（工商管理专业论文）昌平地区电网“调控一体化”运行管理模式研究.pdf

摘要 摘要 近年来，随着经济的发展、社会的进步，公众对电力供应的要求也越来越高， 尤其是在国际化的大都市，电力供应的疏忽导致的经济影响、社会影响与日俱增。 随着电网规模的迅速扩大，有人值班的管理模式已经被证明不适合大规模电网运 行管理，只适合特殊情况下的特殊站点。同时，集控站管理模式虽然一定程度缓 解了人员紧张与电网飞速发展的矛盾，但是随着运行时间的积累，集控站模式也 暴露出了大量其自身固有的问题，比如电网故障快速恢复和决策流程相对复杂的 矛盾；集控站建设成本偏高和集约发展的矛盾等等。有人站模式、集控站模式均 不能满足现状和未来电网发展的需要，建立一种先进、高效、科学的新型电网管 控模式已成为电网管理发展的客观要求。 本文通过对国内外先进的“调控一体化”运行电网管理模式的分析研究，结 合北京电网和昌平地区电网的实际情况，通过横向比较，提出科学、合理、高效 的电网“调控一体化运行模式，实现组织扁平化、管理专业化、人员精干化、 价值最大化，大力推动运行机制创新和生产组织模式重构，并探索实践电网“调 控一体化 的具体实现途径和未来发展方向，最终建立以调控一体化为主要特征 的电网大运行体系。 关键字：电网调控；一体化；管理模式；对策分析 a b s t r a c t a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ， w i t he c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，s o c i a lp r o g r e s s ，t h ep u b l i c e l e c t r i c i t ys u p p l yr e q u i r e m e n t sa l ea l s oi n c r e a s i n g ， e s p e c i a l l yi nt h ei n t e r n a t i o n a l m e t r o p o l i s ，t t 坨p o w e rs u p p l yt ot h en e g l i g e n c eo ft h ee c o n o m i ci m p a c t ， s o c i a l i m p a c to fg r o w i n g w i t ht h er a p i de x p a n s i o no fn e t w o r ks c a l e ， w a s0 nd u t yi nt h e m a n a g e m e n tm o d e lh a sb e e np r o v e nn o ts u i t a b l ef o rl a r g e s c a l en e t w o r ko p e r a t i o n a n dm a n a g e m e n t ， o n l yu n d e rs p e c i a lc i r c u m s t a n c e sf o r t h ep a r t i c u l a r s i t e m e a n w h i l e ，a l t h o u g ht h ec o n t r o ls t a t i o nm a n a g e m e n tp e r s o n n e lt os o m e e x t e n te a s e d t h et e n s i o na n dc o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h er a p i dd e v e l o p m e n to fp o w e r ， b u t 、析t l lt h e a c c u m u l a t i o no fr u n t i m e ， c e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o nm o d ea l s or e v e a l e dal a r g e n u m b e ro fi t so w ni n h e r e n tp r o b l e m s ， s u c ha sf a s tr e c o v e r ya n ds y s t e mf a u l t d e c i s i o n - m a k i n gp r o c e s si sr e l a t i v e l yc o m p l i c a t e dc o n t r a d i c t i o n s ；c e n t r a l i z e dc o n t r o l s t a t i o nc o n s t r u c t i o nc o s t sa r eh i g ha n di n t e n s i v ed e v e l o p m e n to ft h ec o n t r a d i c t i o n s a n ds oo n s o m ep e o p l es t o pm o d e ， s e tt h ec o n t r o lm o d ec a nn o tm e e tt h ep r e s e n t a n df u t u r en e t w o r kd e v e l o p m e n t e s t a b l i s h m e n to fa na d v a n c e d ， e f f i c i e n ta n d s c i e n t i f i cn e t w o r km a n a g e m e n tc o n t r o l o fn e we l e c t r i c a l g r i dm a n a g e m e n t d e v e l o p m e n tm o d e lh a sb e c o m et h eo b j e c t i v er e q u i r e m e n t sb a s e do nt h ea d v a n c e d ”i n t e g r a t i o nr e g u l a t i o n ，”a n a l y s i so fp o w e rm a n a g e m e n t ，b e i j i n gc h a n g p i n gw i t h r e g i o n a lp o w e rg r i da n dt h ea c t u a ls i t u a t i o n ，t h r o u g hh o r i z o n t a lc o m p a r i s o n ，m a k e s c i e n t i f i c ， r a t i o n a la n de f f i c i e n tg r i d c o n t r o li n t e g r a t i o n ”m o d e l ，a c h i e v et h e o r g a n i z a t i o nf l a t ，m a n a g e m e n tp r o f e s s i o n a l ，c a p a b l es t a f f , v a l u em a x i m i z a t i o n ， a n dv i g o r o u s l yp r o m o t et h ei n n o v a t i o no fm e c h a n i s ma n dm o d eo fp r o d u c t i o n o r g a n i z a t i o nr e c o n s t r u c t i o n ，a n dt oe x p l o r et h ep r a c t i c eo fp o w e r ”c o n t r o li n t e g r a t i o n ”o ft h es p e c i f i cw a y sa n dt h ef u t u r ed i r e c t i o no fa c h i e v i n g ，t or e g u l a t et h ei n t e g r a t i o n o ft h ee v e n t u a le s t a b l i s h m e n to ft h em a i nf e a t u r e so ft h ep o w e r 鲥do p e r a t i n g s y s t e m o k e y w o r d s ：p o w e rc o n t r o l ：i n t e g r a t i o n ；m a n a g e m e n t ；c o u n t e r m e a s u r e s i i - 华北电力人学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 论文研究背景及意义 近几年，国家电网公司加强电网建设和管理，电网可靠性水平和装备质量有 了较大幅度提升，但电网运维投入仍是国际平均水平的两倍以上，变压器、断路 器等主要设备的平均使用寿命仅为国际先进水平的一半左右。