| 标题 | 浦东机场立体化无人值班变电站系统的设计与管理 |
| 范文 | 沈军 摘要：信息技术的发展推动无人值班变电站自动化系统向综合化、信息化、智能化发展。本文从浦东机场电力系统的实际应用角度，提出了一套立体化设计方案，尝试建立智能化水平高、可实施性强、成本低的无人值班站系统，并通过实践做了初步验证。 关键词：无人值班站 信息系统 智能化系统 无线技术 1.引言 无人值班变电站是是指借助微机远动等自动化技术，值班人员在远方获取相关信息，并对变电站的设备运行进行控制和管理。无人值班变电站的建设已逾十年，发展到现在的“五遥”，成为中低电压等级变电站的发展趋势。 随着近几年人力的逐步匮乏，在电力系统中，变电站无人化已逐渐成为必然的趋势。就浦东机场而言，目前机场股份管辖范围内共有5座35kV变电站，77座10kV变电站。人力资源需求及运行管理压力较大，对于一般的值班人员，每天的工作都是例行化的，巡视、按调度要求操作、抄表等简单工作，当出现异常时，值班人员只能汇报，绝大部分情况都需要专业的检修人员来处理。 由此可见，变电站值班人员的大部分工作内容都可以标准化。随着信息系统及信息技术的发展，对于例行化的工作，完全可以基于信息系统实现自动化，甚至智能化处理，不需要人力的介入。 2.需求分析 无人值班综合自动化系统即使发展到“五遥”的阶段，仍然不能让企业的管理者放心的撤出值班人员，这与无人站系统忽略隐形需求有直接关系。电力系统无人站的相关规程对显性需求给出了明确的规定，但是值班人员所完成的工作不止于此。 值班人员的显性工作有：电力系统运行监视、巡视及抄表、异常汇报、按要求操作等。 隐性工作则有：变电站设备设施安全保障、变电站设备运行环境保障、变电站设备设施异常预警及检查、威慑及制止生物（含人）入侵、异常快速反应等。 另外，从保证供电可靠性而言，还有对系统及设备失效的预警，当然这是有人也不能实现的。 通过上述分析，我们用当前最为全面的“五遥”无人站系统功能来做对应分析，会发现功能主要短缺在值班人员的“隐形工作”中。如果早期的“四遥”系统是个平面系统，“五遥”则是二维系统，而要完全实现无人化，则需要的是个三维系统--立体化的无人值班站系统。 3.系统设计方案 综上所述，立体化无人站系统可从三层展开论述，根据机场电力系统运行经验总结，每层的功能需求如下： 电力供电系统层：基本“四遥”功能、自动抄表功能、开关设备操作及闭锁功能、运行状态异常预警功能、电力事故记录及分析功能等。 电力设备层：关键设备在线监测功能、设备台帐功能、设备维护计划功能、设备维修维护记录功能、维修操作票管理等功能。 电力设施层：安全防范功能、消防功能、防水功能、环境监测、周界防范、主动视频监控功能、电子巡更功能等。 系统功能：多媒介系统联动功能（含视频联动、语音联动等）、系统自维护功能等。 根据上述功能需求，立体化无人站系统可采用集中分布式系统结构，如下图所示： 整个系统由远方调度管理监控中心及各站无人站系统构成。远方调度管理监控中心负责采集各站数据，经过处理后，实现各功能应用；各站无人站系统负责本站所有类型的信息采集、本地的自动化功能及执行来自中心的控制命令。 4.无线技术的应用 在该方案的实现中，考虑到变电站已建成的现状及将来应用功能的扩展，需应用多种新的技术，其中最关键的是双无线技术——即无线供电、无线通讯技术。 在一个本质是电力自动化系统这样一个实时性、可靠性要求很高的系统中，应用双无线技术，是一项很高的挑战。 我们通过分析，根据上述三层设计，第一层两种数据对实时性及可靠性要求最高，但本身具备有线网络，应用无线技术的必要性较低；第二层、尤其第三层，运行数据实时性要求较低，但异常信息数据的实时性及可靠性要求都很高。 在本方案中，根据数据的实时性、可靠性要求，以及传输数据量大小等特点，在第二层设备及第三层的系统中针对性应用无线通讯及无线供电技术。 无线通讯技术采用可靠的WIFI及ZIGBEE复合无线技术，实现站内实时大数据量传输及超低功耗的要求，使站内实现无线数字化网络覆盖。 无线供电技术当前有EnOcean技术及电池供电两种技术，前者成本较高，而且设备稳定性未经过验证，因此本方案中采用稳定的电池供电技术。 双无线技术的应用，能够最大限度的降低施工成本，减少周期。而且为将来系统的扩展打好基础，使未来新系统的接入能够即插即用。 5.