变电站无人值班技术专题

专题目录0 专题内容和结论 (1)0.1 专题内容 (1)0.2 XXX500kV变电站无人值班的可行性 (1)1引言 (2)1 无人值班的设计思路 (3)2 XXX500kV 变电站无人值班方案配置 (3)2.1高可靠性的一次设备 (3)2.2 稳定、可靠的计算机监控系统 (4)2.3 防误闭锁 (7)2.4 二次安全防护 (8)2.5 无盲区的“遥视”系统及其它辅助系统 (9)2.6 智能一体化站用电源系统 (10)2.7 智能化建筑设施 (11)3无人值班与有人值班站的LCC技术经济比较 (11)4 结束语 (12)0 专题内容和结论0.1 专题内容本专题围绕XXX变电站无人值班变电站方案的目标，结合工程实际进行探讨。

0.2 XXX500kV变电站无人值班的可行性(1)智能变电站的建设，高可靠性一次、二次设备的使用，为变电站无人值班的实现提供了物质基础。

(2)视频监视系统、智能机器人及安全运行智能预警系统的采用完善了无人值班变电站的防火、防盗功能。

(3)220kV及以下变电站无人值班的成熟技术和管理经验，为500kV变电站无人值班综合自动化系统的实施提供了技术保障。

(4)国内若干500kV变电站无人值班试点运行的实践表明500kV变电站无人值班综合自动化系统实现的条件已经成熟，效益显著，具有推广价值。

(5)IEC61850标准为变电站自动化系统提供了统一平台和标准框架，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性。

(6)采用无人值班方案全面简化当地后台系统，减少了运行值班人员的工作和生活用房，节省了大量的土地资源，大大降低了变电站的综合造价及运行维护成本，有效降低了全寿命周期成本(LCC)。

1引言随着电网建设不断加强，各地500kV变电站数目迅速增加，运行管理部门也面临新的挑战。

主要体现在:(1)多数变电站仍采用传统运行管理模式，但运行人员的数量跟不上变电站数目的增长；(2)变电站自动化系统逐渐普及，电网愈加稳固，变电站设备更加稳定、可靠，运行人员的工作量和工作强度逐步降低，但对运行值班人员的素质要求也随之提高；(3)劳动力成本不断提高，而电力企业为提高效益需要提高劳动效率；(4)欧美发达国家很多高电压等级变电站早就实行了无人值守，证明高电压等级变电站实现无人值守从技术上管理上都是可行的。

无人值班变电站的建设模式达到了提高变电站自动化水平和运行管理水平、减人增效、提高劳动生产率、控制工程建设成本的目的，最大限度地发挥了计算机监控系统的功能，综合经济效益显著。

现代科学飞速发展，使得实现变电站无人值班成为可能。

变电一次设备可靠性的提高，如变压器分接头的电动调节机构，开关、刀闸、接地刀闸等设备的电气操作机构可靠完善，使远方控制及操作安全可靠，为实现变电站设备远方控制及操作提供了坚实的基础；微机保护的广泛应用，使变电站自动化水平取得了实质性的进展；变电站综合自动化系统的广泛应用大大提高了变电站的自动化水平；网络通信技术的推广使得远程监视和控制成为可能，光缆工程的建成使用，为大容量的信息传输及交换提供了高速公路，保证能够更好地实现变电站遥测、遥信、遥视、遥控、遥调的功能。

采用变电站综合自动化技术，可以提高电网的安全、经济运行水平，减少变电站的基建投资，提高变电站自动化水平，并为推广变电站无人值班提供了有效手段，也为事故处理和恢复系统提供了基础条件，并将最终提高电力系统的自动化和管理水平，因而己成为当前国内外电力工业推行技术进步的重点技术之一。

1 无人值班的设计思路无人值班变电站应保证安全、可靠、可控、可知的良好性能和较高自动化水平。

安全指运行环境良好,电源容量充足,设置满足无人条件的防火、防盗、环境监测安全措施。

可靠指一次、二次设备动作正确、可靠,故障率低,免维护或少维护,辅助接点可依赖;至监控中心的信息传输冗余可靠。

可控指主要一次、二次设备既可站内、又可远方控制;空调、消防、排水等辅助系统也具备自动启停或远方控制功能。

可知指远方监控中心对变电站信息的完整掌握。

除常规“四遥”信息外,保护较完整信息上传,“遥视”布点到位。

2 XXX500kV 变电站无人值班方案配置2.1高可靠性的一次设备一次设备必须可靠,尽可能不发生电机回路故障、操作机构失灵、漏油漏气绝缘故障等问题。

断路器、隔离开关、接地刀闸、有载调压开关采用电动机构,辅助接点必须可靠,告警异常信号区分轻重缓急。

主变压器选用自然油循环风冷方式,风扇冷却回路设计远方控制功能。

主变压器配色谱监测装置,避雷器配放电计数器,数据远传。

在XXX变电站设置统一在线监测分析平台,并在合心变集控站设在线监测主站。

2.2 稳定、可靠的计算机监控系统2.2.1 集控站计算机监控系统配置根据东北电网500kV变电站无人值班规划设计及国家电网公司500kV变电站典型设计，无人值班变电站必须有一个能实现远方监视和控制、稳定性好、可靠性高的监控系统。

合心变集控站是XXX500kV变电站的主要调度使用者。

XXX500kV 变电站的所有采集信息(包括所有数字量和状态量)都全部送到合心变集控站,其日常工作以监视、操作为主, 合心变集控站由值班人员和操作队两部分组成，负责对合心、XXX、长春东三座500kV变电站的集中控制。