造成这些差距的因 素是多方面的，但其中很重要的原因，是与公司长期以来形成的多层级、长链条、 “小而全 、“小而散 的管理体制和运行机制密切相关。要建设世界一流电网、 国际一流企业，就必须改变这种现状，从变革管理体制机制入手，加快建设“五 大”体系，通过对电网主要业务的集成、整合和优化，切实改变目前资源相对分 散、业务条块分割的状况，充分挖掘公司潜力，提升管理效率。 另外，随着各类大型能源基地的加快建设，尤其是风能、太阳能等清洁能源 的大规模发展，电动汽车充换电站、智能家电、智能社区的推广普及，以及多样 化、个性化、互动化用电需求的大量增加，电网的功能、形态和结构将发生重大 变化，这些都对电网运行控制提出了更高要求。同时，电网运营服务面临的监管 环境也将更为严格。在新形势下，要规划、建设、运行和管理好这样一个世界上 电压等级最高、规模最大，同时具有高度智能化水平的大电网，客观上要求进行 重大组织变革和体制创新，尽快建设与电网快速发展相适应的管理、运行体系。 在2 0 1 0 年召开的国家电网公司两会上，刘振亚总经理在报告中提出了“三 集五大”这一全新概念。即实施人力资源、财务、物资集约化管理，构建大规划、 大建设、大运行、大生产、大营销体系。实施“三集”管理，就是要在全公司推 行统一的管理模式、管理标准、业务流程，建设统一的信息平台，不断加大资源 重组整合和集约调控力度，提高人、财、物核心资源的集中度和调控力，最大限 度发挥规模效益。建设“五大 体系，是指围绕规划、建设、运行、检修、营销 这五个电网核心业务环节，以集约化、扁平化、专业化为方向，以统一信息平台、 统一管理标准、统一支撑服务为保障，按照效率优先、目标导向、实事求是、安 全稳定的原则，变革组织架构、创新管理模式、优化业务流程，形成科学高效的 管理体系，全面提升公司运营效率和发展能力。“五大 体系建设的主要任务是， 推进大规划体系建设，实施全公司规划和计划统一编制、统一管理，建立包含各 专业、贯穿各层级、覆盖各电压等级的统一规划体系，保证规划的科学性、完整 性和一致性。推进大建设体系建设，统一管理流程、技术规范和建设标准，加强 建设关键环节管控，建立由省建设公司、地( 市) 建设公司按电压等级承担项目 建设任务的建设管理体系，全面提高工程建设质量和效率、效益。推进大运行体 华北电力大学硕十学位论文 系建设，调整优化公司系统的调度功能，实现国调网调运行业务一体化运作，建 立各级变电设备运行集中监控业务与电网调度业务高度融合的一体化调控体系， 保障国家电网安全、经济、优质、高效运行。推进大检修体系建设，强化资产全 寿命周期管理，实施运维、检修一体化管理，建立由省检修公司、地( 市) 检修 公司按电压等级承担输变电设备运维检修任务的设备检修体系，落实安全责任， 提升设备可靠性和综合利用效率。推进大营销体系建设，以客户和市场为导向， 建立9 5 5 9 8 客户服务和计量检定配送业务向省级集中、业扩报装业务实施属地化 管理的营销管理体系和2 4 小时面向客户的营销服务系统，统一协调组织实施涉 及用户的相关业务，提高营销能力和服务质量。 “三集 和“五大 是公司管理体系的有机组成部分，两者相辅相成、相互 促进；建设“五大体系，必须同步深化“三集 工作。“五大 体系建设是对 业务流程的梳理和再造，目的是实现核心业务横向协同、纵向贯通，完善运营体 制机制，提高管理效率；而“三集”是对人、财、物核心资源的集约管理和优化 配置，目的是提高资源配置效率和效益。公司“三集五大 结构如图l 所示。 1 l j 人 一他一 o 图1 ：“三集五大”结构示意图 目前，我国电网的发展已进入了大电网互联、智能化电网、优化推进更大范 围内电力资源配置的新局面。在此背景下，电网规模将加速增长。作为电网建设 重要节点的变电站，随着其数量的快速增长，以往的变电运行管理模式已经不能 适应电网快速发展要求。未来我国电网运行管理模式既要吸收国内外电网运行管 毕北电力大学硕十学位论文 理高自动化的优点，同时又要结合国情。不同地区要建立适合本地区的电网运行 管理模式。现在国内地区调度运行模式已经成熟稳定，但面向变电监控的运行与 管理方式仍未定型，不同地区由于经济、电网等发展程度不同采取了不同的建设 与管理模式。变电运行目前主要存在3 种模式：传统模式：变电站分站监控与操 作；集控站模式：集控端设在多个中心变电站，实行分片控制；集中控制模式： 设立集控中心，其按作业半径分设若干实行少人值班的运行维护操作站。目前， 国家电网公司系统4 1 1 的变电站采用传统模式和集控站模式。这两种运行模式 存在投资大、运行成本高、利用率低等问题，难以适应当前变电站不断增加、电 网快速发展的要求，与电网集约化管理模式的矛盾日益突出。