李茂峰，陳忠偉（.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司南寧局，廣西 南寧 5300；

2.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局，廣西 百色 533000）

500k V變電站無人值守管理的實施與探討

李茂峰1，陳忠偉2（1.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司南寧局，廣西 南寧 530021；

2.南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局，廣西 百色 533000）

結合南寧區(qū)域控制中心的情況，開展區(qū)控模式下500kV變電站無人值守管理研究及分析，對制約實施500kV變電站無人值守管理和其技術關鍵點進行了闡述和分析，并從電網(wǎng)結構、現(xiàn)場設備、遠動裝置、通信通道、信息配置、專業(yè)系統(tǒng)支撐6個技術環(huán)節(jié)，以及人員技能、規(guī)章制度、業(yè)務流程3個管理環(huán)節(jié)來探討實施無人值守管理的可行性。

500kV變電站；無人值守；管理和技術分析

1 開展500kV變電站無人值守的背景

建立南寧區(qū)域控制中心是南方電網(wǎng)超高壓輸電公司為加快科技進步、提高電網(wǎng)科技含量、實現(xiàn)管理創(chuàng)新、提升管理水平而采取的重要舉措。隨著區(qū)域控制中心投運，南寧局所轄500kV平果站、南寧站、百色站以及平果串補站、百色串補站運行值班工作方式于2006年1月由傳統(tǒng)的值班方式轉變?yōu)椤盁o人值守、少人值守”模式，并順利運行了近4年。在上述變電站無人值守模式實踐的基礎上，通過不斷完善和改進，變電站的各項技術手段和管理水平得到了大大加強，積累了較為豐富的500kV變電站無人值守經(jīng)驗。

開展區(qū)控模式下500kV變電站無人值守管理研究的目的是積極推進500kV無人值守變電站建設，實施控制中心對無人值守變電站安全、高效、可靠的遠程監(jiān)控。介紹500kV變電站無人值守有關工作情況，重點從設備狀況、技術條件、人員水平及制度修編等方面進行分析研究。

2 實施500kV變電站無人值守的技術關鍵點分析

500kV變電站作為電網(wǎng)的主干網(wǎng)點，在電網(wǎng)中占有重要位置，其運行可靠性直接關系到整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，所以國內500kV變電站一般仍以有人值班模式為主。500kV南寧區(qū)控中心自2006年1月投入正式運行以來，在國內率先嘗試實施多個500kV變電站“遠程集中監(jiān)控、少人值守”的管理模式。經(jīng)過4年的運行實踐和不斷總結改進，積累了經(jīng)驗，并在此期間對區(qū)控模式下500kV變電站實施無人值守過程中的技術關鍵點進行了深入的研究和總結。

2.1 電網(wǎng)結構

目前，國內區(qū)控方式的無人值守模式均運用于220kV變電站。500kV變電站與220kV及以下電壓等級變電站的最大差別在于，其在電網(wǎng)中的位置更重要。雖然其數(shù)量不多，但規(guī)模大，站內設備復雜，技術先進，同時地域分布較廣、相隔距離較遠。

南寧區(qū)域控制中心所控500kV聯(lián)絡線，包括羅百雙回、馬百線、天平雙回、巖平線、硯崇甲線，它們的斷面輸入功率占西電送廣東總容量的34.5%，相當于同期廣東省總負荷的11.2%，廣西自治區(qū)總負荷的49.5%，因此區(qū)控中心擔負著重大責任。在對500kV變電站無人值守管理模式進行評估時，主電網(wǎng)結構是否足夠強大，是否能確保電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定，始終是最重要的考慮因素。因此，在500kV主網(wǎng)架不夠強大之前，要實現(xiàn)500kV變電站無人值守相對較為困難。

