变电站辅助控制系统应用现状与发展趋势分析

引言

根据不同的电压等级,变电站智能辅助系统的建设侧重点也会有所不同。针对500kV、220kV变电站,设计之初为有人值守,则考虑功能主要是提供视频分析、状态监测及告警等提示性信号。对于110kV及以下变电站,主要是实现状态远程监测、设备间互联协作、远程控制管理等功能,实现智能管理、远程管理、远程维护,保证无人值守变电站的可靠性与安全性。

目前,国网重庆检修公司下辖500kV变电站正逐步实现无人值守,通过辅助设备全面监控系统建设,实现500kV变电站远程集中智能管理。

相比于以前的辅助控制系统,新系统监测对象更为全面,子系统之间具有联动机制,使得辅助系统完成了从监测＋预警到监测＋预警＋控制的转变,提升了变电站智能化运维水平。

1变电站辅助控制系统

变电站辅助控制系统采用先进的计算机技术、通信技术、图像识别技术等实现对变电站辅助设备运行状况的实时监测,其主要包括消防系统、安防系统、环境监测系统、设备在线监测系统、照明控制系统、智能巡检系统等,承担着变电站内外火灾预警与控制、防外破、防空飘物监视、温湿度监测、环境污染监测、设备运行状态监测、设备运行环境监测等重要任务,是实现变电站智能化运维和远程集中运维的关键。

1.1522kV变电站辅助控制系统结构及特点

500kV变电站辅助控制系统拓扑结构如图1所示,其依托先进的通信技术、控制技术,智能整合了消防、安防、环境监控、设备在线监测以及智能巡检五大变电站辅助系统,通过变电站、运维站、省级检修企业三级接入,实现500kV变电站远程监测与控制:并且通过辅助设施立体监控途径,实现了辅助设备运行状态实时感知、告警信号精确判定、应急处置高效响应,提升了辅助系统互联程度及人机互动效率。

在变电站部署了辅助设备站端监控主机、正向隔离装置、网络安全监测装置、防火墙、辅助网关机、规约转换装置、消防信息传输控制单元等,辅助设备站端监控系统通过I区网通道与辅助设备集中监控系统相连。

消防系统、安防系统、环境监测系统、设备在线监测系统、照明控制系统数据通过接入规约转换装置实现站端数据互联,并通过纵向加密装置将数据上传至集控站端。规约转换装置以DL/+860标准接入辅助设备监控主机、辅助网关机。而视频站端监控主机、机器人巡检主机则通过V区网通道与变电信息综合处理系统相连。

1.2522kV变电站辅助控制系统功能介绍

1.2.1在线监视

辅助控制系统可以实现在线监测、安全防范、消防、环境监测、SF6监测、照明监视等子系统的运行监视,并且可以实时查看辅助设备状态和运行信息,保证实时掌握设备运行状态。

1.2.2故障预警

通过监测上传数据,利用智能分析系统,可及时分析辅助系统的运行现状和站内环境状况,从而有效实现提前预警。

1.2.3智能联动

辅助控制系统根据在线监视情况以及故障预警信息,实现设备间的智能联动,能更加高效、及时地解决问题。

该系统具备以下联动功能:

(1)安全防范系统入侵报警联动。

报警信息发出后,及时打开报警防区的灯光照明并发送报警联动信号。

(2)消防系统火灾报警联动。

火灾报警相关区域门禁紧急开门,联动开启/关闭现场风机以及灯光照明,启动现场声光报警器,并发送报警联动信号。

(3)SF6监测浓度越限联动。

发生SF6浓度越限告警,排风机可以联动启动并发送告警联动信号。

(4)主设备遥控预置信号、变位信号联动。

一键顺控操作时,视频主机联动监测一次设备当前状态,实现设备状态视频确认。

2变电站辅助控制系统建设现状

2.1框架结构改变

在变电站内建设辅助设备站端监控系统,实现站内辅助设备子系统的标准接入。通过在变电站站端部署交换机,实现变电站、运维站、省级检修企业三级接入,将辅助系统监测状态信息延伸至站外集中办公的集控站。变电站、运维站、省级检修企业均可通过辅助设备监控工作站查看站端辅助设备运行状态,实现各种辅助设备远程控制。

2.2监测功能进一步完善

随着巡检机器人的逐步推广应用,其巡检可靠性也在不断提升,辅助控制系统也将其纳入作为子系统,即巡检子系统。集控站通过辅助控制系统远程下发机器人巡检任务,并监测站内设备运行状态,同时,巡检机器人巡检信息也通过辅控系统实现现场数据至集控站的上传。除此之外,还增加了光纤测温、站内事故油池监测、智能锁控授权等新功能,进一步完善了对变电站的监控。

2.3监测+预警+控制模式逐步形成

相比以往的辅助控制系统,当前建设的辅助控制系统更具智能联动性,即正逐步形成监测＋预警＋控制的辅助系统模式。

以主变消防动作和一键顺控操作为例:

(1)主变消防动作。

当主变发生火灾报警时,辅控消防子系统会自动判断主变是否发出重瓦斯动作信号,并判断主变三侧开关是否跳闸。当满足以上条件时,消防子系统会快速打开排油阀门排出变压器油,并关闭进油阀门,切断补油通道。排油一定时间后,打开氮气释放阀门,氮气从变压器底部充入,迅速降低变压器温度,达到灭火效果。

(2)一键顺控操作。

变电站在倒闸操作过程中,需要完成设备动作后位置的双确认,在现场往往通过联动辅控系统视频监控子系统实现。当开关或倒闸动作后,一键顺控主机通过联动相应开关或刀闸对应的摄像头,提取动作后的图像,经过图像识别技术完成位置确认。

3发展趋势

目前辅控系统同主设备联动还较为薄弱,有待进一步开发相应功能,加强主辅系统联动性,进一步提升变电站智能化运维水平。

3.1通信标准化

由于辅助设备厂家众多,各辅助设备厂家通信接口不一,辅助设备间通信较为困难。在未来辅助设备设计阶段,应以IEC61850协议为核心,统一辅助设备监控系统接口,通过就地模块标准化接入各前端传感器、控制器,实现辅助设备模块化、规范化接入,完成辅助设备间的数据交互,增加联动性。

3.2联动性功能开发

变电站辅助系统按照功能分属于不同的部门进行管理,如安防、技防、泡沫灭火、水喷淋系统由安质部进行管理,充氮灭火、设备在线监测系统由运检部进行管理,门禁系统由生调中心进行管理,变电站动力环境系统由运维单位进行管理。不同部门之间缺乏联动,变电站辅助系统没有统一的管理路径,系统各种功能之间没有实现有效配合,影响了变电站辅助系统的运行效果。

未来应实现多个辅助系统联合一体化管控,增强子系统间的联动性。通过配置主辅设备间、辅助设备间智能联动策略,实现主设备、在线监测、安防、消防、环境监控、灯光智能控制、视频等系统间数据交互共享、智能联动,利用多系统间的数据融合、协同控制,快速处理异常事件。

4结语

本文对变电站内初步形成的监测＋预警＋控制的辅助系统模式进行了分析,突出了辅助设备实现联动后的效果,有利于实现站内设备远程集中智能管理,提升变电站的智慧化运维水平。未来应逐步开发变电站辅助控制系统联动性功能,使变电站辅助控制系统在保障变电站安全运行方面作用越发显著,从而进一步保证无人值守变电站运行的可靠性与安全性。