本文正是通过对现 有电网管控问题的分析，通过对国内外不同电网管理模式的比较，试图建立一种 新型的电网管控模式，即调控一体化管理模式，实现组织扁平化、管理专业化、 人员精干化、价值最大化，大力推动运行机制创新和生产组织模式重构；满足首 都电网“超稳定、高可靠供电要求；实现昌平电网的高效、精益管控；最终建 立以调控一体化为主要特征的电网大运行体系。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 发达国家电网运行管理模式 1 2 1 1 北美电网 在北美电网，与我国地级电网相当的电力公司或供电公司基本上均采用了调 控一体的运行管理模式，与我国区域或省级电网相当的电网的调度机构主要实现 的是调度决策职能，一般不直接控制输变电设备。 以p j m 市场为例，p j m 为全美最大的电力联营市场，运行全美最大的区域 电网，目前负责美国1 3 个州以及哥伦比亚特区电力系统的运行与管理【1 】。作为 区域性i s o ，p j m 负责集中调度美国目前最大、最复杂的电力控制区。p j m 控制 区人口占全美总人口的1 6 7 ( 约5 1 0 0 万人) ，装机容量为1 6 3 5 0 0m w ，输电线 路长达5 6 3 5 0 英里，0 8 年最大负荷达到1 3 0 3 0 0 m w ，与我国华东、华北区域电 网规模大致相当。 p j m 范围内各变电站基本上实现了无人化或少人化管理，有的站内只有 l q 名值守人员，部分变电站内则完全无人值班。在有人值守的变电站，值守 人员的职责一般也仅限于站内的安全值守，被称之为f a t 的职责，其中f ( f i l 也) 为火警；a ( a c c e s s ) 为进入；t ( t r o ii b l e ) 为报警。 1 2 1 2 英国国家电网公司 华北电力大学硕 ：学位论文 在英国，国家电网公司( n g 公司) 直接运维2 7 5 4 0 0 千伏架空线路1 4 l 万 公里，电缆线路6 6 0 公里、变电站3 4 1 座。n g 公司采用设备运维与调度管理合 一的大生产管理方式，实施电网调度与设备监控一体化的电网运行监控模式。电 力调度、电网监控和设备遥控操作均由调度员完成，拉合隔离开关、挂拆地线等 由设备维护人员现场操作。变电站全部实行无人值班，包括继电保护、通信、自 动化技术管理人员在内的运维人员平均人站比为2 6 人站左右【2 】。 1 2 1 3 澳大利亚越网公司 澳大利亚越网公司负责运维澳大利亚新南威尔士州输电网，现有1 3 2 - 5 0 0 千 伏变电站8 5 座，输电线路1 2 4 4 5 公里。电网运行管理由公司系统运行部负责， 设有一个全州电网控制中心和南部、北部、中部三个地区电网监控中心，州电网 监控中心主要负责电力调度、电能交易及运行方式调整，三个地区电网监控中心 负责电网和设备监视、遥控操作和事故处理等工作。变电站全部实现无人值班。 电网设备维护工作由公司电网部负责，设有南部、北部、中部三个分部，负责输 变电设备的巡视、现场倒闸操作及一、二次设备维修试验工作。大部分检修工作 委托专业化公司或制造厂家承担。从事电网运行监控和设备运维人员约2 1 0 人， 平均人站比约2 5 人站【3 l 。 1 2 1 4 发达国家电网企业在调度运行管理方面具有的特点 一是电网生产管理组织结构纵向层级少，横向融合好，在涉及系统安全与资 源优化配置的决策方面，如功率平衡、频率管理、稳定控制、市场交易等均由调 度的最高层级完成，在电网中实现能源资源优化配置的范围与统一调度的范围相 一致。 二是一次设备具有较高可靠性，人员素质、设备管理及监控水平较高，变 电站基本实现了无人化或少人化，在市场化的压力下，均采取了集中监控的模式， 但采取独立的集控模式或调控合一模式，主要由调度的地位所决定。 三是在市场发育成熟、电网规模较大的电网，其高层级调度业务管理侧重于 电网运行可靠性、市场运营、电网规划和信息保障等主要职能，以业务流程为导 向，部门功能设置全面，分工细致、明确，突出调度的核心业务。 四是调度支撑手段完备，通信、自动化技术先进，通信、自动化对调度核心 业务进行强有力的支撑。设备管理规范，在设备检修等环节实现了专业化的运行 维护模式。 国外先进电网的运行管理模式为我国“大运行”体系的构建提供了宝贵的实 践经验，但由于国外电网调度运行体系与我国的实际情况存在较大差异，我国“大 运行 体系的构建应在借鉴国外先进电网调度运行管理模式的同时，充分考虑我 国电网调度体系的特殊性，以制订适合于我国电网实际的“大运行 体系。 华北电力大学硕 ：学位论文 1 2 2 国内电网运行现状 电网运行是以输变电设备运行为基础、联系发电和用电设备运行、实时调度 电能安全经济高效生产、传输和消纳的网络系统工程，是公司的核心业务。长期 以来，我国电网运行分为调度运行和设备运行两个层面管理。