變電站輔助控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析

引言

根據(jù)不同的電壓等級,變電站智能輔助系統(tǒng)的建設(shè)側(cè)重點也會有所不同。針對500kV、220kV變電站,設(shè)計之初為有人值守,則考慮功能主要是提供視頻分析、狀態(tài)監(jiān)測及告警等提示性信號。對于110kV及以下變電站,主要是實現(xiàn)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測、設(shè)備間互聯(lián)協(xié)作、遠(yuǎn)程控制管理等功能,實現(xiàn)智能管理、遠(yuǎn)程管理、遠(yuǎn)程維護(hù),保證無人值守變電站的可靠性與安全性。

目前,國網(wǎng)重慶檢修公司下轄500kV變電站正逐步實現(xiàn)無人值守,通過輔助設(shè)備全面監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè),實現(xiàn)500kV變電站遠(yuǎn)程集中智能管理。

相比于以前的輔助控制系統(tǒng),新系統(tǒng)監(jiān)測對象更為全面,子系統(tǒng)之間具有聯(lián)動機(jī)制,使得輔助系統(tǒng)完成了從監(jiān)測＋預(yù)警到監(jiān)測＋預(yù)警＋控制的轉(zhuǎn)變,提升了變電站智能化運維水平。

1變電站輔助控制系統(tǒng)

變電站輔助控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、圖像識別技術(shù)等實現(xiàn)對變電站輔助設(shè)備運行狀況的實時監(jiān)測,其主要包括消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、智能巡檢系統(tǒng)等,承擔(dān)著變電站內(nèi)外火災(zāi)預(yù)警與控制、防外破、防空飄物監(jiān)視、溫濕度監(jiān)測、環(huán)境污染監(jiān)測、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備運行環(huán)境監(jiān)測等重要任務(wù),是實現(xiàn)變電站智能化運維和遠(yuǎn)程集中運維的關(guān)鍵。

1.1522kV變電站輔助控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點

500kV變電站輔助控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,其依托先進(jìn)的通信技術(shù)、控制技術(shù),智能整合了消防、安防、環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備在線監(jiān)測以及智能巡檢五大變電站輔助系統(tǒng),通過變電站、運維站、省級檢修企業(yè)三級接入,實現(xiàn)500kV變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制:并且通過輔助設(shè)施立體監(jiān)控途徑,實現(xiàn)了輔助設(shè)備運行狀態(tài)實時感知、告警信號精確判定、應(yīng)急處置高效響應(yīng),提升了輔助系統(tǒng)互聯(lián)程度及人機(jī)互動效率。

在變電站部署了輔助設(shè)備站端監(jiān)控主機(jī)、正向隔離裝置、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置、防火墻、輔助網(wǎng)關(guān)機(jī)、規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置、消防信息傳輸控制單元等,輔助設(shè)備站端監(jiān)控系統(tǒng)通過I區(qū)網(wǎng)通道與輔助設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)相連。

消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過接入規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)站端數(shù)據(jù)互聯(lián),并通過縱向加密裝置將數(shù)據(jù)上傳至集控站端。規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置以DL/+860標(biāo)準(zhǔn)接入輔助設(shè)備監(jiān)控主機(jī)、輔助網(wǎng)關(guān)機(jī)。而視頻站端監(jiān)控主機(jī)、機(jī)器人巡檢主機(jī)則通過V區(qū)網(wǎng)通道與變電信息綜合處理系統(tǒng)相連。

1.2522kV變電站輔助控制系統(tǒng)功能介紹

1.2.1在線監(jiān)視

輔助控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線監(jiān)測、安全防范、消防、環(huán)境監(jiān)測、SF6監(jiān)測、照明監(jiān)視等子系統(tǒng)的運行監(jiān)視,并且可以實時查看輔助設(shè)備狀態(tài)和運行信息,保證實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)。

1.2.2故障預(yù)警

通過監(jiān)測上傳數(shù)據(jù),利用智能分析系統(tǒng),可及時分析輔助系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀和站內(nèi)環(huán)境狀況,從而有效實現(xiàn)提前預(yù)警。

1.2.3智能聯(lián)動

輔助控制系統(tǒng)根據(jù)在線監(jiān)視情況以及故障預(yù)警信息,實現(xiàn)設(shè)備間的智能聯(lián)動,能更加高效、及時地解決問題。

該系統(tǒng)具備以下聯(lián)動功能:

(1)安全防范系統(tǒng)入侵報警聯(lián)動。

報警信息發(fā)出后,及時打開報警防區(qū)的燈光照明并發(fā)送報警聯(lián)動信號。

(2)消防系統(tǒng)火災(zāi)報警聯(lián)動。

火災(zāi)報警相關(guān)區(qū)域門禁緊急開門,聯(lián)動開啟/關(guān)閉現(xiàn)場風(fēng)機(jī)以及燈光照明,啟動現(xiàn)場聲光報警器,并發(fā)送報警聯(lián)動信號。

(3)SF6監(jiān)測濃度越限聯(lián)動。

發(fā)生SF6濃度越限告警,排風(fēng)機(jī)可以聯(lián)動啟動并發(fā)送告警聯(lián)動信號。

(4)主設(shè)備遙控預(yù)置信號、變位信號聯(lián)動。

一鍵順控操作時,視頻主機(jī)聯(lián)動監(jiān)測一次設(shè)備當(dāng)前狀態(tài),實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)視頻確認(rèn)。

