論電力變電無人值班運行管理模式及特點框架構建
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摘要：過去數十年以來，變電站一直依賴于有人值班，需要工作人員全天二十四小時輪班值守，工作任務繁重，效率低下。隨著自動化、信息化的發展，變電站運行管理模式正在從有人值班轉向無人值班，不僅降低了工作人員的任務量，而且提升了變電管理的效率。本文將探討變電無人值班運行管理模式及其特點，希望本文可以為電力系統的同行提供一些有價值的參考。
關鍵詞：電力變電；無人值班；運行管理模式；特點
目前，國內變電站正在大規模推廣無人值班。但與美國、日本、德國等發達國家相比，國內變電無人值班運行水平還有較大的差距，需要我們認真研究變電無人值班運行管理模式及其特點。
一、變電無人值班運行管理模式及其特點
（一）變電無人值班
隨著時代的發展，電網運行的要求越來越高，越來越復雜，傳統的有人值班已經難以適應變電管理的要求。因此，各級電力調度中心采用遠程控制技術、通信技術、數據分析與處理技術，采用無人值守的形式取代人工操作。電力調度中心采用無人值班的形式，可以實時掌握電網與變電站運行狀態，降低變電站誤操作率，提高電網運行的穩定性，并且節約大量人力成本，提高人力資源利用率[1]。
早在一九九〇年代末，美國便應用計算機技術對國內所有大型變電站進行了全面改造，實現了無人化管理。德國在二〇〇三年開始全面建設無人化、智能化電網；法國225kV變電站全部實現無人值守；日本275kV以下的變電站全部實現無人值班，占全國變電站總數的97%。
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2.1 分層分布式模式
電力調度中心通過集控站采集變電站的實時信息，向集控站下達電力調度命令。集控站負責監控各個變電站的運行，并對一次設備實施遠程操作；操作隊對無人值班運行電站進行巡視，并手工操作變電站的二次設備。
該模式的優點是：實現了無人值守與有人巡視、操作的統一，具有極高的管理效能；該模式的缺點是：監控中心缺乏操作權限，操作隊在操作二次設備時又需要通過監控中心與調度中心聯系，流程較長，消耗的時間過多。
2.2 集中式模式
由一個集控站對所有運行中的變電站實行集中的監控，采集它們的實時信息并實行統一管理，根據電網運行的情況進行靈活的電力調度，操作隊在集控站的遠程指揮下操作二次設備。
該模式的優點是：減少了不必要的中間層級，縮短了信息傳遞的流程與時間，提高了遠程操作的效率。該模式的缺點是：對于操作人員的素質要求較高；若操作人員沒有豐富的工作經驗，往往難以進行遠程操作[2]。
二、無人值班變電站設計要求
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計算機控制系統采取分層分布式構架，應具有遙控功能；該系統可對變電站全部設備進行不間斷監控，統一采集實時信息，并進行統一處理；該系統可應用交流采樣方式采集模擬量；該系統采集的數據可直接上傳；為防止誤操作，該系統還須設置自動閉鎖功能。該系統的時鐘必須與變電站的時鐘保持同步。
（二）監測范圍
無人值班需要監測的對象包括模擬量、狀態量、脈沖量、保護量等等。
模擬量包括：電量數據，包括各母線段的電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數，相位等等；這些電量數據使用交流采集。采集電量數據時須使用精密小型CT、PT，并采用傅氏算法，以提高采樣精度[3]。非電量數據，包括變壓器的溫度、壓力、瓦斯值等等；非電量數據使用智能壓力變送器加數模變換方式采集。
狀態量包括：斷路器分/合、隔離開關分/合、接地刀閘分/合，變壓器分接頭位置等等。對這些狀態量，可采用光電隔離方法的開關量進行中斷采集。
繼電保護數據，包括：保護狀態、保護動作信號、保護定值等。
脈沖量采集：直接采集電能表脈沖。
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控制范圍，主要包括：斷路器、主變壓器、載調壓開關。
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4.1 站控層
站控層設置計算機控制系統，負責收集、處理、顯示、監視各個變電站一切電氣設備的數據、信息（包括各設備狀態、切換開關位置等）。
4.2 間隔層
間隔層由智能開關保護單元、操作出口回路、測控裝置與變壓器保護組成，負責對變電站電氣設備進行測量、保護、控制。
4.3 設備層
主要包括變電站內的變壓器、斷路器、隔離開關、輔助設備等。
三、無人值班運行模式未來的發展趨勢
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目前，人工智能技術發展迅猛，相信在不久后的未來，人工智能技術將廣泛應用于變電站無人值班運行。人工智能可對電網的運行情況、設備情況、薄弱環節進行全面分析，并根據電網運行的歷史數據建立模型，進行科學預測，提前估計哪些用戶的電力需求可能會出現增長（如春節期間酒店的用電量會上升），哪些用戶的電力需求會出現下降（如學校在寒暑假期間的用電量會減少），制定電力調度預案，進行合理錯峰。當電網中某個客戶的用電突然出現急增時，人工智能技術還可通過模糊算法迅速計算出最佳方案，及時進行合理的電力調度，補上用電負荷的缺口[4]。
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目前，國內變電站雖然推廣無人值班，但實際上還是難以真正做到完全無人值守。造成這一現象的原因是多方面的：一些變電站設備老化，自動化程度不高，遠程監控人員無法在第一時間進行操作，也難以及時排除故障；在對一次設備（如開關）進行遠程操作時，需要有人在現場檢查確認設備的操作狀態；保護操作無法實現遠程遙控；許多人員觀念老化，不敢相信自動化系統的可靠性。反觀發達國家，絕大多數變電站已經完全實現無人化，有的變電站雖然配備了一兩名值班人員，但他們主要負責安全值守?！纱丝梢姡瑹o人值班運行模式還有很大的上升空間，必將走向完全無人化。
結束語
實行變電無人值班運行模式，適應了信息時代的發展趨勢，有利于減少電力管理人員的數量，推動電網智能化進步，提升電網運行的可靠性與穩定性。因此，我們應當在變電管理中積極發展無人值班模式。
參考文獻：
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