浅谈无人值守变电站的发展
- 关键词：无人值守变电站,电力
- 作者：汪海燕
- 摘要：变电站的运行管理模式逐渐从无人值守转变为无人值守，不仅避免了无人值守的不安全问题，还节省了大量的人力和企业成本，使变电站管理更加规范和科学。所谓无人值守，是指不再需要指派相关人员来监督变电站的运行，而是利用网络技术和信息技术来实现对变电站的系统监控。
摘要：变电站的运行管理模式逐渐从无人值守转变为无人值守，不仅避免了无人值守的不安全问题，还节省了大量的人力和企业成本，使变电站管理更加规范和科学。所谓无人值守，是指不再需要指派相关人员来监督变电站的运行，而是利用网络技术和信息技术来实现对变电站的系统监控。然而，尽管无人值守已经成为变电站运行管理的主要模式之一，并发挥了很好的作用，但不可否认的是，在实际应用中仍会暴露出一些问题。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对无人值守变电站发展与电力自动化应用研究提出了一些建议，仅供参考。
关键词：无人值守；变电站发展；电力自动化；应用研究
0 引言
无人值守变电站重新建立并完善了运行管理制度，地提高了上级管理部门对下级操作部门的监督管理水平，提高了变电运行人员的专*技能和综合素质。对现有的科技手段展开深入的研究和应用，能令检测管理系统地发挥作用，从而节约了大量的人力和资金投入，同时，装置巡视检查效果得到了巨大的提升，在满足人们的生活需求的同时，保证了整个变电站的管理更加安全化、规范化、科技化。
1 无人值守变电站的发展历史
变电站是电力行业的中转站，作用不可替代。而且其工作的效率更高、投资小，所以应用价值更广。其发展主要有以下几个阶段。首先就是机电自动化技术的出现，促使其成为可能，在此之前，变电站多需要人工值班来进行管理。人力以及财力浪费严重，运行效率也难以保证。而随着无人值守变电站的出现，就有*的解决了以上的问题。进入21世纪以来，我国的自动化以及各种智能化技术得到长足的发展，并且电力安全运行也是得到重视。所以无人化成为必然的发展趋势，并且因为变电站是电力行业的核心以及枢纽，所以其运行的稳定和效率事关民众生活以及电网安全可靠，所以不能马虎大意，随着信息数字化技术的应用，变电站的自动化系统管理成为可能。
2 电力自动化应用
2.1管理程序的规范化
电力自动化技术的应用，在规范变电站管理的同时，针对电力运行中出现的干扰故障，能够进行预防和改进。但是，在具体运用中，要做好程序管理以及综合应用规范化，才能发挥电力自动化的价值。在具体改进过程中，对于应用的配置人员，要合理地进行分工，并明确其责任和目标，确保整个电力系统能够安全运行。完善其规章制度，针对运用的配置人员，要进行电力继电保护相关知识的培训，加强管理，把无人值守中运用到的技术、设备以及理念进行更新，促使系统规范化管理与继电保护装置能够构成有*的运行模式。此外，在电力自动化技术应用过程中，要结合设备台账的维护情况、运行中存有的事故以及设备缺陷，从而制定维护维修档案，做好后期的跟踪考核工作，严格地落实奖惩制度，带动工作人员工作责任能力的同时，密切监测二次设备的运行状态，使得继电保护程序能够安全稳定地运行。
2.2电力变频器
现代电力电子技术、计算机技术、现代控制理论的发展，促*了变频器在工业生产中的广泛应用，尤其是变频器调速技术的出线，使得变频器的使用范围进一步扩大。通过变频器的应用，能够利用程序对电动机变频调速。变频器主要组成部分包括整流器、控制器、驱动电路以及滤波器等，通过在电力设备中的应用，能够发挥节能减排、降低能耗量的作用，也是当前电力自动化技术发展过程中的主要改进方向。总之，在电力变频器的运用下，无人值守变电站运行效率大大提升，落实节能减排的理念。
2.3智能化诊断故障
我国无人值守变电站绝大多数的电气自动化设备在运行的过程中，因为老化、腐蚀、磨损等因素的影响，其出现运行故障概率的可能性很高。因此，为保证其正常运行，检修以及维修工作必不可少。一般情况下，需专人定时来完成的这些任务，但这就要求维护以及检修员工的专*涵养较高，技术水平要高。而通过自动化的智能系统在无人值守变电站中应用，人为因素的缺陷就被避免。而且还可以自动化的监测无人值守变电站自动化电气设备、系统，如有故障，就会及时预警和提示，进而降低了故障的可能性。同时还可以记录发电厂相关设备的运行温度、速度等数据，从而解决故障问题，有*的缩短检修时间，提高准确性。
3 运维建议
1.加强交接班前运维人员应对本值巡视结果进行确认，对部分无法进行自动识别的设备巡视点（如设备外观、充油设备的渗漏油、引线松紧程度、瓷件清洁裂纹、构架锈蚀腐蚀等）所拍摄的图片进行检查，确认和检查结果应在值班日志中做好记录。
2.每次交接班时运维人员应将系统工作情况作为交接内容之一。系统交接内容包括：的运行工况及调配情况；本地及远程监控后台运行情况；充电房设备运行情况；巡检情况、发现缺陷及处理情况；专用工器具完好情况；辅助设施（含微气象装置）情况；例行保养维护情况。
3.运维人员应定期检查的巡视路线有无障碍物。由于目前3D激光导航方式对扫描的地图依赖度较大，因此应尽量保障站内环境同扫描地图时的环境一致，避免位置丢失。每月按照检查维护工作项目卡对开展检查维护，并做好记录。定期对系统开展软、硬件测试等专项维护工作
4 安科瑞Acrel-1000变电站综合自动化系统
4.1方案综述
Acrel-1000变电站综合自动化监控系统在逻辑功能上由站控层、间隔层二层设备组成，并用分层、开放式网络系统实现连接。站控层设备包括监控主机，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层设备等功能，形成全站监控，并与远方监控、调度通信；间隔层由若干个二次子系统组成，在站控层及站控层网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。