2.2 現(xiàn)場設備

無論是從電壓等級還是從電網(wǎng)安全的角度出發(fā)，都對500kV變電站的安全、穩(wěn)定運行提出了很高要求。因此，要實施500kV變電站少人或無人值守模式，最基礎、最關鍵的因素就是現(xiàn)場一、二次設備的可靠性，尤其是一次設備的可靠性和穩(wěn)定性，因為它對變電站遠程監(jiān)控的影響更大。無論二次設備多么可靠，也只是起到監(jiān)視和控制的作用，一次設備的可靠性才是真正影響整個電網(wǎng)可靠性以及能否實施無人值守的關鍵。國外眾多超高壓變電站能夠實施無人值守，最重要的因素還是在于一次設備的穩(wěn)定可靠。

現(xiàn)場設備的可靠性具體反映在一、二次設備的預試定檢合格率、投運率、操作合格率、正確動作率、故障率等指標上。只有變電站現(xiàn)場設備的可靠性滿足安全、穩(wěn)定運行的基本要求后，實施500kV變電站少人或無人值守和遠程集中監(jiān)控才能真正體現(xiàn)出安全效益和經(jīng)濟效益。因此，在實施500kV變電站少人或無人值守前必須對變電站的設備可靠性進行全面、必要的統(tǒng)計評估和設備改造。

2.3 遠動裝置

500kV變電站實施無人值守后，區(qū)控模式下所有信息都依賴于變電站遠動裝置的上傳。因此，變電站遠動裝置運行的可靠性就直接關系到區(qū)控中心系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。如果現(xiàn)場遠動裝置發(fā)生數(shù)據(jù)丟失、死機甚至癱瘓，必然導致區(qū)控中心無法有效監(jiān)控該變電站。因此，遠動裝置就成為制約遠程監(jiān)控和變電站無人值守的瓶頸。根據(jù)運行實踐總結，為了保證遠動裝置的可靠性和穩(wěn)定性，提出在性能上盡可能采用專用、可靠性高、嵌入式系統(tǒng)的無盤裝置。目前，一些變電站在實現(xiàn)遠程監(jiān)控時采用的是工作站式的遠動裝置，這種工作站式的遠動裝置主要有以下缺點：

(1) 工作站實質上采用的只是工業(yè)PC機，其硬件壽命一般在3～5年，可靠性不高。而專用遠動裝置的硬件壽命要求為10～15年。

(2) 工作站一般采用硬盤存儲，其工作原理是在硬盤上安裝常規(guī)的操作系統(tǒng)，然后在該系統(tǒng)的基礎上安裝廠商程序，再通過程序解析規(guī)約的軟件方式來實現(xiàn)信息上送。而專用遠動裝置采用的是程序嵌入硬件式系統(tǒng)和雙CPU處理機制。由于工作站采用的是常規(guī)操作系統(tǒng)，其運行的可靠性遠遠低于嵌入硬件式系統(tǒng)，而且很容易被外界病毒攻擊和人為修改破壞，安全隱患大。因此，建議在實施500kV變電站遠程監(jiān)控前盡可能選擇可靠性高、運行穩(wěn)定的專用遠動裝置。

在遠動裝置的配置方式上，提倡采用雙機、雙網(wǎng)、雙路由、并列運行方式進行配置。采用雙機、雙網(wǎng)是從保障區(qū)控系統(tǒng)運行的可靠性上考慮的。如果采用單機、雙網(wǎng)配置，在單機發(fā)生故障或對其進行維護時，必然導致區(qū)控中心對該變電站的監(jiān)控癱瘓。對于采用雙路由配置，本質上是從提高通信通道的可靠性上來保障整個區(qū)控中心系統(tǒng)運行的可靠性。雙路由要求通信業(yè)務上采用相互獨立、互為備用的專用通道。對于采用并列運行方式，主要是針對備用方式中存在的問題提出來的。在備用方式下，實質上只有1臺遠動裝置在運行，在檢測到裝置本身故障時才會實現(xiàn)主/備切換，然而對于通道故障則無法實現(xiàn)自動識別切換，而且備用方式下的切換會使區(qū)控中心系統(tǒng)出現(xiàn)短時的變電站監(jiān)控中斷。但并列方式下2臺遠動裝置由于同時上送數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)無縫切換，有效避免了以上問題。

