張傳奇 趙 強(qiáng) 田曉妍 劉海寧

（棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司供電工程處，山東棗莊 277000）

0 引言

棗礦集團(tuán)供電工程處是棗莊市境內(nèi)最早的供電單位，擔(dān)負(fù)著棗莊礦區(qū)110kV、35kV 電網(wǎng)供電任務(wù)，供電網(wǎng)絡(luò)橫貫棗莊、濟(jì)寧兩地，變電站28 座，跨距約180km。隨著電網(wǎng)綜合自動化程度的不斷提高，電力公司從2018 年開始對老式常規(guī)變電所逐步進(jìn)行改造，敷設(shè)了320 余公里的信號光纜，給各變電站架設(shè)了“高速公路”，近兩年17個變電站實現(xiàn)了站內(nèi)集中控制，11 個變電所實現(xiàn)了“無人值守”，推動了棗礦電力向集約化、集控化方向發(fā)展。隨著山東能源煤電板塊改革發(fā)展的不斷推進(jìn)以及棗礦集團(tuán)電力板塊經(jīng)濟(jì)增長方式的持續(xù)優(yōu)化，電力公司逐漸發(fā)展成以安全供電為龍頭，集110kV 高壓線路架設(shè)、變配電工程安裝維修、高低壓開關(guān)柜制造、支架電液控維修、煤礦電氣設(shè)備檢測檢驗于一體的綜合型專業(yè)化供電實業(yè)單位，并隨著環(huán)網(wǎng)的建設(shè)，不斷加快科技強(qiáng)企、科技興企的步伐，實現(xiàn)了供電的集控化、集約化。

1 實施背景

2018 年前，棗礦集團(tuán)供電工程處的變電站一直采用24 小時守值的工作方式，值班員通過電話向調(diào)度員反饋供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障信息，在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，不能很快確定系統(tǒng)故障程度、影響范圍、造成后果等情況。不得不通過原始的方法推測故障點(diǎn)和故障性質(zhì)，要根據(jù)情況決定解決方法。整個過程中調(diào)度中心無法掌握電力系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。2018 年開始逐步完成部分變電所無人值守的改造工作。跨距180km 的28 個變電站的后臺數(shù)據(jù)，如負(fù)荷改變、線路編號改變等問題都是由專業(yè)隊伍—信息中心運(yùn)維人員到變電站后臺機(jī)進(jìn)行操作修改。最遠(yuǎn)的變電站（濱湖煤礦變電站）距離電力公司總部約80km，開車最快也需要1.5 小時，處理過程和來回路程浪費(fèi)了約5 小時。雖然后臺數(shù)據(jù)變動的頻率不高，但是長此以往會出現(xiàn)嚴(yán)重問題。如果出現(xiàn)幾個站點(diǎn)同時需要修改，那么2 名維護(hù)人員無法滿足工作需要[1-3]。如果不及時修改，檢修停送電就會因開關(guān)編號、負(fù)荷名稱與集中控制后臺與遠(yuǎn)程控制中心不一致，造成誤操作現(xiàn)象。

2 遠(yuǎn)程集中管理的內(nèi)涵與做法

2018 年起，在跨距180km 的28 個變電站之間，按照隨改隨建、分批分期的方式架設(shè)電網(wǎng)通信光纜320km，利用華為U2000 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)建成了5G 環(huán)網(wǎng)—“高速公路”。

有了5G 環(huán)網(wǎng)做基礎(chǔ)，實施“五遙”（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)和遙視）變電站勢在必行。本著“全面架構(gòu)，分步進(jìn)行，一所一策，先易后難”的原則，對不同的變電所采用不同的實施方案。對于老舊變電所要按照先易后難、分期分批分區(qū)域（先東后西）的原則逐步改造。

2.1 一次設(shè)備的改造

實現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程集中管理，所有需要遠(yuǎn)方操作的一次設(shè)備都必須具有電動操作功能，以便與綜合自動化系統(tǒng)配合，實現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控操作。因此，對于斷路器部分，設(shè)備選型110kV 應(yīng)優(yōu)選GIS 組合電器，35kV、6kV 優(yōu)選真空開關(guān)。對于中性點(diǎn)接地的變壓器，中性點(diǎn)刀閘要隨系統(tǒng)運(yùn)方變化，變壓器由調(diào)度操作，因此要采用電動方式。變壓器有載調(diào)壓裝置應(yīng)具有電動調(diào)節(jié)擋位的功能。

