集控站自动化模式及其综合防误操作系统研究

集控站自动化模式及其综合防误操作系统研究 李贵民 （山东枣庄供电公司 277102） 关键词：集控站 综合防误 自动化 模式 内容摘要：本文根据集控站出现的背景、自身特点、自身的职能及功能要求，对当前国内集控站自动化模式及其微机监控系统设计中几个值得商榷的问题进行了探讨，简述了集控站综合防误操作系统应具备综合防误监控系统、集控站运行管理系统、智能操作票及预演培训系统、值班员操作培训系统、电压无功的自动控制、保护操作及管理、远程图象监控和保安报警等主要功能，提出一种集控站微机综合防误操作系统方案策略及方案实现方法，应用表明，该方案能满足集控站自动化系统发展的需要，具有高可靠性、防误性、先进性和开放性特点。 --------------------------------------------------------------------

1 概述

电力部于一九九六年颁布关于建立集控站的文件，建议在电网调度的层次之下建立多个集控站，以保证电网及无人值班变电站的有效运行。集控站的设置，使得原来站内值班人员所作的工作可由远方来完成。在发达国家中，无

人值班变电站已被广泛采用，在集控站对其进行管理，是国际上正被普遍采用的一个先进管理模式。在我国，集控站概念的出现只是在最近几年，在一些地方试行也取得了一定的效果，但其功能很不完善，从目前的趋势来看，无人值班变电站的迅猛发展将会使集控站成为电网运行管理系统中一个非常重要的组成部分。 本文根据集控站出现的背景、自身特点、自身的职能及功能要求[1、2]，对当前集控站自动化模式及其计算机监控系统设计中几个值得商榷的问题进行了探讨，提出一种集控站微机综合防误操作系统方案策略及其实现方法。 2 实施集控站自动化应遵循的原则 1） 可靠性原则：集控站是对所辖无人值班变电站运行状况进行监控的唯一手段，其稳定性和可靠性极其重要。不因单个模块的故障而影响整个系统正常运行，抗干扰能力强。 2） 实时性原则：集控站自动化系统是一个实时性较高的系统，必须采取措施来保证系统响应时间的各项指标满足要求。 3） 实用性原则：提供简单方便的用户界面，使用户通过简单培训就可熟练操作，日常操作所需的功能必需完备简明，注重实用性和多样性相结合，信息按层次分流。 4） 开放性原则：遵循开放性原则，即采用通用的、主流的计算机软硬件及通讯协议等，以便在需要时候可以简单的实现系统升级和系统重建。 5） 防误性原则：从值班员的培训、管理功能严密、报警的多样性、操作权限分级和防误操作闭锁等方面入手达到微机监控系统全面防误性能的实现。 3 集控站自动化模式讨论 随着无人值班变电站的增加，常规调度自动化系统处理的信息中又增添了另一种信息类型，即变电站内部信息过程。它们虽与电网运行无关，但也必须传至调度中心，由SCADA系统提供给调度人员，这就是说调度员除了监视电网运行参数外，必须替代变电站原值班人员承担起监视变电站本体的设备运行状况，如各开关机构状态、交直流系统状态、各个刀闸的状态、主变油温、控制室安全状况、各种保护操作及管理信息等，这样不但大大增加了调度人员的工作负担，而且可能造成信息的混乱、操作错误等问题。针对传统调度自动化系统的弊端，在调度与二次变电站（一般为无人值班站）之间加设集控站，可解决上述问题。 集控站所监视的信息量应当比较全面，信息量非常巨大；操作功能多，且操作的防误性要求高；对变电站设备巡视、评级、缺陷管理和操作的图象监控都有要求。集控站自动化模式大致有分级管理模式和集中控制模式等两种。下面分别对其进行讨论。 3.1 分级管理模式 分级管理模式如图1所示，在上行信息中，变电站向集控站传送全部监控信息，集控站则向调度端系统转发其所需信息；在下行信息中，调度员向集控站发电话命令，而由集控站对变电站进行遥控和遥调操作。调度主站端作为整个系统核心，与主要一次变电站和集控站直接通讯；集控站作为若干二次变电站信息汇集点与二次变直接通讯。这样，系统中各个部分的功能和职责非常明确，集控站处理区域电网运行参数和相关变电站全部信息，应该能够监视绝大部分有人值班所能反映的信息。集控站所辖变电站的通道改道至各集控站所在地，调度中心和集控站之间的数据共享通过与信息转发类似的方式实现。在此模式中，集控站作为独立系统具有数据采集、实时数据库、历史数据库和操作工作站，其特点是：各级自动化系统的局域网上信息流量适中，信息类型比较规范，系统各个部分的功能和职责非常明确，系统可靠性高。