针对工程具体情况，设计方案具有高可靠性，易于扩充和友好的人机界面，性能价格比优越，监控系统由站控层和间隔层两部分组成，采用分层分布式网络结构，站控层网络采用TCP/IP协议的以太网。站控层网络采用单网双机热备配置。
4.2应用场所：
适用于公共建筑、工业建筑、居住建筑等各行业35kV以下电压等级的用户端配、用电系统运行监视和控制管理。
4.3系统结构
4.4系统功能
4.4.1实时监测
Acrel-1000变电站综合自动化系统，以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。
4.4.2报警处理
监控系统具有事故报警功能。事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限等。
1）事故报警。事故状态方式时，事故报警立即发出音响报警（报警音量任意调节），操作员工作站的显示画面上用颜色改变并闪烁表示该设备变位，同时弹窗显示红色报警条文，报警分为实时报警和历史报警，历史报警条文具备选择查询并打印的功能。
事故报警通过手动，每次确认一次报警。报警一旦确认，声音、闪光即停止。
次事故报警发生阶段，允许下一个报警信号进入，即次报警不覆盖上一次的报警内容。报警处理具备在主计算机上予以定义或退出的功能。
2）对每一测量值（包括计算量值），由用户序列设置四种规定的运行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分别定义作为预告报警和事故报警。
3）开关事故跳闸到次数或开关拉闸到次数，推出报警信息，提示用户检修。
4）报警方式。
报警方式具有多种表现形式，包括弹窗、画面闪烁、声光报警器、语音、短信、电话等但不限于以上几种方式，用户根据自己的需要添加或修改报警信息。
4.4.3调节与控制
操作员对需要控制的电气设备进行控制操作。监控系统具有操作监护功能，允许监护人员在操作员工作站上实施监护，避免误操作。
操作控制分为四级：
第控制，设备就地检修控制。具有优先级的控制权。当操作人员将就地设备的远方/就地切换开关放在就地位置时，将闭锁所有其他控制功能，只进行现场操作。
级控制，间隔层后备控制。其与第三级控制的切换在间隔层完成。
第三级控制，站控层控制。该级控制在操作员工作站上完成，具有远方/站控层的切换。
第四级控制，远方控制，优先级。
原则上间隔层控制和设备就地控制作为后备操作或检修操作手段。为防止误操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即选择、返校、执行，并在站级层设置操作员、监护员口令及线路代码，以确保操作的性和正确性。对任何操作方式，保证只有在上一次操作步骤完成后，才进行下一步操作。同一时间只允许一种控制方式。
纳入控制的设备有：35kV及以下断路器；35kV及以下隔离开关及带电动机构的接地开关；站用电380V断路器；主变压器分接头；继电保护装置的远方复归及远方投退连接片。
3）定时控制。操作员对需要控制的电气设备进行定时控制操作，设定启动和关闭时间，完成定时控制。
4）监控系统的控制输出。控制输出的接点为无源接点，接点的容量对直流为110V（220V）、5A，对交流为220V、5A。
4.4.4用户权限管理
系统设置了用户权限管理功能，通过用户权限管理能够防止未经授权的操作系统可以定义不同操作权限的权限组（如管理员、维护员、值班员组等），在每个权限组里添加用户名和密码，为系统运行、维护、管理提供可靠的保障。
5 系统硬件配置
应用场合 | 型号 | 图 片 | 保护功能 | |
35kV变电站综合自动化系统 | Acrel- 1000 |
| 可显示变电站主接线图，模拟配电网络运行，实现无人值班模式；根据顺序事件记录、历史曲线、故障录波，协助运维人员实现快速故障分析、定位和排除问题，尽量缩短停电时间；实时采集各回路、设备的电流、电压、功率、电能以及谐波、电压波动等参数，对配电系统和用电设备进行用能分析和能效管理 | |
网关 | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等协议的数据接入，ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT等协议上传，支持断点续传、XML、JSON进行数据传输、支持标准8GBSD卡（32GB）、支持不同协议向多平台转发数据；每个设备的多个报警设置。输入电源：AC/DC220V，导轨式安装。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保护 | ARB5-M |
| 主控单元，可接20路弧光信号或4个扩展单元，配置弧光保护（8组）、失灵保护（4组）、TA断线监测（4组）、11个跳闸出口； | |
ARB5-E | 扩展单元，多可以插接6块扩展插件，每个扩展插件可以采集5路弧光信号： | |||
ARB5-S |
| 弧光探头，可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室，也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°，半径0.5m的扇形区域； | ||
