人员日常点检时候发现。实现无人值守后，将对设备稳定运行提出更高的要求。因此必須在无人值守前对现有一次设备进行检查对所有隐性问题进行集中处理，杜绝发生充油充气设备泄露、操作机构失灵以及关键通讯线路中断的问题。

②站内综合自动化软件功能需要加强，除以前可以采集的数据外，还需大力提高综合自动化系统的兼容性以及稳定性。更高的目标是引入专家系统对现有的数据进行整合分析，提供准确的数据源，保证上级集控变电站数据采集的稳定性及时效性。此外现有的通过大量二次电缆的传输方式需要改变，逐步采用更加先进的传输方式实现数据交流，杜绝二次线通讯的不稳定因素。

③继电控制回路中需要人工进行操作的转换开关以及压板需要改进，通过升级现有的继电保护装置或者开启装置内部控制字位，实现压板或者转换开关投退的自动化。

2实现变电站无人值守的具体工作内容

2.1选用智能的一次开关设备

①现有封闭式金属开关柜需要升级改造为具备智能控制组件的开关柜，这种开关柜具备以下功能：开关柜内的断路器、储能机构、接地刀闸以及辅助的各种信号指示、测温指示都具备通讯功能，其五防功能由开光柜自带的控制单元检测，其通讯单元可以与综合自动化系统对接，开关柜与综合自动化系统之间的联络不再依靠大量的二次测量控制电缆，而是通过标准的通讯网络实现，这样就减少了大量二次电缆带来的安全隐患。同时依靠自身的监视以及闭锁功能，实现对上级下达的动作命令的准确执行，达到不依靠操作人员而自动运行的要求。

②变压器运行实现智能化。作为变电站核心设备的电力变压器是变电站可靠运行的关键，随着智能化技术的发展，变压器配套的信号预报、温度测量设备也逐步实现了智能化，温度和信号采集设备都可以接入变电站综合自动化系统中，可以实现根据变压器运行的负荷情况以及室外温度来设定变压器散热风扇的自动启动停止；信号装置能够采集变压器运行过程中的各种参数，方便对变压器运行状态进行检测。变压器各电气接点的温度需要通过在线测温装置进行采集，提前发现并判断电气接点故障，能够做到跟随运行状态检修。智能化的变压器控制系统还应该具有变压器有载调压开关的自动调节，能够根据变电站运行状态的需要，自动的对有载调压分接开关进行调节，实现有载调压操作的智能化。

③智能无功补偿设备的采用。变电站运行的智能化需要智能化的无功补偿装置与之配套，智能无功补偿装置能够根据采集单元采集的变压器高压侧无功功率数值，自动的调节晶闸管导通角的开度，从而实现无功功率的动态补偿，在满足变电站电压要求的同时，最大程度上提高系统运行的功率因数，从而实现变电站运行的经济性。

在实现了变压器运行和无功补偿装置智能化的基础上应该选用智能的电压无功综合控制装置，根据采集到的变压器二次侧电压值和一次侧无功功率数值进行运行，根据系统中设定的控制输出策略来分别调节变压器有载调压开关和无功补偿电容器投切开关，从而实现变电站电压无功两个重要参数控制的智能化，实现了在满足变压器二次侧电压稳定的基础之上对无功功率的动态控制，提高了变电站运行的稳定性，满足了用户对电压质量稳定的要求。

2.2全站二次设备实现网络化

根据无人值守变电站的建设要求，变电站必须具备全网络模式的保护、监测、控制系统。主要有以下几方面内容：

①综合自动化系统的通讯协议必须统一为IEC61850规约，组态模式为“站控层”与“设备层”两层结构，层与层之间采用先进的网络通讯模式建立联系，确保数据上行下达无瓶颈，这样就能建立一个标注化，资源完全共享的平台，在平台上数据库对全网内部所有数据进行统一配置定义，避免重复采集的影响。

②引入先进的整合管理系统GOOSE，该系统可以实现断路器分合闸以及各种闭锁功能，同时可以作为一个平台来集成各种不同保护装置厂家的设备，便于设备升级改造以及管理。同时，GOOSE系统还能以报文的形式来处理系统中的遥信量，将遥信开光量转化为数字信号0和1，从而实现了站内常用的转换开关及保护硬压板的数字化，解决变电站实现无人值守的难题。

③全站设备实现数字化，不再依靠传统的输入输出量模式进行数据的采集整理，将底层采集装置更换为带控制功能的网络化设备，采集到的数值直接通过网络上传，这样则站内现有的大量二次控制电缆被安全稳定同时造价低的网线、光纤取代。这样则大大提高了信号采集的精度以及处理速度，简化了变电站二次的复杂程度同时降低了施工投资，稳定性也大大提升。

④站内各种低压电源实现智能化，变电站内部的直流供电系统、交流供电系统、UPS供电系统、以及各通讯设备弱电电源，都必须升级，作为变电站各种保护控制通讯设备的电源，交直流低压系统必须进行升级改造实现其智能化，各低压开关具备通讯功能，可以将开关以及电源运行状态上传至管理系统，便于集控站人员及时掌握低压系统运行情况。

2.3实现智能巡检功能

变电站升级为无人值守变电站，值班人员撤出后必然需要变电站引入能够一定程度上代替人来进行设备点巡检的系统，否则站内发生的问题不容易被发现。

视屏监控信号实现远传，建立一个全覆盖的视频监控系统，增加目前以有监控摄像头的密度，另外增加红外门禁系统。将变电站内实时情况通过图像声音的形式上传到集控管理站，由集控站人员对所管理的变电站进行监视运行。比较先进的方式是在GOOSE系统下集成的自动跟踪视频监控系统，当进行关联操作时，视频信息根据上级操作的开光部位进行自动跟踪切换，便于上级操作人员对设备情况适时掌控。

2.4实现状态检修管理模式

鉴于现在变电站检修模式为计划检修与突发性情况处理的模式，实现无人值守必须引入状态检修系统。

①状态检修专家管理系统，不再以传统的时间模式安排检修任务，设备需要检修与否完全依靠设备数据情况，依靠设备每次检修留下的历史数据包括安装数据、试验数据进行综合分析，对设备运行状态进行评分管理，对综合分析结果已经达到安排检修要求的设备给出合理的检修时间以及检修内容，提出检修建议。

②升级智能传感器及各种智能组件并将信号及数据引入专家分析系统中，由系统对设备当前的实际运行情况进行及时的掌握分析。专家系统通过对不断采集的系统设备运行状态参数进行归纳整理分析，对设备运行情况进行判断，对可能存在事故趋势的设备及时给出检修建议，这样就将变电站内所有的一次二次设备的检修工作由传统的定期检修转变为状态检修。应用专家系统同时结合集控变电站人员对设备状态的在线监测判断，可以做到在设备发生故障前安排检修处理，达到降低设备故障停机发生概率的目的。

3结语

上述论述，总结出了变电站实现无人值守需要做的设备升级换代工作，从技术层面指导了无人值守变电站的实现工作。实现无人值守变电站，关键还在于集控站对无人值守站的管理问题，采取集控中心管理系统结合变电站智能巡检，是当前采用的普遍方式，无人值守站的发展在很大程度上降低了变电站的运行人工成本，同时对智能变电站的普及有积极的推动意义，因此，此项工作的讨论，对今后变电站建设的方向具有积极的作用。

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