无人值守变电站集中控制技术

1电力系统最优化研究所变电站自动化新技术广西大学：祝云电话：[phone]邮箱：[e-mail]2课程内容1.概述2.变电站综合自动化技术3.无人值守变电站与集控技术4.数字化变电站5.智能变电站6.3C绿色变电站33.1变电站集控需求分析3.2集控系统解决方案3.3系统设计3.4电力运行监控子系统3.5安防与环境监控子系统第3章无人值守变电站集控技术（以荔浦供电分公司为例）43.1变电站监控需求分析随着电力自动化技术的发展和应用,综合自动化的技术模式与无人值守变电站的管理模式越来越多地投入到实际生产运行中。而要发展无人值守变电站,必须建设对无人值守变电站进行监视控制的“集中控制中心变电站”，简称“集控站”或“集控中心”，将无人值守变电站的运行监控集中起来,交由一部分变电运行值班人员来完成,以解决无人值守变电站的监控与管理问题。53.1变电站集控需求分析3.1.1现状及需求变配电设施在不同时期建设，涉及厂家及子系统较多，且在不断加剧。变电站的各监控系统水平参差不齐，安防、环境监测设备缺乏，制约了无人值守变电站的发展。因此，需将这些不同功能系统整合成一个系统，建立一个以变配电站为核心的综合集控平台，做到既可以远程的监视、遥控和图像传输，又具备环境监测、联网报警的功能；使信息的使用变得全面、流畅，实现数据共享，以便全面了解电网变配电设施的运行情况，能够更加有效地预防事故、打击外力破坏和保障电网安全稳定运行。63.1变电站集控需求分析3.1.2无人值守变电站综合集控系统建设目标建立一个统一的监控管理平台，整合变配电站主设备及辅助设备监控资源，实现以生产系统为基础的SCADA系统、视频监测、安防、门禁系统、入侵监控等多系统功能及联动。系统通过对变电站的运行环境和设备的实时监控，对软硬件设备的运行工况、关键数据进行实时监视，实时集中监控不同厂商设备的运行情况、告警情况，根据采集的报警信息能分析故障可能产生的原因，判断故障的位置和故障的性质，对各种异常和故障通过语音、短信多种告警方式通知相应的运行维护人员，实现对变配电房环境及应用系统运行状态的远程集中监控和报警功能。系统建设在总体上提高变电站运行、管理的自动化水平，提高电网运行可靠性，实现变电站无人化、智能化管理，节约人力资源，提高公司效益。73.1变电站集控需求分析3.1.3系统建设内容电网运行数据采集与监控（SCADA）系统设计开发；无人值守变电站远动装置安装；遥控、遥调测试；视频监视系统建设，含摄像头，视频服务器配置；安全监视系统，含门禁、电子围栏、安全报警子系统；消防系统，含烟雾、明火检测报警；环境检测与监控系统，含温度、空调、机房、UPS电池监控；语音对讲及广播系统安装；DLP无缝拼接大屏幕系统；综合监控管理软件开发；通信系统设计与网络工程；集控中心建设与系统集成。83.2集控系统解决方案3.2.1集控中心与集控系统功能集控中心实质上就是一个监控范围扩大了的变电站,由监控一个变电站变成监控若干座变电站。集控中心值班员对所监控的站与站之间的联系、运行方式的调整等无权处置,而是接受调整度指令,配合电网运行整个电网的调控。集控系统的主要功能是对所管辖变电所进行“集中监控、无人值守”模式的管理。这样就将电网生产调度和电网监控功能分开，按照各自的工作特点，把电网的数据分流、分类处理。同时两套系统相互备用，保证在一套系统故障的情况下，对电网的监视不中断。93.2集控系统解决方案3.2.2集控中心职责国内通常把集控中心和无人值守变电站分为三部分：集控中心负责监控，无人值守站是监控对象，把负责运行维护的称作巡维班或变运班,三者的关系十分明确。其中集控中心职责：1）监视所管辖受控站的运行情况；进行遥控、遥调（拉、合高压断路器、调节有载压变压器的分接开关等）操作,并对遥控、遥调的操作票及操作项目做好统计、管理工作;对开关及保护信号进行远方复归。