在相当一段时期， 由于设备水平与技术条件的限制，输变电设备的监视、控制、操作与维护和设备 的大修、技改等工作属于劳动密集型工作，公司在设备运行中投入了大量的物力、 财力、人力。调度运行在跨区电网联系相对薄弱的时期，主要承担了局部电网的 电力平衡与调管范围内发、输、变电设备的调度职能。 随着生产力的发展，设备制造工艺不断进步，自动化水平不断提升，促使设 备运行由劳动密集型向集约化转变；电网不断壮大，网间联系更加紧密，电网服 务于国家能源发展战略，服务于国民经济发展转型，服务于跨大区发用电客户需 要的责任显著增大，迫切要求电网运行由侧重于输变电设备的管理转变为更加关 注网络的管理，增强资源配置能力，提升公司运营核心竞争力。 1 2 2 1 电网发展情况 ( 1 ) 电网设备规模大幅增长 截至2 0 0 9 年底，国家电网公司营业区内共有1 1 0 ( 6 6 ) 千伏以上变电站1 2 ， 1 0 7 座，变电容量达1 8 亿千伏安；输电线路长度达6 0 万公里。与2 0 0 3 年相比， 国家电网公司营业区内6 6 千伏及以上变电站数量增长了4 4 ，输电线路长度以 及变压器、断路器数量翻了一番。电网拥有输变电容量和设备数量成倍增长，电 网设备运行管理的任务日益繁重。 ( 2 ) 电网结构不断完善提升 2 0 0 9 年，跨地区输电通道规模4 3 2 1 万千瓦，国家电力市场交易电量2 9 4 4 亿千瓦时，分别比2 0 0 6 年( 2 4 8 6 万千瓦、11 9 2 1 8 亿千瓦时) 增长7 3 8 、1 4 7 。目前，特高压交流试验示范工程安全运行，特高压直流示范工程开始调试运 行，公司经营电网进入特高压为骨干网架、各级电压电网协调发展新阶段，电网 呈团状结构替代了链式结构，各级电网运行业务耦合度提高，远距离大范围大规 模配置资源的功能显著增强，相应运行管理在大电网安全运营的调控作用和责任 日益加大。 ( 3 ) 并网电源加快调整发展 截至2 0 0 9 年底，接入国家电网公司经营电网发电装机容量总计6 4 ，7 1 0 万 千瓦，与2 0 0 6 年相比增长5 0 。并网电源规模持续较快增长，电源结构同步加 快调整。在我国电源的主要结构火电机组继续向大容量、高参数、环保型方向调 整的同时，以风电为主的清洁能源呈现迅猛发展势头。2 0 0 6 年以来国家电网公 华北电力大学硕十学位论义 司经营电网接入风电装机容量连年翻番，2 0 0 9 年新增风电容量8 0 0 力千瓦以上， 年末风电容量达1 7 0 0 万千瓦。清洁能源的并网消纳成为电网运行的重大课题。 ( 4 ) 电网设备及技术手段不断发展 一是电网设备水平显著提高。2 0 0 9 年，国家电网公司营业区内1 1 0 ( 6 6 ) 及以 上变压器、断路器可用系数为9 9 9 3 7 、9 9 9 6 5 ，分别比2 0 0 5 年提高了0 2 2 8 、 0 1 8 9 个百分点。设备事故从2 0 0 3 年的3 4 1 起下降到2 0 0 9 年的2 7 起，降幅达 9 2 ，电网设备运行可靠性得到持续改善。1 1 0 ( 6 6 ) 千伏及以上断路器无油化率达 到9 5 、组合化率达到1 8 ，继电保护微机化率达到9 8 ，运行设备现场维护 工作量大大减少。变电站综合自动化率达到8 2 ，大部分变电站具备了遥控、 遥信、遥测、遥调等功能，计算机网络、光纤通信和可视化技术广泛应用，设备 自动化技术手段快速提升，技术水平大幅提高。 二是调度技术支持系统水平显著提高。目前省级以上调度都配备了完整的调 度自动化系统，主要包括能量管理( e m s ) 、调度管理( o m s ) 、w a m s 、动态 预警、调度员模拟仿真( d t s ) 等众多应用系统，同时部分网省调度已具备备用 的调度技术支持系统，并开始了调度自动化系统与监控系统一体化建设并得到应 用。 电网设备水平与调度技术支持系统水平的不断提高，为电网安全可靠运行提 供了良好的物质基础，为进一步提升电网集约化管理水平创造了有力条件。 1 2 2 2 运行管理情况 ( 1 ) 调度运行管理模式 我国调度运行遵循“统一调度、分级管理”的原则，由调度机构实施电网运 行调度，由各级调度机构和电网内发电厂、变电站的运行值班单位构成的调度系 统共同保障电网的安全、优质、经济运行。统一调度，是我国调度运行的重要特 征，是电网优化运行的基础，为电网的安全运行提供了可靠保障。 依据电网调度管理条例，公司设立五级调度机构，现有国调和5 个网调、 2 5 个省调、3 0 9 个地调、1 4 0 8 个县调。各级调度机构在坚持统一调度的基础上， 采用分层分区的运行控制模式，即基本上按电压等级划分电网结构层级、以行政 经济区域划分电网调度运行平衡区域。 ( 2 ) 输变电设备运行管理模式 目前，公司主要采用输变电设备运检合一的传统生产管理模式，生产部门组 织相关生产单位开展输变电设备的运行和检修管理。输变电设备运行工作主要包 括运行设备的监视、控制、操作和维护，由变电站的运行值班人员与专业生产运 行队伍分工负责。 公司5 0 0 ( 3 3 0 ) 千伏以上变电设备运行检修分专业化管理与属地化管理两种 模式，分属这两种模式的网、省公司比例相近。2 2 0 千伏及以下输变电设备运行 华北电力大学硕七学位论文 检修主要由地市和县公司实行属地化管理，其中北京、上海和甘肃三地由省( 直 辖市) 公司实行专业化管理。配网分别归口于生产、营销、农电部门，由地市公 司和县公司实行属地化管理。 近年来，随着设备自动化水平的提高，变电设备运行管理逐步由传统的现场 值班方式向无人值班方式转变，并形成了四种主要的变电运行管理模式：现场值 班模式、集控站模式( 监控和操作合一) 、监控中心模式( 监控中心+ 运维操作队) 以及调控一体模式( 调控中心+ 运维操作队) 。目前，公司系统3 5 千伏及以上变 电站有2 0 的变电站采用传统的现场值班模式，6 采用少人值守模式，7 4 实 现了无人值班，其中3 3 0 干伏及以上变电站实现无人值班的仅占1 6 。 根据前期对公司系统部分单位的调研统计数据，传统现场值班模式人站比 为9 8 7 ，集控站模式为3 8 8 ，监控中心模式为3 1 9 。 1 2 2 3 电网运行面临的机遇和挑战 当前，电网发展进入了以特高压和智能化为重要特征、各级电网建设协调推 进的新阶段，公司发展进入了以集团化为重要特征、全面推进精益化管理的新时 期。面临新形势新任务，电网运行面临严峻挑战： 一是运行资源亟待整合。首先，技术支持系统需要整合。目前，受专业划分 和管理模式制约，大部分监控主站系统与调度自动化系统分开建设，或按集控站 数量分别建设小区域监控系统，不仅投资大、运行成本高而且利用率低。其次， 运行业务需要整合。近年来，电网装备水平和自动化程度不断提高，但电网运行 管理模式调整相对滞后。目前大部分单位采用调度运行和设备运行集控分设模 式，集约化程度低，造成管理和支持系统资源浪费，不符合公司集约化发展方向。 最后，运行人员需要整合。传统的变电运行管理模式，需要大量人力资源作为电 网发展的支撑。随着电网规模的快速增长，公司系统生产一线结构性缺员矛盾越 来越突出。在电网调度人员方面，按照国家电网公司供电企业劳动定员标准 测算，以江苏公司为例，全部地、县调调度机构定员应为3 2 0 1 人，缺员9 9 8 人， 缺员率达3 l 。在变电运行人员方面，公司目前实际变电运行人员5 8 2 万人， 若今后5 年变电站规模增加5 0 ，需新增变电运行人员2 9 l 万人。按照传统模 式配置运行人员，已难以为继，直接影响公司经营效益和劳动生产率的进一步提 高。 二是运行管理能力需要提升。首先，传统的运行管理模式难以适应电网快速 发展的需要，必须加快实施变电设备集中监控，推进调控合一，实现调度运行与 设备运行的有效融合，提升调控大电网能力。其次，当前的调度运行管理在面对 远距离大范围大规模配置资源的情况时，显露出层级多、链条长、运行组织效率 低的问题，必须优化调度体系纵向层级，提高电网调度决策水平和各级调度协调 运作水平，提升调度一体化运作能力。再有，风电外送和消纳困难等问题越来越 华北电力大学硕卜学位论义 突出，必须积极适应新能源发展的要求，尽快建立新能源运行的有效科学机制， 提升新能源调度能力。最后，目前电网调度机构以职能为导向的专业组织设计方 式已不能满足大电网运行和新技术发展的需要，必须推进调度业务模式转型，以 流程为导向，优化各项运行业务，提升运行精益化管理能力。 同时，公司电网运行工作面临全新的变革机遇，主要体现在：一是电网的快 速发展和电源结构的深刻变化，为电网运行体系变革提供了强大的原始推动力。 二是公司“四化 建设和“两个转变”的持续推进为变革电网运行体系指明了方 向。三是电网装备设备水平、人员素质和技能水平、技术支撑能力不断提高，为 变革电网运行体系提供了保障。四是国内外已经开展的探索与实践，为构建“大 运行 体系提供了有益的参考。 电网运行是电力系统整体运营的枢纽，是公司核心的主营业务。做好当前电 网运行工作，挑战与机遇共存，必须创新电网运行的体制机制，积极构建全新的 运行体系。 1 3 本文的研究思路 本文将立足于昌平供电公司，通过对北京电网和昌平电网调度管理现状进 行深入研究，研究将包括电网调度、监视及控制安全管理流程，人力资源配置， 运行成本分析等内容。根据昌平地区未来电网发展规模，预测未来5 1 0 年电网 规模及设备健康水平，并提出昌平地区电网调度、监视及控制管理的解决方案， 在确保供电安全和稳定的前提下，为公司创造良好的经济效益和社会效益。