2.4 通信通道

實施無人值守模式后，變電站所有的信息都是通過通信通道上傳至區(qū)控中心的，通信通道作為連接變電站和區(qū)控中心信息的中樞紐帶至關重要。建議在通信通道上應重點做好以下2方面的工作：

(1) 重點提高通信通道傳輸設備的可靠性。即要求提高通信設備供電可靠性、增加自愈環(huán)保護、成熟設備選型等。

(2) 重點提高通信通道的冗余度。盡可能對每個專業(yè)系統(tǒng)采用雙通道、雙路由、并列運行方式的光纖專用業(yè)務通道，其本質也是提高業(yè)務通道的可靠性。

2.5 信息配置

變電站實現(xiàn)無人值守后，區(qū)控中心必然承擔起遠程集中監(jiān)控的全部職責。由于現(xiàn)場無人監(jiān)盤，區(qū)控中心的值班人員對變電站的有效監(jiān)控只能依賴于上傳的各類信息，因此信息的可靠性就成為非常突出的問題。這就涉及信息配置的正確性、全面性、篩選性和互補性。

2.5.1 信息配置的正確性

變電站上傳區(qū)控中心的信息中，正確性是第一位的。只有上傳的信息正確反映現(xiàn)場設備實際情況，值班人員才能快速準確地發(fā)現(xiàn)和處理設備異?；蚴鹿?，區(qū)控中心才能對無人值守變電站進行有效監(jiān)控，導致信息不正確的主要原因有3個：

(1) 設備投產(chǎn)期：信息從設備源頭就出現(xiàn)錯誤。主要是由新建、擴建、技改等工程后現(xiàn)場設備接線、設計定義、現(xiàn)場核對錯誤等導致。

(2) 設備運行期：由變電站和區(qū)控中心兩側信息的不一致性導致。主要是因為兩側信息沒有同步進行變更、核對，造成現(xiàn)場設備的信息已經(jīng)更新了，但區(qū)控中心的系統(tǒng)信息還是舊的。

(3) 設備的可靠性：主要由設備的抗干擾性差導致的。

2.5.2 信息配置的全面性

在信息的正確性得到保證后，“不漏報”就是對信息全面性的最基本要求。在實施無人值守變電站時，信息的全面性要求是上送信息應盡可能全面地反映全站所有設備的運行狀況，不能因為信息不全導致設備監(jiān)控盲區(qū)而不能發(fā)現(xiàn)事故或異常，從而使事故或異常擴大化。實際運行中發(fā)現(xiàn)，變電站上送的信息主要以一、二次設備信息為主，在輔助系統(tǒng)，如站用電系統(tǒng)、火災報警、直流系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測等方面上送的信息略顯不足。另外，由于設計的不規(guī)范，導致各類設備上送的信息差異性很大，即使是同類設備，上送的信息也存在差異。這就造成有的設備上傳了該類信息，有的卻沒有上傳，人為造成了信息的不全面。

2.5.3 信息配置的篩選性

在保證了信息上傳的正確性和全面性后，從繁多信息中及時準確地發(fā)現(xiàn)事故異常就顯得尤為重要。因為這么大的信息量非常容易導致一些重要的事故和異常信息被淹沒其中，最終導致本來可以及時發(fā)現(xiàn)和處理的事故或異常擴大化。如果單靠值班人員一條條查找分辨，無疑加重了他們的監(jiān)盤負擔，也降低了監(jiān)盤的效率。因此，非常有必要對上傳的各類信息按照一定的原則進行篩選分類。通過篩選分類，使值班人員對各類信息的判定更加高效快捷。目前，南寧區(qū)控中心已完成了信息的篩選和歸類工作，大大提高了值班人員監(jiān)盤和事故快速處理的效率。

2.5.4 信息配置的互補性

除了前面重點提到的監(jiān)控信息外，變電站現(xiàn)場的各類保護動作信息、故障測距信息、現(xiàn)場設備圖像信息、環(huán)境監(jiān)測信息等對于實現(xiàn)變電站無人值守也是必不可少的。這些信息對于監(jiān)控信息有著非常好的補充作用，使得區(qū)控中心值班人員對現(xiàn)場設備故障異常信息的判斷更加直觀和清晰。同時對異常事故的快速分析、處理非常有利。

