无人值班变电站自动管理系统研发绪论

　　第 1 章 绪 论

　　1.l 南昌电网概况

　　南昌电网基本概况：国家电网江西省电力公司南昌供电分公司建设于 1958年，是国有大一型企业。江西省坐落于中国中部，有着得天独厚的地理优势，而位于省会城市的南昌电网是江西电网的枢纽中心，是典型的受端网络，负责向南昌市和周边五县四区（南昌、新建、安义、靖安、奉新县，经济技术开发区、湾里区、青山湖区、桑海区）8471 平方公里电力可靠供应的重任，起着至关重要的作用。截至 2013 年底，供电区域 8471 平方公里，合并口径累计供电量 1390227万千瓦时，较去年同期 1261896 万千瓦时增供电量 128331 万千瓦时，增长10.17%;合并口径累计售电量 1286840 万千瓦时，较去年同期增长 11.36%,最高负荷 288.1 万千瓦同比增长 18.2%.现有 500 千伏变电站 4 座（省电力公司监控班），全市 77 座 110~220kV 变电站，无人值班率达到 95.7%.超额完成了 2010年 65%的计划任务。

　　1.2 南昌电网无人值班变电站基本情况

　　1、随着三集五大（即实施人力资源、财务、物资集约化管理，构建大规划、大建设、大运行、大生产、大营销体系）电力体制改革步伐的推进，南昌电网的生产组织结构也发生了一定的变化，其中大运行体系的构建需要在确保安全的基础上，通过对现有调度与设备运行施行集中化监控管理相融合，通过整合使得各级调度一体化进行运作，并在运作过程中不断摸索不断完善相应的规章制度与业务流程，利用多种技术手段促进大运行体系的构建；而国网要求推进施行的大生产体系的构建则是将以往的变电运行部门与变电检修部门项整合，优化配置公司资源，施行变电一二次设备巡视检查、维修操作等一条龙式的工作模式，通过一体化管理，运用新的生产管理模式提高电网内部对设备维护的效率。南昌电网通过调控一体化及成立运维站的模式开展工作，针对 220kV 无人值班变电站的建设投入大量人力物力财力，特别是对于综合自动化技术水平提出了极高的要求。

　　2、正所谓无规矩不成方圆，一支好的队伍同样需要纪律的约束。南昌电网在推进无人值班变电站建设的同时吸取各地同志单位经验与教训，通过大量的资料查阅与调研活动，制定出相关规章制度，进一步对无人值班变电站管理及操作进行规范。其中《南昌监控中心管理制度汇编》对监控人员的工作内容进行划分，明确监控人员的岗位职责，设立考核奖惩制度；《南昌监控中心标准化巡视作业指导卡》指导和规范监控值班人员日常工作内容，保障无人值班变电站能够安全稳定的运行。

　　3、由于 220kV 变电站改为无人值班模式，原先留守站内值班人员全部并入运维操作队，定期对站内设备进行巡视，遇高温雷雨天气还要进行特巡。日常单一操作均由监控班远方遥控操作完成，一方面降低了原先现场操作的危险性，另一方面则需要一套便捷完善的自动化控制系统及在线监控系统作为技术支撑。

　　目前南昌电网所辖 220kV 变电站均已通过综合自动化控制系统和电网在线监控系统进行远方操作管理，依靠视频监控系统作为辅助监视手段，通过 E8000系统和 open3000 系统对监控所辖无人值班变电站进行遥测、遥信、遥控、遥调、遥视（即五遥）操作。在日常工作中通过数以万计的上送信号报文中筛选出重要报文，及时发现异常排查安全隐患。由于 220kV 变电站技术要求层面相比110kV 变电站要高很多，这就要求相应的值班人员的技术水平有所提高，而相对处于基层单位的变电站却是高技能人才稀缺的现状，将 220kV 变电站由以往的传统该模式改为无人值班，刚好解决了这一难题。南昌供电公司采用 1+N 模式，即设立一个调控中心负责电网调度、运行监视和遥控操作；N 个维操站负责变电站的巡视、设备维护和现场操作。

　　1.3 南昌电网中综自系统的应用

　　电力系统的自动化水平的发展进程往往对于整电网的发展起着至关重要的作用。随着城市经济发展的大力推动，南昌电网对于变电站内系统进行完全的升级改造，综合自动化系统能够运用各种检测、决策和控制模块通过信号和数据的传输对电力设备进行控制，并能准确传输并执行操作指令。，从而保障电网的安全稳定的运行。