2）接受各级调度员的命令,并将有关命令转发各至基地站,基地站操作完毕后向集控中心回令,再由集控中心负责向各级调度回令,集控中心当值人员对转发和回令的正确性负责。103.2集控系统解决方案3.2.2集控中心职责3）对可行遥控、遥调操作的命令,原则上无特殊情况,由集控中心执行,特殊情况下（事故及异常或遥控、遥调远方失灵）集控中心可授权基地站操作人员直接接受有关调度命令。处理完毕后或告一段落后,基地站操作人员应向集控中心汇报情况,集控中心也应向有关调度了解有关情况。4）集控中心监控系统故障或无人值守变电站监控系统异常时,集控中心应通知自动化维护人员迅速对相应的设备进行检查。5）无人值守变站发生事故后,集控中心值班人员应立即报告有关调度、基地站和相关领导,必要时基地站留人值班,事故处理完毕方可离站,并将事故处理结果上报。113.2集控系统解决方案3.2.2集控中心职责6）负责无人值守变电站的断路器故障跳闸次数据的统计,越限值时上报有关部门。7）负责无人值守变电站的无功电压管理（有载调压变压器的分接头开关、电容器、电抗器的联合调节）,统计有载调压开关操作次数、电压合格率及无功补偿调节率等。8）如发生遥控、遥调操作拒动、误动、遥测、遥信错误及通讯中断、通道干扰严重等现象,均应及时通知有关专业技术人员去现场检查处理，及各种服表打印、统计及上服工作。9）负责包括集控中心监控系统及无人值守变电站相关设备、自动化通讯设备缺陷上报工作及详细的事故打印记录,并参加事故分析。123.2集控系统解决方案3.2.3运行管理模式1）调度集中控制，也称调控一体化模式。即调度中心与集控中心综合在一起，采用“变电站-集控”两级管理模式。集控中心值班员既负责监盘、填写操作票，又负责给操作队员下达调度指令。这种模式的优点是权利集中，减少调控环节，工作效率高，节省人力；不利之处是运行数据集中于调度中心，容易造成信息繁杂、班组责任不明，对人员素质的要求也大大提高。调控中心值班员相当于一个人做两种工作，尤其在电能供不应求的时候，值班员还要抽出一部分精力进行电网负荷平衡和错峰限电工作，增加了系统的不安全因素。该模式适合电网调度规模较小，调度人员运行经验较丰富的网局。133.2集控系统解决方案3.2.3运行管理模式2）分级调控，也称调控分离模式，即调度中心与集控中心分别设置，采用“变电站-集控-调度”三级管理模式。“集控”的设置在地理上有两种方式，一种是设置在高电压等级变电站，称为集控站，可设置一个或多个，对相关低电压等级变电站进行集控，该模式由于各个集控中心之间相互孤立，没能共享信息，缺乏整体协调和运行优化；另一种是与调度中心并行设置，称为集控中心，一般设置一个，该模式几乎可获得与调度中心相当的信息，可进行整体监控和协调运行。143.2集控系统解决方案3.2.3运行管理模式按照南方电网公司的统一部署，广西电网公司从2003年开始在各供电局陆续建立集控中心，其运行管理模式包括“合、分”两种模式。其中北海、玉林采用了“调控一体化”模式；柳州、南宁、桂林、河池、梧州、钦州、贵港和来宾采用“调控分离”的模式。2011年后，南方电网公司开始全面提倡“调控一体化”模式，目的是为了理顺工作关系，提高工作效率。广西第一批参加试点的有百色供电局，2013年开始立项建设。153.2集控系统解决方案3.2.4集控中心建设形式集控中心的实现形式可分为以下3类:1）由一座变电站兼做集控中心选一座处于所有变电站地理中心位置的变电站,进行技术改造,使之不仅能对本站监控,也能够对其他站监控,在这座变电站的控制室内,设立专门的集控台;另外,设立必要的生活服务设施,因为运行维护人员及车辆也驻在此站。此变电站最好是一座综合自动化技术水平较高且交通便利的变电站。163.2集控系统解决方案3.2.4集控中心建设形式2）由调度兼做集控中心调度的SCADA系统本来就是一套功能强大的数据采集监视系统,其监控的范围不仅仅是变电站,还包括各种发电厂。