2變電站輔助控制系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

2.1框架結(jié)構(gòu)改變

在變電站內(nèi)建設(shè)輔助設(shè)備站端監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)站內(nèi)輔助設(shè)備子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接入。通過在變電站站端部署交換機(jī),實現(xiàn)變電站、運維站、省級檢修企業(yè)三級接入,將輔助系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)信息延伸至站外集中辦公的集控站。變電站、運維站、省級檢修企業(yè)均可通過輔助設(shè)備監(jiān)控工作站查看站端輔助設(shè)備運行狀態(tài),實現(xiàn)各種輔助設(shè)備遠(yuǎn)程控制。

2.2監(jiān)測功能進(jìn)一步完善

隨著巡檢機(jī)器人的逐步推廣應(yīng)用,其巡檢可靠性也在不斷提升,輔助控制系統(tǒng)也將其納入作為子系統(tǒng),即巡檢子系統(tǒng)。集控站通過輔助控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程下發(fā)機(jī)器人巡檢任務(wù),并監(jiān)測站內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài),同時,巡檢機(jī)器人巡檢信息也通過輔控系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)至集控站的上傳。除此之外,還增加了光纖測溫、站內(nèi)事故油池監(jiān)測、智能鎖控授權(quán)等新功能,進(jìn)一步完善了對變電站的監(jiān)控。

2.3監(jiān)測+預(yù)警+控制模式逐步形成

相比以往的輔助控制系統(tǒng),當(dāng)前建設(shè)的輔助控制系統(tǒng)更具智能聯(lián)動性,即正逐步形成監(jiān)測＋預(yù)警＋控制的輔助系統(tǒng)模式。

以主變消防動作和一鍵順控操作為例:

(1)主變消防動作。

當(dāng)主變發(fā)生火災(zāi)報警時,輔控消防子系統(tǒng)會自動判斷主變是否發(fā)出重瓦斯動作信號,并判斷主變?nèi)齻?cè)開關(guān)是否跳閘。當(dāng)滿足以上條件時,消防子系統(tǒng)會快速打開排油閥門排出變壓器油,并關(guān)閉進(jìn)油閥門,切斷補(bǔ)油通道。排油一定時間后,打開氮氣釋放閥門,氮氣從變壓器底部充入,迅速降低變壓器溫度,達(dá)到滅火效果。

(2)一鍵順控操作。

變電站在倒閘操作過程中,需要完成設(shè)備動作后位置的雙確認(rèn),在現(xiàn)場往往通過聯(lián)動輔控系統(tǒng)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)實現(xiàn)。當(dāng)開關(guān)或倒閘動作后,一鍵順控主機(jī)通過聯(lián)動相應(yīng)開關(guān)或刀閘對應(yīng)的攝像頭,提取動作后的圖像,經(jīng)過圖像識別技術(shù)完成位置確認(rèn)。

3發(fā)展趨勢

目前輔控系統(tǒng)同主設(shè)備聯(lián)動還較為薄弱,有待進(jìn)一步開發(fā)相應(yīng)功能,加強(qiáng)主輔系統(tǒng)聯(lián)動性,進(jìn)一步提升變電站智能化運維水平。

3.1通信標(biāo)準(zhǔn)化

由于輔助設(shè)備廠家眾多,各輔助設(shè)備廠家通信接口不一,輔助設(shè)備間通信較為困難。在未來輔助設(shè)備設(shè)計階段,應(yīng)以IEC61850協(xié)議為核心,統(tǒng)一輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口,通過就地模塊標(biāo)準(zhǔn)化接入各前端傳感器、控制器,實現(xiàn)輔助設(shè)備模塊化、規(guī)范化接入,完成輔助設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互,增加聯(lián)動性。

3.2聯(lián)動性功能開發(fā)

變電站輔助系統(tǒng)按照功能分屬于不同的部門進(jìn)行管理,如安防、技防、泡沫滅火、水噴淋系統(tǒng)由安質(zhì)部進(jìn)行管理,充氮滅火、設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)由運檢部進(jìn)行管理,門禁系統(tǒng)由生調(diào)中心進(jìn)行管理,變電站動力環(huán)境系統(tǒng)由運維單位進(jìn)行管理。不同部門之間缺乏聯(lián)動,變電站輔助系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的管理路徑,系統(tǒng)各種功能之間沒有實現(xiàn)有效配合,影響了變電站輔助系統(tǒng)的運行效果。

未來應(yīng)實現(xiàn)多個輔助系統(tǒng)聯(lián)合一體化管控,增強(qiáng)子系統(tǒng)間的聯(lián)動性。通過配置主輔設(shè)備間、輔助設(shè)備間智能聯(lián)動策略,實現(xiàn)主設(shè)備、在線監(jiān)測、安防、消防、環(huán)境監(jiān)控、燈光智能控制、視頻等系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互共享、智能聯(lián)動,利用多系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)融合、協(xié)同控制,快速處理異常事件。

4結(jié)語

本文對變電站內(nèi)初步形成的監(jiān)測＋預(yù)警＋控制的輔助系統(tǒng)模式進(jìn)行了分析,突出了輔助設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)動后的效果,有利于實現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備遠(yuǎn)程集中智能管理,提升變電站的智慧化運維水平。未來應(yīng)逐步開發(fā)變電站輔助控制系統(tǒng)聯(lián)動性功能,使變電站輔助控制系統(tǒng)在保障變電站安全運行方面作用越發(fā)顯著,從而進(jìn)一步保證無人值守變電站運行的可靠性與安全性。