35kV/10kV/6kV 进线柜电能质量 在线监测 | APView500 |
| 相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。 | |
35kV/100kV/6kV 间隔智能操控、 节点测温 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏动态显示一次模拟图及弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温温度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4～20mA输出； | |
35kV/10kV/ 6kV传感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125℃，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米； | |
35kV/10kV/6kV 间隔电参量测量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In，四象限电能，实时及需量，本月和上月值，电流、电压不平衡度，66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD显示； | |
变压器绕组 温度检测 | ARTM-8 |
| 8路温度巡检，预埋PT100，RS485接口，2路继电器输出； | |
变压器接头测温低压进出线柜接头测温 | ARTM-Pn-E |
| 无线测温采集可接入60个无线测温传感器；U、I、P、Q等全电参量测量；2路告警输出；1路RS485通讯； | |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125C，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米； | ||
柜内环境温湿度 | AHE100 |
| 无线温湿度传感器，温度精度：±1℃，湿度精度：±3％RH，发射频率：5min，传输距离：200m，电池寿命：≥3年（可更换） | |
ATC600 |
| 两种工作模式：终端、中继。ATC600-Z做中继透传，ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m，ATC600-C可接收AHE传输的数据，1路485,2路报警出口。 | ||
应用场合 | 型号 | 图 片 | 保护功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV进线 | AM6-L |
| 三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护； | 操作回路、 双以太网口、 双485口、 2路4-20mA变 送输出、 故障录波、 GPS对时、 全电量测量 直流量测量 |
35kV/10kV/ 6kV馈线 | AM6-L | 三段式过流保护（带方向、低压闭锁）、过负荷保护、PT断线告警、逆功率保护、三相一次重合闸、低频减载、检同期、合环保护、断路器失灵保护； | ||
35kV主变 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 两圈变/三圈变差动速断保护、比例制动差动保护； | ||
AM6-TB | 变压器后备保护测控、三段式过流保护（带方向、复合电压闭锁）、非电量保护、启动通风保护、PT断线告警、遥调升档、遥调降档、遥调急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV厂用变 | AM6-S | 三段式过流保护（带方向、复合电压闭锁）、零序过流、过负荷保护（告警/跳闸）、控故障告警、PT断线告警、非电量保护； | ||
35kV电机 （2000kW以上） | AM6-MD | 差动速断保护、比例差动保护、过流、过负荷、堵转等电机综合保护； | ||
10kV/6kV 异步电机 | AM6-M | 两段式过流/零序过流/负序过流保护、过负荷保护（告警/跳闸）、低电压保护、PT断线告警、堵转保护、启动超时、热过载保护、电压不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT监测 | AM6-UB | PT并列/解列、PT监测； | ||
10kV/6kV 电容器 | AM6-C | 两段式过流/零序过流保护、过负荷保护（告警/跳闸）、PT断线告警、过电压/欠电压跳闸、不平衡电压/电流保护； | ||
35kV/10kV/ 6kV母联 | AM6-B | 两进线备投/母联备投/自适应备投、联切备投、三段式过流保护（带方向、复合电压闭锁）、PT断线告警、过负荷联切/告警、检同期、合环保护； |
6 结语
综上所述，随着变电站智能巡检技术的不断发展，在自主性、稳定性、交互性、定位精度、图像识别精度上越来越成熟，为的大面积推广应用奠定了基础。同时对运维要求越来越高，从而保证的使用寿命和巡视可靠性。伴随泛在电力物联网的发展，智能巡检必将进一步实施联网，实现智能机器人代人巡视。
参考文献
孔繁跃.简析无人值守变电站发展与电力自动化应用[J].山东工业技术,2018(20):210.
周明昱.无人值守变电站发展与研究.
安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.