应用情况 根据上述设计方案，我们组织在浦东机场其中一个35kV站内做了试点，实施方案如下图所示： 在该项目中，在原监控中心设立服务器一套，作为中心系统，通过光纤与试点站连接，试点站配置有： 供电系统层：电力综合自动化系统； 电力设备层：电力设备管理系统； 电力设施层：周界防范、温湿度监测、防入侵、烟雾报警、水浸监测、门禁系统、视频监控系统； 实现视频联动、系统自维护功能。 第三层系统全部实现无线通信，并在烟雾报警、水浸监测系统中实现双无线技术该站在8月初投入试用，经实践检验，通过远端的中心监控系统，能够全面监控该站的各层运行工况，使该站的运行维护工作简单而规则的进行。在试用期结束后，配合巡检工作，该站即可实现无人化运行。 本次试点的无人站系统中，还有一些系统未安装，如变压器在线监测系统、开关节点温度监测系统、主动视频监控系统等。待条件成熟，将这些系统建设起来后，该站将实现较高程度的智能化，做到自主运维。对于浦东机场而言，可以大大提高供电可靠性、提升设备使用寿命、大幅降低运维成本，对浦东机场未来电力系统的运维管理带来非常大的变革。 参考文献： [1]无人值班变电站运行技术， 中国电力出版社，2010，01 [2]国网公司无人值守变电站管理规范，2008 [3]闫东辉，无人值班变电站运行管理浅析，中国电力教育，2010 [4]安徽省电力公司，无人值班变电所运行管理办法，2000 [5]德国易能森，几种主流无线通信技术的比较，2014 摘要：信息技术的发展推动无人值班变电站自动化系统向综合化、信息化、智能化发展。本文从浦东机场电力系统的实际应用角度，提出了一套立体化设计方案，尝试建立智能化水平高、可实施性强、成本低的无人值班站系统，并通过实践做了初步验证。 关键词：无人值班站 信息系统 智能化系统 无线技术 1.引言 无人值班变电站是是指借助微机远动等自动化技术，值班人员在远方获取相关信息，并对变电站的设备运行进行控制和管理。无人值班变电站的建设已逾十年，发展到现在的“五遥”，成为中低电压等级变电站的发展趋势。 随着近几年人力的逐步匮乏，在电力系统中，变电站无人化已逐渐成为必然的趋势。就浦东机场而言，目前机场股份管辖范围内共有5座35kV变电站，77座10kV变电站。人力资源需求及运行管理压力较大，对于一般的值班人员，每天的工作都是例行化的，巡视、按调度要求操作、抄表等简单工作，当出现异常时，值班人员只能汇报，绝大部分情况都需要专业的检修人员来处理。 由此可见，变电站值班人员的大部分工作内容都可以标准化。随着信息系统及信息技术的发展，对于例行化的工作，完全可以基于信息系统实现自动化，甚至智能化处理，不需要人力的介入。 2.需求分析 无人值班综合自动化系统即使发展到“五遥”的阶段，仍然不能让企业的管理者放心的撤出值班人员，这与无人站系统忽略隐形需求有直接关系。电力系统无人站的相关规程对显性需求给出了明确的规定，但是值班人员所完成的工作不止于此。 值班人员的显性工作有：电力系统运行监视、巡视及抄表、异常汇报、按要求操作等。 隐性工作则有：变电站设备设施安全保障、变电站设备运行环境保障、变电站设备设施异常预警及检查、威慑及制止生物（含人）入侵、异常快速反应等。 另外，从保证供电可靠性而言，还有对系统及设备失效的预警，当然这是有人也不能实现的。 通过上述分析，我们用当前最为全面的“五遥”无人站系统功能来做对应分析，会发现功能主要短缺在值班人员的“隐形工作”中。如果早期的“四遥”系统是个平面系统，“五遥”则是二维系统，而要完全实现无人化，则需要的是个三维系统--立体化的无人值班站系统。 3.系统设计方案 综上所述，立体化无人站系统可从三层展开论述，根据机场电力系统运行经验总结，每层的功能需求如下： 电力供电系统层：基本“四遥”功能、自动抄表功能、开关设备操作及闭锁功能、运行状态异常预警功能、电力事故记录及分析功能等。 电力设备层：关键设备在线监测功能、设备台帐功能、设备维护计划功能、设备维修维护记录功能、维修操作票管理等功能。 电力设施层：安全防范功能、消防功能、防水功能、环境监测、周界防范、主动视频监控功能、电子巡更功能等。 系统功能：多媒介系统联动功能（含视频联动、语音联动等）、系统自维护功能等。 根据上述功能需求，立体化无人站系统可采用集中分布式系统结构，如下图所示： 整个系统由远方调度管理监控中心及各站无人站系统构成。