　　随着无人值班变电站的普及，电力调控中心肩负起以往变电站值班员的监盘和操作重任。综合自动化系统在调控中心内部的普及，各种配套智能化软件为调度员与监控员提供了良好的工作条件，通过对监控系统画面的美化，利用各种快捷操作大大减少了调控员的操作时间提升工作效率，美化直观的操作界面使操作人员的工作心情也变得更加愉悦。因此南昌电网目前使用的 E8000 与OPEN3000 系统提供了基于 Qt4 的全中文窗口管理系统，为用户操作提供统一的风格和视觉效果，提供各种便捷快速的操作模式，满足调控人员各种操作需要。

　　其中 E8000 系统的窗口设计依靠菜单及各种便捷按钮组成，并且可以对图标以及窗口进行多方位移动，提供弹出式以及下拉式菜单模式。可以对窗口实现大小尺寸的改变、最大最小化窗口、以及移动和关闭窗口等。人机系统的窗口管理支持高分辨率的单屏及多屏多窗口管理。系统支持国家标准一，二级字库汉字、多种矢量汉字。系统还提供易于使用的文本编辑功能，编辑系统的资源变量配置。画面显示管理系统提供多种显示属性。

　　在电网的运行监视方面，为调控人员提供了直观的各类图形显示板块，如厂站的一次主接线图、南昌地区电网总图、电压棒图、电流朝流情况变化曲线图、实时工况投退图、以及主变最大负荷情况图等；而且设立数据查询等功能对实时与历史数据进行查询，动态的监视设备运行状况。各种动态图形的显示也不受到画面的局限性控制，能够自由缩放随意变化，提供了极大的灵活性与可操作性。

　　此套 E8000 系统能够及时的向调控上传站内各种保护告警信息以及电压负荷潮流变化情况，并利用其智能化性能提供改变系统运行参数的各种参考性对策意见，在对画面最大程度的优化后也提高了操作的便捷性与准确性，为无人值班变电站的安全稳定运行提供了有利的技术后勤保障，实现了减员增效这一公司目标，大大的降低了无人值班变电站人员设备维护成本。

　　1.4 设备监控国内外概况
　　
　　英国电网调度机构共分两级，输电网和配电网各设一级调度。输电网调度由 NG（National Grid Company）调度中心负责，设备管理和调度运行分设，在资产管理部。设集控中心，负责设备的运行监视与控制，在调度部设立调控中心，负责电网调度并具备紧急情况下对设备的遥控操作功能；配电网调度由各家配网公司调度中心负责，设备管理和调度运行在一个部门，对设备运行的监视与遥控由调度负责，但现场设备的巡试检查和操作工作则均由现场的工作团队负责。

　　美国电网调度中心负责整个美国电网区域的实时调度运行，直接调度发电机组出力，统一安排 110 千伏以上电网运行方式，负责 220 千伏以上电网调度操作指挥。美国电网不直接遥控操作输变电设备。成员电力公司控制子中心负责向美国电网申报检修计划，协助美国电网完成检修计划安全校验；接受调度中心的指令，下令给集控中心执行输变电设备操作，也可以根据本公司规定执行遥控操作。成员电力公司集控中心负责设备状态监控，并接受控制子中心命令进行设备操作，具备遥控条件的可以遥控操作，否则安排人员前往现场操作。

　　成员电力公司由专门的技术人员组成操作检修队伍，负责输变电设备的操作及检修，执行多个变电站设备的定期巡回检查、检修和故障处理工作，通过随时待命（ONCALL）方式进行故障处理。相比国外的电网，2003 年初，南方电网超高压输电公司开展了《远程监控500 千伏变电站的可行性研究》科技项目研究工作，该项目确定了两个工作目标：

　　2005 年底实现集中控制南宁变电站、百色变电站、平果变电站；2006 年实现广西境内若干变电站集中控制。2005 年 7 月，全国第一个 500 千伏电网区域控制中心-南宁区域控制中心建成投产，该中心可对 500 千伏南宁站、平果站、平果可控串补站、百色站进行远方控制，其中南宁站、百色站、平果站实行无人值班方式。

　　而 2007 年 12 月，国内首个网省级电网集中控制中心-国家电网北京电网控制中心成立。该控制中心对操作计划进行全面管控，并与市调共同对涉及 220千伏及以上电压等级的变电站停电计划进行审核、调整，确保操作任务分布合理，优化各变电站操作任务。通过信号判断、辅助支持系统及现场情况汇报等，控制中心可直接操作设备，确保处理事故的快速性。此外，通过对变电站的集中监视，实时掌握设备的运行状况，指导变电公司对重点设备进行监视，优化变电公司运行巡视工作。