洪村變電站進(jìn)行升級改造后，一次設(shè)備已經(jīng)全部具備遠(yuǎn)方操作功能。棗莊35kV 變、朱子埠35kV 變、東山35kV 變，35kV 部分均為戶外布置，開關(guān)采用SF6 氣體絕緣，刀閘均為手動操作。對于手動操作的刀閘，可讓其間隔一直處于熱備用，刀閘處于常閉狀態(tài)，從而不影響遠(yuǎn)方操作，并在資金允許的條件下逐步更換為電動。另外，所有站的6kV 部分均為戶內(nèi)布置，具備遠(yuǎn)方操作條件，變壓器也都已具備電動有載調(diào)壓功能。

總體來看，所有變電站一次設(shè)備目前已經(jīng)基本滿足無人值守和遠(yuǎn)程集中管理的要求，不需要做大的改造。

2.2 二次設(shè)備的改造

實現(xiàn)無人值守、遠(yuǎn)程集中管理，變電站必須具備功能齊全的二次設(shè)備，包括變電站綜合自動化系統(tǒng)、電能量計量系統(tǒng)等。綜合自動化系統(tǒng)集“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)和遙視”功能為一體，為變電站遠(yuǎn)程集中管理的實現(xiàn)提供了技術(shù)支撐[4-5]。

（1）站內(nèi)通信的改造。為了提高該系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，可對站內(nèi)遠(yuǎn)動通信管理機(jī)進(jìn)行雙重化配置，以確保與調(diào)度中心的不間斷通信。當(dāng)時洪村和八一電廠兩座變電站已按雙遠(yuǎn)動主機(jī)配置，其他35kV 變電站均為單機(jī)配置。

（2）“四遙”部分的改造?！斑b控、遙調(diào)”：主變各側(cè)開關(guān)、所有進(jìn)出線開關(guān)、電動隔離刀閘、主變中性點(diǎn)刀閘、主變有載調(diào)壓開關(guān)、運(yùn)行復(fù)歸信號、對重要軟壓板投切等；“遙信”：開關(guān)、刀閘位置信號（包括主變中性點(diǎn)刀閘位置信號）、有載調(diào)壓擋位信號、接地刀閘位置信號、所有保護(hù)動作信號、熔斷器監(jiān)視信號、運(yùn)行異常信號（包括故總信號、預(yù)告信號、接地信號）、重合閘動作信號、低周減載信號等；“遙測”：具體有主變、線路的有功和無功、電流、母線電壓、直流母線電壓和所用變低壓側(cè)電壓等。集團(tuán)公司的變電站大部分都滿足“四遙”要求，但有部分站沒有配置綜合測控裝置，會出現(xiàn)遙控、遙信路數(shù)不夠的情況，如田陳35kV 變、井亭35kV 變等。具體可根據(jù)實際情況，改造時按站按標(biāo)準(zhǔn)逐一測試整改。

（3）繼電保護(hù)及自動化裝置的改造。部分變電站35kV線路保護(hù)裝置老化，需要改造更換。如朱子埠35kV 變、東山35kV 變等。另外，無人值班變電站自動裝置都應(yīng)該增加備用電源自動投入裝置。

2.3 圖像監(jiān)控一體化信息系統(tǒng)的改造

圖像監(jiān)控一體化信息系統(tǒng)應(yīng)完善，可實現(xiàn)變電站的全方位監(jiān)視。通過集成各種監(jiān)控子系統(tǒng)，可自定義設(shè)置設(shè)備之間的聯(lián)動，包括現(xiàn)場設(shè)備操作聯(lián)動，火災(zāi)消防、五防、門禁、環(huán)境監(jiān)測、報警等相關(guān)設(shè)備聯(lián)動。系統(tǒng)能夠?qū)φ緝?nèi)主要電氣設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備安裝地點(diǎn)及周圍環(huán)境、人員活動情況進(jìn)行全天候的監(jiān)控，實現(xiàn)無人值守變電站的安全運(yùn)行。

公司變電站內(nèi)大部分變電站安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像頭的數(shù)量和清晰度基本滿足遠(yuǎn)程集中管理和無人值班變電站的要求。