远方调度管理监控中心负责采集各站数据，经过处理后，实现各功能应用；各站无人站系统负责本站所有类型的信息采集、本地的自动化功能及执行来自中心的控制命令。 4.无线技术的应用 在该方案的实现中，考虑到变电站已建成的现状及将来应用功能的扩展，需应用多种新的技术，其中最关键的是双无线技术——即无线供电、无线通讯技术。 在一个本质是电力自动化系统这样一个实时性、可靠性要求很高的系统中，应用双无线技术，是一项很高的挑战。 我们通过分析，根据上述三层设计，第一层两种数据对实时性及可靠性要求最高，但本身具备有线网络，应用无线技术的必要性较低；第二层、尤其第三层，运行数据实时性要求较低，但异常信息数据的实时性及可靠性要求都很高。 在本方案中，根据数据的实时性、可靠性要求，以及传输数据量大小等特点，在第二层设备及第三层的系统中针对性应用无线通讯及无线供电技术。 无线通讯技术采用可靠的WIFI及ZIGBEE复合无线技术，实现站内实时大数据量传输及超低功耗的要求，使站内实现无线数字化网络覆盖。 无线供电技术当前有EnOcean技术及电池供电两种技术，前者成本较高，而且设备稳定性未经过验证，因此本方案中采用稳定的电池供电技术。 双无线技术的应用，能够最大限度的降低施工成本，减少周期。而且为将来系统的扩展打好基础，使未来新系统的接入能够即插即用。 5.应用情况 根据上述设计方案，我们组织在浦东机场其中一个35kV站内做了试点，实施方案如下图所示： 在该项目中，在原监控中心设立服务器一套，作为中心系统，通过光纤与试点站连接，试点站配置有： 供电系统层：电力综合自动化系统； 电力设备层：电力设备管理系统； 电力设施层：周界防范、温湿度监测、防入侵、烟雾报警、水浸监测、门禁系统、视频监控系统； 实现视频联动、系统自维护功能。 第三层系统全部实现无线通信，并在烟雾报警、水浸监测系统中实现双无线技术该站在8月初投入试用，经实践检验，通过远端的中心监控系统，能够全面监控该站的各层运行工况，使该站的运行维护工作简单而规则的进行。在试用期结束后，配合巡检工作，该站即可实现无人化运行。 本次试点的无人站系统中，还有一些系统未安装，如变压器在线监测系统、开关节点温度监测系统、主动视频监控系统等。待条件成熟，将这些系统建设起来后，该站将实现较高程度的智能化，做到自主运维。对于浦东机场而言，可以大大提高供电可靠性、提升设备使用寿命、大幅降低运维成本，对浦东机场未来电力系统的运维管理带来非常大的变革。 参考文献： [1]无人值班变电站运行技术， 中国电力出版社，2010，01 [2]国网公司无人值守变电站管理规范，2008 [3]闫东辉，无人值班变电站运行管理浅析，中国电力教育，2010 [4]安徽省电力公司，无人值班变电所运行管理办法，2000 [5]德国易能森，几种主流无线通信技术的比较，2014 摘要：信息技术的发展推动无人值班变电站自动化系统向综合化、信息化、智能化发展。本文从浦东机场电力系统的实际应用角度，提出了一套立体化设计方案，尝试建立智能化水平高、可实施性强、成本低的无人值班站系统，并通过实践做了初步验证。 关键词：无人值班站 信息系统 智能化系统 无线技术 1.引言 无人值班变电站是是指借助微机远动等自动化技术，值班人员在远方获取相关信息，并对变电站的设备运行进行控制和管理。无人值班变电站的建设已逾十年，发展到现在的“五遥”，成为中低电压等级变电站的发展趋势。 随着近几年人力的逐步匮乏，在电力系统中，变电站无人化已逐渐成为必然的趋势。就浦东机场而言，目前机场股份管辖范围内共有5座35kV变电站，77座10kV变电站。人力资源需求及运行管理压力较大，对于一般的值班人员，每天的工作都是例行化的，巡视、按调度要求操作、抄表等简单工作，当出现异常时，值班人员只能汇报，绝大部分情况都需要专业的检修人员来处理。 由此可见，变电站值班人员的大部分工作内容都可以标准化。随着信息系统及信息技术的发展，对于例行化的工作，完全可以基于信息系统实现自动化，甚至智能化处理，不需要人力的介入。 2.需求分析 无人值班综合自动化系统即使发展到“五遥”的阶段，仍然不能让企业的管理者放心的撤出值班人员，这与无人站系统忽略隐形需求有直接关系。电力系统无人站的相关规程对显性需求给出了明确的规定，但是值班人员所完成的工作不止于此。 