　　1.5 综自系统在无人值班变电站应用中的优点表现

　　（1）保障电压合格率水平，降低损耗。南昌电网目前在用的一套 AVC 系统是利用智能化软件系统对南昌电网所属变电站的无功功率进行自动调节。从大局出发以保障全网的电压合格率水平，实现无功功率分层分区就地平衡的目标。通过对数据的大范围采集经过计算机软件进行在线分析，从全局的方向对主变压器的有载调压分接头以及可以正常投切的电容器进行自动操作，统一管理，实行线形闭环管理模式，保证系统电压的稳定性与可靠性，从而提升电网质量，提高经济运行水平，保证无功电压管理水平的稳定性。

　　（2）提高无人值班变电站的安全运行水平。南昌电网综自系统具有诊断筛选功能，当发现异常情况时会及时通过语音和信号的形式进行报警，从而大大提高了站内一二次设备的运行可靠性。

　　（3）提高系统的运行、管理水平。综自系统在无人值班变电站中的广泛应用使得原来需要人力完成的抄表、记录等工作均改由电脑自动完成 ,降低了由于人为操作造成的失误。并能通过各种图表、曲线、告警信号、实时工况等对当前或者历史数据进行查询打印，从而大大提高了变电站的运行管理水平。

　　（4）减小占地面积。相对比传统变电站，综自无人站使用更加先进的电脑设备，不但能够实现资源和信息的共享，而且具有体积小且功能强的大规模集成电路，改变以往主控室内设备多的情况，提高性能的同时，大大减少了控制室的占地面积。

　　（5）实现减人增效，提高工作效率的同时减少劳动强度。南昌电网使用的E8000 系统能够实现“五遥”的功能，通过数据采集和通讯功能，使得值班人员身在远方的监控中心就能完成抄表、调压等一列的工作，大大减少了以往的劳动强度，达到减员增效的目的。

　　1.6 无人值班变电站实现的目的和意义

　　传统变电站一般都是采取有人值班的模式，通过现场人工对设备进行管理操作。而经过综自改造后的变电站都具备无人值班的先决条件，通过利用电脑传动等自动化技术，值班人员可以不用在现场进行操作。在远方便可对变电站内设备进行管理和控制。因此无人值班变电站内撤掉原先守站人员，取消固定值班岗位，将人员集中至运维操作队进行集中管理。当调控中心监控班在监盘过程中发现有异常信号时，汇报相关调度后，通知运维操作队人员派人到现场对设备进行检查，并根据相应情况做出汇报处理；而对于开关单一操作以及中性点投退都可由监控班直接进行操作，这样就大大减少了运行值班人员，达到了减员增效的作用。从而变电站也不需要设置专门的值班人员。

　　按照南昌供电公司人员配置，实现 220kV 变电站的无人值班已经十分必要，不但可以提高运行管理水平，还能保证电网安全稳定。从主客观方面分析可以看出：

　　（1）客观现实：站内信息呈海量信息状态，实时高效监视超出人的能力；（2）主观因素：作为站内值班人员，可能对其造成影响的因素过多，环境、性格、情绪、疾病等都可能对值班员造成影响，干扰其作出错误判断，特别是近年来多地发生的误操作事故都是因为值班员主观的疏忽大意，缺乏安全意识而误操作造成的。从这个方面看，电脑按照录入的逻辑程序进行判断处理，虽然在一定程度上缺乏灵活性，但是可以准确对数据进行搜集整理判断，为值班员减少大批量的数据整理工作，并且不过不断的对系统进行升级更新，使得计算机系统更加完善。

　　南昌电网电力调控中心监控班的建成，也是紧跟国网三集五大的改革进程，利用丰富的光纤通道资源，通过对 220kV 变电站实时信息的监视而进行管理。

　　利用目前在用的 E8000 和 OPEN3000 系统更加直观、清晰、方便、准确的掌握电网运行情况，从而提高电网的安全、经济、稳定运行水平。当电网发生事故时，可以更详细的调取事故发生时上送报文和其他相关资料，通过事故回放了解事故发生全过程，有利于事故处理后的学习工作。从国内网电网的发展情况来看，无人值班变电站是电网进步的重要标志，它的发展是应时代的发展需要。

　　1.7 本文的主要工作

　　由于本人长期工作在电力调控一线岗位，此文针对南昌电网目前建设和运行管理状况，对南昌地区 220kV 变电站综合自动化系统情况进行分析，考量其实现无人值班模式后的可行性和必要性。并对实现 220kV 无人值班变电站综自系统所需要的硬、软件进行规划设计与实施，并对其所需要的辅助系统进行分析，最后给出了 220kV 变电站综合自动化系统无人值班监控及运维操作队的运行管理模式，以适应 220kV 变电站综合自动化系统集中监控的需要。