本文 的工作主要有以下几方面： ( 1 ) 研究传统的电网运行管理模式、集控站管理模式、“调控一体化 模式， 在此基础上，分别就欧美发达国家的电网模式和国内电网管理模式进行比较，并 分析各种优缺点。 ( 2 ) 分析北京地区电网管理现状，展望北京电网管理模式的发展趋势，并 以昌平地区电网发展管理为主题，透彻分析昌平地区集控站管控模式的安全性及 经济性，对昌平地区电网实施调控一体化运行管理模式的必要性进行分析。 ( 3 ) 针对昌平地区电网“调控一体化 运行管理模式展开可行性分析，主 要包括电网调控安全性分析、可靠性分析和经济性分析，并确定电网“调控一体 化”运行管理模式设置的原则； ( 4 ) 昌平地区电网“调控一体化运行管理模式实施步骤及关键问题。 华北电力大学硕卜学位论文 第2 章电网运行管理模式研究 2 1 电网管理模式概述 目前，各种电网运行管理模式的区别主要集中在对于电网调度、监视、控制 三种职责的不同分工和组合上，并由此产生了不同的电网生产组织形式【3 】。 2 1 1 传统的电网运行管理模式 传统的电网运行管理模式即有人站值班模式，设立调度、运行两个专业部门， 调度部门负责电网整体的调度，发布调度指令，不承担实际的执行工作；运行部 f - j 且1 站内驻守的变电运行值班员接受调度的操作指令，负责设备的实际操作。电 网的监视也由运行部门负责，发现问题上报调度，由调度统一指挥处理。因此， 在人员设置上，每一座变电站均需要设置相应数量的变电运行值班员，2 4 小时 值班，随时准备接受调度指令，进行操作并负责监视。 目前，国内各级电力公司大都采用这种模式，这种管理模式的特点是劳动效 率低、生产管理环节复杂、人员利用率低、人为误操作风险较大和自动化水平不 高。随着电网规模的不断扩大，传统的电网管理模式已明显不适应电网形势的发 展。 2 1 2 集控站管理模式 集控站管理模式是调度部门职责不变，根据管辖无人值班变电站的地理位置 和变电站数量，划分区域由集控站对所辖无人值班变电站进行运行监视和遥控操 作，同时还负责所辖无人值班变电站的运行维护巡视，根据调度命令承担现场操 作和事故处理。集控站由变电运行工区管理。通过适当组合，将集控站人员分为 两部分，即监控人员、操作人员，使每名人员的工作相对专一，一般分为三个监 控班、三个操作队。监控人员负责集控站本部的运行管理，在监控系统中对各站 进行负荷情况监视、联络、接受调度命令，根据调度命令，完成对所辖各站断路 器、综自站保护的远方遥控操作，主变分头的遥调、电容器投切等操作。操作人 员负责所辖各站的运行管理，巡视所辖各站的现场设备，现场设备的倒闸操作和 办理检修、试验现场工作票的许可、终结手续。监控人员和操作人员在当值值长 的统一指挥下进行有关设备的事故及异常处理。 华北电力人学硕l ：学位论文 目前，国内各级电力公司大都开始向这种模式转变。这种模式在一定程度上 缓解了人员紧张的矛盾，简化了生产管理流程，提高了电网安全、经济运行水平， 但是集控站的建设需要大量的资金投入；机构、人员配置多，管理成本高；执行 环节多、过程复杂，事故处理协调、执行、处理时间较长，不利于事故的快速处 理和恢复供电等问题逐渐暴露出来。 2 1 3 “调控一体化”模式 由调度部门承担调度、监视的职责，同时在自动化系统功能允许范围内承担 一定的控制职责；现场人员仅负责有限操作的模式。目前，在欧美等发达国家均 采用这种模式。在国内，部分电网管理水平、自动化水平较为先进的地区开始实 践这种模式，但又与国外模式有所区别。区别主要集中在控制职责的划分和运行 部门的职责设定上【4 1 。 欧美发达国家的模式较为简单，调度统一负责调度、监视和断路器的控制， 运行部门只负责隔离开关、地线的操作和设备维护。故严格来说，这里的“运行 部门”很大程度承担的是国内检修人员承担的职责【9 】。 国内出现的“调控一体化 模式形式较多，但大体上都是调度职责不变，成 立集中监控部门负责监视和特定条件下的断路器控制，保留操作队，负责现场的 正常倒闸操作【5 l 。实施电网“调控一体化 管理模式后，电网调控中心可以及时、 全面、准确地掌控电网运行情况，为快速判断、处理提供了条件，电网安全、稳 定、经济运行的可控度得以提高。在调控业务范围内，根据指定目的状态即可自 动完成运行方式变更；开关、闸刀等一次设备遥控，以及投退软压板、定值区切 换、保护电源投退等二次设备遥控均可通过程序化操作来实现，可有效防止误操 作，并大大缩短设备停役时间。同时扁平化的组织结构意味着生产管理环节的大 大简化，也将极大提高事故处理效率和日常操作效率，提高了电网的安全性，并 有利于变电运行人员的统筹调配，最终达到减员增效。 