值班人员的显性工作有：电力系统运行监视、巡视及抄表、异常汇报、按要求操作等。 隐性工作则有：变电站设备设施安全保障、变电站设备运行环境保障、变电站设备设施异常预警及检查、威慑及制止生物（含人）入侵、异常快速反应等。 另外，从保证供电可靠性而言，还有对系统及设备失效的预警，当然这是有人也不能实现的。 通过上述分析，我们用当前最为全面的“五遥”无人站系统功能来做对应分析，会发现功能主要短缺在值班人员的“隐形工作”中。如果早期的“四遥”系统是个平面系统，“五遥”则是二维系统，而要完全实现无人化，则需要的是个三维系统--立体化的无人值班站系统。 3.系统设计方案 综上所述，立体化无人站系统可从三层展开论述，根据机场电力系统运行经验总结，每层的功能需求如下： 电力供电系统层：基本“四遥”功能、自动抄表功能、开关设备操作及闭锁功能、运行状态异常预警功能、电力事故记录及分析功能等。 电力设备层：关键设备在线监测功能、设备台帐功能、设备维护计划功能、设备维修维护记录功能、维修操作票管理等功能。 电力设施层：安全防范功能、消防功能、防水功能、环境监测、周界防范、主动视频监控功能、电子巡更功能等。 系统功能：多媒介系统联动功能（含视频联动、语音联动等）、系统自维护功能等。 根据上述功能需求，立体化无人站系统可采用集中分布式系统结构，如下图所示： 整个系统由远方调度管理监控中心及各站无人站系统构成。远方调度管理监控中心负责采集各站数据，经过处理后，实现各功能应用；各站无人站系统负责本站所有类型的信息采集、本地的自动化功能及执行来自中心的控制命令。 4.无线技术的应用 在该方案的实现中，考虑到变电站已建成的现状及将来应用功能的扩展，需应用多种新的技术，其中最关键的是双无线技术——即无线供电、无线通讯技术。 在一个本质是电力自动化系统这样一个实时性、可靠性要求很高的系统中，应用双无线技术，是一项很高的挑战。 我们通过分析，根据上述三层设计，第一层两种数据对实时性及可靠性要求最高，但本身具备有线网络，应用无线技术的必要性较低；第二层、尤其第三层，运行数据实时性要求较低，但异常信息数据的实时性及可靠性要求都很高。 在本方案中，根据数据的实时性、可靠性要求，以及传输数据量大小等特点，在第二层设备及第三层的系统中针对性应用无线通讯及无线供电技术。 无线通讯技术采用可靠的WIFI及ZIGBEE复合无线技术，实现站内实时大数据量传输及超低功耗的要求，使站内实现无线数字化网络覆盖。 无线供电技术当前有EnOcean技术及电池供电两种技术，前者成本较高，而且设备稳定性未经过验证，因此本方案中采用稳定的电池供电技术。 双无线技术的应用，能够最大限度的降低施工成本，减少周期。而且为将来系统的扩展打好基础，使未来新系统的接入能够即插即用。 5.应用情况 根据上述设计方案，我们组织在浦东机场其中一个35kV站内做了试点，实施方案如下图所示： 在该项目中，在原监控中心设立服务器一套，作为中心系统，通过光纤与试点站连接，试点站配置有： 供电系统层：电力综合自动化系统； 电力设备层：电力设备管理系统； 电力设施层：周界防范、温湿度监测、防入侵、烟雾报警、水浸监测、门禁系统、视频监控系统； 实现视频联动、系统自维护功能。 第三层系统全部实现无线通信，并在烟雾报警、水浸监测系统中实现双无线技术该站在8月初投入试用，经实践检验，通过远端的中心监控系统，能够全面监控该站的各层运行工况，使该站的运行维护工作简单而规则的进行。在试用期结束后，配合巡检工作，该站即可实现无人化运行。 本次试点的无人站系统中，还有一些系统未安装，如变压器在线监测系统、开关节点温度监测系统、主动视频监控系统等。待条件成熟，将这些系统建设起来后，该站将实现较高程度的智能化，做到自主运维。对于浦东机场而言，可以大大提高供电可靠性、提升设备使用寿命、大幅降低运维成本，对浦东机场未来电力系统的运维管理带来非常大的变革。 参考文献： [1]无人值班变电站运行技术， 中国电力出版社，2010，01 [2]国网公司无人值守变电站管理规范，2008 [3]闫东辉，无人值班变电站运行管理浅析，中国电力教育，2010 [4]安徽省电力公司，无人值班变电所运行管理办法，2000 [5]德国易能森，几种主流无线通信技术的比较，2014 |
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