2.6 專業(yè)系統(tǒng)

變電站實現(xiàn)無人值守后，區(qū)控中心的各專業(yè)系統(tǒng)必然要承擔起原來各個變電站的所有監(jiān)控功能。這對區(qū)控中心的各專業(yè)系統(tǒng)提出2方面的要求：

(1) 各專業(yè)系統(tǒng)所覆蓋的功能范圍應能滿足變電站無人值守的要求；

(2) 由于現(xiàn)場無人值守，值班員只能依賴區(qū)控中心的各專業(yè)系統(tǒng)來實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

這就特別要求各系統(tǒng)必須有非常高的可靠性和穩(wěn)定性。結合南寧區(qū)控中心的建設經(jīng)驗和運行實踐總結，建議區(qū)控中心專業(yè)系統(tǒng)應至少包括遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)、遠程繼電保護信息管理系統(tǒng)、遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)、遠程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(防火防盜等)以及遠程通信維護系統(tǒng)。通過這些系統(tǒng)達到對無人值守變電站所有信息的有效監(jiān)控。區(qū)控中心對各專業(yè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性要求，可重點從硬件配置和軟件功能方面來進行分析。

(1) 在硬件上建議各專業(yè)系統(tǒng)必須按雙機、雙網(wǎng)、雙路由、并列運行方式進行配置。這與現(xiàn)場遠動裝置的要求是對應的。這種硬件配置方式經(jīng)過南寧區(qū)控中心運行實踐檢驗，相對于雙機、雙網(wǎng)、單路由和雙機、雙網(wǎng)備用方式，它在運行的可靠性和穩(wěn)定性上都有著無法比擬的優(yōu)勢。

(2) 在軟件系統(tǒng)上，應重點關注在UNIX、LINUX軟件平臺上運行成熟的軟件。因為運行在這些軟件平臺下的軟件，相對于常規(guī)WINDOWS平臺下的軟件，在抵抗病毒、人為破壞以及運行風險等方面有著更高的穩(wěn)定性。

(3) 在軟件和硬件功能上，應重點從提高可靠性功能的角度出發(fā)，增加磁盤陣列、數(shù)據(jù)保險箱、數(shù)據(jù)庫對等、通道冗余、自愈環(huán)等功能。

通過完善以上專業(yè)系統(tǒng)支撐，進一步保障區(qū)控中心對無人值守變電站的遠程監(jiān)控。

3 實施500kV變電站無人值守管理環(huán)節(jié)

3.1 人員技能

在500kV變電站無人值守管理模式中，各級人員的綜合素質和業(yè)務技能水平為關鍵一環(huán)。人員的綜合素質和業(yè)務技能水平高低直接決定了實施無人值守模式的最終可行性。因此，提高人員安全意識及技能素質，優(yōu)化人員組織配置，確保人員條件滿足無人值守模式要求，尤為重要。

3.1.1 區(qū)控中心人員

在區(qū)控模式下，區(qū)控中心人員將承擔對區(qū)域控制中心負責的數(shù)座500kV變電站的遠方監(jiān)控任務。根據(jù)調度職責劃分，與總調及廣西中調建立相關工作聯(lián)系，接受總調及廣西中調的調度指令，并對調度指令執(zhí)行的正確性負責。因此，區(qū)控中心運行值班員要熟悉調度管理業(yè)務，具備一定的大局觀和協(xié)調能力，熟練掌握電力系統(tǒng)倒閘操作和電網(wǎng)事故異常的處理方法，在調度指揮下正確進行全部受控站電氣系統(tǒng)的事故處理。因此，要強化對區(qū)控中心值班員進行主站監(jiān)控系統(tǒng)的培訓，增強事故綜合判斷能力，加強對其進行受控站現(xiàn)場設備技術的培訓，了解受控站一、二次設備的技術原理及動作特性。