2.4 遠(yuǎn)程集中管理分析

28個變電站后臺服務(wù)器系統(tǒng)共有兩種，一種是Windows系統(tǒng)，另一種是Linux 系統(tǒng)，且后臺服務(wù)器和遠(yuǎn)程服務(wù)器均在電力專網(wǎng)內(nèi)，為了防止病毒攻擊和破壞電力專網(wǎng)，將專網(wǎng)與外網(wǎng)用硬件進(jìn)行單向物理隔離。一是使用向日葵、TeamViewer 等軟件實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的可能性被否決；二是使用電腦自帶的地址遠(yuǎn)程需要所有變電站同在一個號段上，這樣就需要把變電站的服務(wù)器全部匯聚到一個交換機(jī)上，后臺服務(wù)器的單獨(dú)網(wǎng)口從交換機(jī)上獲取信號，數(shù)據(jù)匯集較多會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，這就要求28 個變電站所有設(shè)備的IP 地址在分配上杜絕重復(fù)。因此，將28 個后臺服務(wù)器加裝多網(wǎng)口網(wǎng)卡，單獨(dú)設(shè)置統(tǒng)一遠(yuǎn)程號段，通過獨(dú)立光芯和交換機(jī)匯聚到遠(yuǎn)程工作室，達(dá)到1 臺服務(wù)器管理28 個后臺服務(wù)器的目的，因系統(tǒng)的兼容性，又將Windows 和Linux 系統(tǒng)單獨(dú)分成兩個獨(dú)立的服務(wù)器單獨(dú)遠(yuǎn)程[6-7]。

3 遠(yuǎn)程集中管理成效

隨著調(diào)度綜合自動化改造的實現(xiàn)及現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求，棗礦集團(tuán)供電工程處對現(xiàn)有變電站有步驟地實施無人值守、遠(yuǎn)程集中管理的改造，對提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率，促進(jìn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，推動電力生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到積極的作用。

截至目前一期棗莊、朱子埠、洪村、東山4 所變電站實現(xiàn)了遠(yuǎn)程調(diào)度遙控，已運(yùn)行3 年。二期官北、劉村、井亭、薛城、八一電廠、賽輪、周莊5 個變電所實現(xiàn)了遠(yuǎn)程調(diào)度遙控，已運(yùn)行2 年。實現(xiàn)了棗莊、朱子埠、東山、劉村、井亭、薛城、八一電廠7 個變電所無人值守。

2021 年開始，正在進(jìn)行的三期有付村、高莊、七五、三河口、岱莊的“五遙”變電所改造，逐步向最遠(yuǎn)端擴(kuò)展?？梢娺h(yuǎn)程集中管理的實現(xiàn)是十分必要的，如表1 所示。

表1 傳統(tǒng)電力運(yùn)行系統(tǒng)與遠(yuǎn)程集中管理運(yùn)營情況比較

遠(yuǎn)程集中管理通過與傳統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)對比的優(yōu)勢：（1）實現(xiàn)了礦區(qū)電網(wǎng)內(nèi)變電所的無人值守；（2）達(dá)到了減人提效的目的；（3）實現(xiàn)對變電所電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；（4）生成各類報表，便于管理與考核；（5）使運(yùn)行人員更加準(zhǔn)確地評估系統(tǒng)的安全狀態(tài)及故障隱患，及時、準(zhǔn)確掌握變電站后臺數(shù)據(jù)，保證調(diào)度主站數(shù)據(jù)的一致性；（6）可以在故障發(fā)生的情況下快速定位故障點(diǎn)及故障性質(zhì)，便于及時通知操作隊值班人員到現(xiàn)場進(jìn)行故障的處理。杜絕供電現(xiàn)場因編號、系統(tǒng)圖與實際不符帶來的操作失誤隱患；（7）當(dāng)變電站線路名稱、線路編號等發(fā)生變動，需要修改當(dāng)?shù)睾笈_數(shù)據(jù)庫，自動化管理員通過專用遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行操作，由原來的1.5 小時縮短到隨時操作的遠(yuǎn)程管理；（8）減少燃油支出、減少交通安全隱患；（9）減少路途時間，提高工作效率。

4 結(jié)語

經(jīng)過信息化改造，無人值守機(jī)房變電站后臺服務(wù)器集中管理是智能變電站發(fā)展的必然模式，是保障安全供電的快捷有效方法。不僅造價低、原理簡單，而且用信號傳輸代替了人工勞動，提高了工作效率，產(chǎn)生的效益巨大。