因此,在调度室设立集控值班台,监控变电站所需的各种数据可以很方便的从调度自动化系统的主机中获取,既准确又方便,集控中心值班员与调度员就在一起值班,接受调度控制和报告调度更方便和准确、更方便的协调与配合。实现方法是在SCADA服务器直接外挂工作站，作为集控工作站，南宁供电局采用了此建设方式。3）单独设立的集控中心专门设立一个集控中心,为其配备专用的监控设备,即在SCADA服务器镜像一台监控服务器,按分布式部署监控工作站，同时再辅以调度的数据采集作为备用,这样可以提高集控中心的可靠性。173.2集控系统解决方案3.2.4集控中心建设形式4）三种模式的比较三种集控中心的形式各有优劣:从投资角度来说,由调度兼做集控中心的方式节省费用;从运行的效果来说,单独设立的要好一些;调度兼做的方式在正常情况下很方便实用,但在事故时,相互之间可能会相互干扰。而且,一座集控中心可控的无人值守变电站一般不超过8~10座,超过此数量时,势必要增加集控中心的数目,这样的话,调度兼做的方式就无法满足要求了。变电站兼作的方案,设立时一般不可能达到数量要求,使得后面的扩展方便与否就成了一个重要的问题,考虑到发展的趋势和不同监控系统之间的配合问题,单独设立应该说是最值得发展的一种。183.2集控系统解决方案3.2.5荔浦电网集控中心建设管理解决方案荔浦供电分公司无人值守变电站综合监控系统将分成两大部分建设，即电力运行监控系统和安防环境综合监控系统。电力运行监控子系统与现有电力调度自动化系统同平台建设；安防环境监控子系统利用电力数据网冗余通道另行集成。两大系统分别集成，协调运行，统一管理。1）建设形式——基于调度中心的SCADA系统,单独设置监控服务器，独立设置集控中心。2）运行管理模式——先分后合，最终实现调控一体化193.2集控系统解决方案3.2.6广西电网公司集控中心建设与运行管理情况1）地调EMS改造建设集控中心后相关技术指标存在的主要问题EMS系统开关变位信息经系统处理后，遥信反应速度较慢。EMS系统运行PAS时，网上节点响应迟钝，技术指标达不到实用化要求。多个厂站有变位信息未被确认的同时，又有厂站或网上工作站退出、登录的情况下，CPU资源运行指标严重超标，负荷达不到实用化要求。EMS外挂集控中心工作站具有结构简单，维护方便，建设周期短等显著特点，但也同时带来了系统资源开销过重的问题。综合分析柳州、南宁的模式：分布式处理时不影响系统的技术指标（柳州），投资较大；作为直接外挂工作站方式建设时（南宁），系统的关键指标（CPU负荷、队列进程、磁盘繁忙度）不能满足调度实用化要求，影响安全调度生产，但投资较省。EMS系统外挂工作站后，原有的实时信息还不能满足集控中心的需要，如无功补偿、档位、功率因数、集控中心电源、变电站操作电源、网络、通道监视信息等。203.2集控系统解决方案3.2.6广西电网公司集控中心建设与运行管理情况2）运行管理上存在的主要问题集控中心监控操作人员的培训严重滞后（大多值班员仅会监盘和控制操作，不少操作依赖系统管理员）。EMS系统管理员与变电运行人员的沟通不够顺畅；系统管理员不甚了解变运所要的是什么信息，变电运行人员不知道如何向系统管理员提供需求信息；导致用户的完善化工作全部由系统管理员被动完成，从试用到实用的过程时间被拖长。电网调度、集控中心监控班、巡检班的关系尚需进一步理顺。供电局建设集控中心工作的展开，突显供电局自动化技术人员的不足，需引起足够的重视。213.3系统设计3.3.1系统概述无人值守变电站综合集控运行管理遵循三大原则：安全、迅速、高效。变配电运行原则安全综合集控系统迅速高效实时监控确保变电站设备、运行、环境、周界安全对入侵事件、设备事故迅速响应变电站各子系统整合优化、智能联动提高站端系统效率223.3系统设计3.3.2总体规划电力监控系统与现有电力调度自动化系统同平台建设；安环监控系统利用电力数据网冗余通道另行集成。两大系统分别集成，协调运行，统一管理。SDH4M变电站12M2M2M调度中心变电站2变电站nVPN隧道VPN隧