图2 集中控制模式 3.2 集中控制模式 集中控制模式是在调度自动化系统的局域网上加装集控站工作站。如图2所示，变电站的上行信息直接送调度端系统，调度员的遥控、遥调命令则由调度员直接送变电站。这种模式主要是针对调度系统规模不大、通道容量允许的情况下，在变电工区（操作大队）加设几台计算机与系统联网，从调度端得到相关信息，操作人员使用远程工作站可完成所有需要的操作，完成集控站的功能。这种情况下，集控站自动化系统由于配置精炼而使本方案造价稍低，但由于集控站自动化系统与调度自动化系统通过网络连接，共用历史服务器和实时库服务器，而集控站需要的变电站本体信息非常庞大，造成网络非常拥挤，并且由于信息类型的多样性，造成系统处理更加复杂，使系统的可靠性降低，不能有效的保证集控站自动化系统和调度自动化系统稳定运行。其特点为：自动化系统的局域网上信息流量较大，信息类型比较繁杂，系统中各个部分的功能和职责不够明确，系统可靠性有所下降； 4 当前集控站微机监控系统设计中几个值得商榷的问题 目前，国内尚未制定出集控站监控系统的有关制造技术标准和相关规程，已经运行的集控站计算机监控系统作为一种工程实用的产品，不完全适合于实际运行要求，也没有考虑到我国集控站运行管理水平提高的需要，使得在实际使用中还存在着一些问题。 4.1 监控系统和五防闭锁系统的有机结合 目前国内大多数变电站都是监控系统与微机五防闭锁装置分别装设，没有实现装置间的资源共享，而更多的站则是在采用微机监控之后仍然处在无闭锁运行状态。实现集控操作后，对操作的可靠性要求更高，例如，操作命令发送前，需要进行严格的五防校验，这里的五防校验，可能是软件五防软件，也可能是独立的硬件五防闭锁系统来负责把好防误闭锁关。因此解决微机监控系统与微机五防闭锁系统的有机结合，达到采集信息共享、操作直观、简单易行就成为一个重要课题。 4.2 集控站内信息共享及信息源唯一性 集控站负责监控管理多个受控站（多数为无人值班站），在管理模式上是变电站以前管理工作量的集中，相当于变电站概念的扩展。在变电站中，信息的来源主要有微机监控系统、微机保护系统、图象监控系统、故障录波装置、小电流接地选线装置、无功自动调节装置、直流监视系统、同期操作装置、消防监视系统等。由于集控站运行管理水平需要不断的提高，在不影响自动化系统可靠性的基础上，开发必要的信息管理系统也势在必行。如何保证信息源的唯一性和信息的可集成性等等问题，应该在集控站的自动化系统设计时就应该充分考虑，包括信息对象的字段属性、信息对象的字段长度、信息的流动方向、信息获取的权限、信息的处理、信息的再利用等等。 4.3 如何充分利用专家决策支持系统辅佐值班员进行调度和日常管理 集控站要负责管理多个变电站，其日常调度操作和管理事务非常多，要求调度员具有良好的技术素质和丰富的运行经验，并且必须时刻保持高度的注意力，稍有不慎，可能对电力系统的安全稳定运行将构成很大的威胁。为减轻值班员负担，可通过专家决策的方法解决这些问题。例如：操作票专家系统利用资深值班员丰富的经验，辅佐运行人员的值班工作，但如何把智能操作票系统融入微机五防闭锁系统，又与监控系统有机的结合在一起，是一个值得研究的问题。如果它与五防闭锁系统分别设置，则不能有效的指导电气设备闭锁操作。又如：如何按照系统电压无功分布情况，给出对电容器、电抗器、有载调压变压器分接头等设备的控制策略，自动对这些设备进行控制，使系统的电压无功情况达到正常水平，等等。因而，充分利用专家决策支持系统辅佐值班员进行调度和日常管理，会大大的提高值班员工作和管理效率。 4.4 监控系统与图象监视系统的结合及设备巡视 集控站常要对各受控站开关进行遥控操作，但实际命令是否执行下去、执行是否正确、开关拒不执行的原因往往很难判断，这时候对该开关及其相关量的"遥视"信息进行分析就能很快作出判断。"遥视"功能还能在变电站发生事故时，自动启停录象设备，实现事故时图象的自动记忆，捕捉现场发生事故过程的相关记录，以获得分析事故的所需的宝贵资料。图象监控系统可以同放火保安等设备相联系，并设有报警联动措施，真正实现变电站的无人值班。图象监视系统可以实现在有人值班时的设备巡视，弥补无人值班站集控时设备巡视困难的难题。监控系统与图象监视系统的结合可以实现两系统的互动，各自发挥其优势弥补其缺点。 4.5 监控系统和集控站仿真培训系统有机的结合 无人值班变电站实现集控以后，值班人员人数减少，值班员无法象以前那样熟悉变电站的操作，可以借助值班员仿真培训系统（STS）来培训值班员的值班水平，STS系统将变电站实际运行工况与其仿真系""统进行对照，也很容易及时的发现变电站运行隐患，并通过仿真系统来为消除这些隐患制定合理的运行方案。目前国内还没有把STS系统装在集控站的先例，一般是装设在学校等一些研究机构，但随着集控站的值班和管理水平的进一步提高，在集控站中装设STS系统将成为必要。因此怎样把集控站仿真培训系统和集控站监控系统对照起来，相互参考运行，用以提高实际变电站运行的可靠性，应该成为电力研究工作者和电力产品开发商当前急需解决的技术课题。STS系统也应该成为每一个实际集控站运行中必不可少的培训和研究平台。 4.6 设备集中操作及管理问题 集控站作为替代原来变电站运行人员的一种新的管理模式，主要生产设备的操作管理也是一个必备功能。除了设备档案等固定信息，还应针对每个设备提供检修记录、运行记录、运行状态分析处理功能等。如对断路器的动作次