集控站的监控系统主要功能应包括:利用丰富的光纤通讯资源,实现实时数据采集、处理、监视与控制,实现实时和历史数据库的生成,显示电网主接线图和运行工况,实时反映500kV变电站的电气运行工况,电网异常事件进行事故报警,生成各种报表,与MIS系统互联,并能够进行计算机远程诊断维护及与监控系统遥控指令相联动的图像监视。

其控制范围要包括对各电压等级断路器、隔离开关、主变压器及站用变有载调压开关分接头位置的控制操作,并逐步建立对二次设备的远程遥控和信号复归。

XXX变电站与合心变集控站之间增设4路远动专用通道，其中监控系统信息传输通道应采用不同路由。

XXX变电站与东北网调通讯采用调度数据网和2M专线。

XXX变电站与吉林省调通讯采用网络方式和模拟专线。

变电站监控系统除常规单命令外,还设计了程序化批命令控制。

由于无人值班,站内后台可以简化,取消独立设置的操作员工作站、五防工作站、工程师站。

测控装置本身报警或电源消失信号接至公用单元或各单元互接,以使合心变集控站及时获取故障情况。

集控站设置电子值班员工作站，及时将重要的报警信息发送给值班员和相关负责人。

合心变集控站计算机监控系统结构如下图所示。

服务器1服务器2合心变集控站计算机监控系统结构示意图2.2.2 集控站监控系统性能指标集控站计算机监控系统应达到如下性能指标：（1）遥测量突变至画面显示的响应时间≤2s （2）开关量变位至画面显示的响应时间≤2s （3）控制命令从生成到输出的时间≤2s （4）动态画面响应时间≤2s （5）双机系统可用率≥99.99% （6）控制操作正确率 =100% （7）遥控动作成功率≥99.99% （8）事故时遥信年正确动作率≥99% （9）系统平均无故障间隔时间（MTBF）≥20000h（10）前置机、服务器双机切换时间≤30s（11）各服务器、工作站的CPU平均负荷率：正常时（任意5min内）≤30%电力系统故障（10s内）≤50% （12）网络负荷正常时（任意5min内）≤30%电力系统故障（10s内）≤50% （13）事故画面推出及告警正确率≥99.98% （14）系统与GPS对时精度≤1ms 2.3 防误闭锁500kVXXX变电站防误装置采用单元电气闭锁回路加微机“五防”的方案，集控站配置的中央监控防误闭锁系统应实现对受控站远方操作的强制性闭锁。

电气设备的远方和就地操作应具备完善的电气闭锁功能加覆盖全站的可实现遥控闭锁的微机“五防”功能。

无论设备处在哪一层操作控制,设备的运行状态和选择切换开关的状态都应具备防误闭锁功能。

监控系统内置五防一体化功能。

间隔内五防闭锁由测控/综保装置独立实现。

全站五防由间隔层的各个测控/综保装置通过网络横向通信（采用GOOSE机制）实现互锁以及电气连锁。

可独立于站控层设备运行。

变电站层监控主站内置闭锁逻辑，完成五防规则效验。

2.4 二次安全防护本站二次系统安全防护遵循国家经贸委[2002]第30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定》、电监会5号令《电力二次系统安全防护规定》及电监安全[2006]34 号《电力二次系统安全防护总体方案》和《变电站二次系统安全防护方案》的有关要求，根据目前的调度管理体制及IP网络技术体制，电力调度数据网络采用MPLS，VPN技术，将实时控制业务、非控制生产业务分割成二个相对独立的逻辑专网：实时子网和非实时子网，两个子网络由各自独立，在网络路由层面与子网之外的网络不能互通，实时子网保证了实时业务封闭性，还为实时业务提供网络服务质量保证。

同时，对路由器之间的路由信息交换进行签名，保证信息的完整性与可信性。

针对智能变电站与常规站的不同之处，提出500kVXXX变电站二次系统安全防护设计方案。

智能化变电站二次系统安全防护设计方案主要包括两方面：（1）变电站局域网通信模式的信息安全防护；（2）变电站与外部远程通信的信息安全防护。

技术方案按照五级安全措施：安全层次可采取的技术手段数据安全对控制命令（如跳闸）和操作参数（如定植（传输应采用数据加密技术应用程序安全用户授权，用户存储权限控制 用户安全用户身份认证 系统安全 子站应采用嵌入式操作系统，主站应安装网络防病毒软件网络安全 在不同安全域之间应安装防火墙以实施隔离表 IEC 61850标准各类服务的特点及信息安全性要求XXX500kV 无人值班变电站二次系统安全防护示意图如下图所示：500kV 无人值班变电站二次系统安全防护示意图2.5 无盲区的“遥视”系统及其它辅助系统将“遥视”系统的前端设备和智能机器人联合使用，充分利用智能机器人的智能巡视功能，替代人工巡检，大大减少固定监控点的布置，保证对全站监控无“盲区”。

同时，将图像监视及安全警卫系统、火灾报警系统、智能机器人、状态在线监测系统整合为同一系统。

图像监视及安全警卫系统包含门禁系统、围墙防侵、继电器室温度湿度监测、空调和灯光遥控、重点部位水位监视等功能。

火灾报警与图像监视系统联动，自动推出遥视画面。

主变消防、建筑消防和排水等辅助系统能自动或远方控制。

2.6 智能一体化站用电源系统智能一体化站用电源系统将交流电源、直流电源、UPS电源、通信电源一体化设计，通过统一的智能网络平台，实现变电站交流控制电源的集中供电和统一的监控管理，进而实现在线的状态检测。

共享直流操作电源的蓄电池组，取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元，减少维护工作量。

共享监控单元，采用IEC61850统一与站控层交换信息，实现对交直流控制电源全参数透明化管理。