3.1.2 受控站現(xiàn)場巡檢員

對于受控站現(xiàn)場巡檢員，除要求其掌握日常的設備定期巡視維護技能外，還要通過對監(jiān)控系統(tǒng)操作失敗情況下的應急方案的強化培訓，確保每位巡檢員均能在各受控站正確無誤地進行設備操作及緊急事故處理工作，并在受控站無人值守管理模式下與區(qū)控中心人員開展聯(lián)合反事故演習，提高實戰(zhàn)技能。

3.2 規(guī)章制度

區(qū)控中心對無人值守變電站模式進行了探索，從設備可靠性評估、無人值守技術瓶頸、人員配置以及管理方式等多角度展開了研究，先后編寫了《區(qū)控現(xiàn)狀調查報告》、《實施無人值守管理模式的若干意見》、《關于區(qū)域控制中心模式下實現(xiàn)500kV無人值守變電站的探討》等技術報告，并編制了《無人值守變電站巡檢制度》、《無人值守變電站應急處理規(guī)定》等制度，為超高壓公司進一步推進試行500kV無人值守變電站提供了強有力的保障。這些制度在實施500kV變電站無人值守管理模式中的執(zhí)行剛性也必須引起足夠的重視，并且要在實際工作中不斷加以補充和完善。

3.3 業(yè)務流程

新的管理模式的運用，必須制定規(guī)范合理的工作流程。在開展無人值守模式下，設備停電檢修倒閘操作、設備檢修復電倒閘操作、事故處理、設備檢修管理、設備缺陷管理、受控站新設備投運、受控站接入南寧區(qū)控、繼電保護整定管理、信息變更工作聯(lián)系等業(yè)務的相關工作流程必須予以明確。

4 推進500kV變電站無人值守的建議

(1) 南寧區(qū)域控制中心及所轄變電站都是南方電網(wǎng)骨干網(wǎng)架上的樞紐500kV變電站，有其自身的特點，因而不能簡單照搬、套用國內外其他“遠程監(jiān)控、無人值守”運行管理模式。要根據(jù)自身情況，確定順應電網(wǎng)發(fā)展的運行管理模式，逐步推進無人值守進程。

(2) 變電站實施無人值守運行管理模式在技術條件上是可行的，關鍵是管理關系的理順及規(guī)章制度的保證。要合理分配人力資源、設備水平、成本收支及組織機構等各項資源，提高電網(wǎng)管理水平，以取得良好的安全效益、經(jīng)濟效益和社會效益。

(3) 現(xiàn)場設備穩(wěn)定、健康運行是實施變電站無人值守的基礎，自動化系統(tǒng)的安全、可靠運行，報警信息的真實、準確、不多報、不漏報、不誤報是實施無人值守的關鍵。一、二次設備性能、質量及工藝水平關系到能否實施“遠程監(jiān)控、無人值守”，而自動化系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)絡及監(jiān)控系統(tǒng)、故障保護信息系統(tǒng)、遠方圖像視頻系統(tǒng)是否完善，是實施無人值守運行管理模式的關鍵。

(4) 制度創(chuàng)新、思維創(chuàng)新要能順應技術創(chuàng)新的發(fā)展，真正體現(xiàn)減人增效。如對關鍵的倒閘操作、事故處理，應在保證安全的前提下，考慮最大限度地減輕值班人員和現(xiàn)場值守人員的工作負擔，探討設備操作時現(xiàn)場檢查的靈活性，保護遠方投退的可行性，設備選型和調度運行方式調整時減少保護操作的可行性。變電站無人值守情況下線路故障跳閘時，根據(jù)遠程監(jiān)控信息判斷線路能否送電的可行性。

(5) 加強變電站的設備維護管理和技術監(jiān)督工作，使設備運行工況時刻處在“可控、在控”的狀態(tài)之中，減少通過人員巡視設備發(fā)現(xiàn)故障的依賴性，通過定期實驗和技術監(jiān)督加強設備健康水平，減輕人員工作負擔。

(6) 加強站用電系統(tǒng)，主變冷卻系統(tǒng)，直流、UPS不停電系統(tǒng)的運行管理，保證滿足設計要求和無人值守的需要，做好定期巡視檢查和切換實驗、維護，保證系統(tǒng)可靠性。

2009-09-18)