2 2 电网调控一体化运行管理模式分析 2 2 1 调度、监视、控制由调度部门承担的模式 这种模式下，调度、监视和控制职责均由调度部门集中承担，仅有拉、合隔 离开关，挂、拆地线等远方不能控制的设备操作交由设备维护部门人员操作，如 新加坡、英国、德国等欧美国家均采用此种形式。 以英国为例，英国电网设有国家电网公司调度中心( 即系统控制中心) 、地 华北电力大学硕十学位论文 区输电网运行控制中心和配电网运行控制中心三级调度机构，各级运行控制中心 分别隶属于各自公司的运行部管理【1 0 i 。运行控制中心的主要职责是：安全监控、 停复役操作( 包括事故处理) 、检修维护( 包括抢修) 安排、制定运行规则确保 供电安全和质量、建立激励机制保证短期备用容量储备。 英国的调度值班人员构成和国内不同，其值班人员包括两部分，一部分是单 纯的值班人员，只负责发现信号和执行操作，数量较少；另一部分则是水平很高 的各专业工程师，负责对信号及电网事件进行分析，并提出处理措施。这种人员 构成，强有力的保证了集中调度、监视、操作的稳定运行。 可以看出，英国电网管理机构中的控制中心实际上担负着电网调度、监视和 控制的全部职责。 这种模式的优势在于【2 3 】： ( 1 ) 职责划分比较清晰，易于规范管理； ( 2 ) 电网运行高度集中，对于网内各种异常、事故反应快、处理快； ( 3 ) 人员利用率高，仅设置少量人员进行电网运行管理，其他人员则可以 全部投入设备维护或其他工作； 这种模式的缺点在于【2 4 】： ( 1 ) 职责划分与国内体制差异过大。这种划分在国内需要突破大量的管理 规定，其变化带来的管理调整代价很大。 ( 2 ) 电网运行高度集中，这对于调度人员来说，责任、压力成倍增大，整 个电网的异常、事故的发现、处理均要由当值的几个人来动手处理，在电网事故 频繁发生或规模较大时，很容易造成人手紧张而导致处理失误。 ( 3 ) 电网运行高度集中，危险也就高度集中。整个电网运行控制集中在一 个地点、一个系统、几个人，则当该地点、系统、人员出现问题将会直接影响整 个电网的安全稳定运行。 ( 4 ) 对于人员素质要求很高，人员的培养和锻炼难度很大，时间也相对较 长，能够胜任这种模式下调度值班工作的人员接近“职业调度员 的概念。 ( 5 ) 该模式对于自动化系统的要求很高，这种要求是多方面、全方位的， 比如信息的容量、系统的稳定性、可靠性、易用性等等，其中任何一个方面都将 或多或少的影响电网的安全稳定运行。 ( 6 ) 该模式对设备质量要求很高。由于调度集中承担全网的调度、监视、 控制，当设备水平较差，频繁故障，当值的少量人员将无法应付大量异常抢修的 工作。 华北电力人学硕f ：学位论文 2 2 2 成立单独的集中监视、控制部门的模式 这种模式是在区域电网层面成立电网控制中心，建立以电网1 1 0 k v ( 或者 2 2 0 k v ) 及以上变电站为调控对象，以调、控一体化自动化系统为工作平台，以 电网标准化管理和集约化操作为工作模式，融电网设备集中监视、远方设备遥控 操作、设备状态实时调整等主要功能为一体的新型电网集中运行管理模式。国内 广州、苏州等地区均采用此种模式【6 】。 以苏卅i 为例，苏州电网就属于集中监控、分散操作的典型模式。苏州电网按 大区分别建设一套监控( 系统) 中心主站，按地域设置几个操作队。监控中心负 责监盘和远程单一开关操作( 部分新建变电站可操作刀闸) ，操作队负责所辖变 电站的巡视、操作，特殊情况也可进行监盘工作。广州电网采用的模式主要为： 调度自动化s c a d a 系统和集控系统共用调度自动化s c a d a 主站系统，集中调 度、分区监控、多点操作。主要机构设置、职责划分与苏州相仿。 此模式的优势在于【7 l ： ( 1 ) 在国内集控站管理模式的基础上发展而来，具有一定的继承性，易于 在现有模式下实现； ( 2 ) 各种规章制度变化比较小，生产流程易于组织，有利于生产关系的平 稳过渡； ( 3 ) 全网集中监视、控制，与集控站模式相比，更加提高了人员的利用率； ( 4 ) 回避了系统、通道、通信设备的重复建设，节省了资金； ( 5 ) 对人员的要求适中，现有人员经过短时间的培训可以达到要求。 该种模式的缺点在于： ( 1 ) 由于调度、控制人员的合并不彻底，工作效率仍然存在一定的提升空 间； ( 2 ) 由于集中监控部门控制功能、范围、职责有限，仍然需要保留操作队 负责日常的倒闸操作，所以没有从根本上解放操作队的人员； 根据以上分析可以看出，这种模式严格意义上并不能称为“调控一体化 ， 实际上是调度、监控各自集中的一种模式。 2 2 3 实施“调控一体化”运行电网管理模式的要求 目前，国内外各种“调控一体化 模式仍然存在很多种细节不同的具体形式， 但主要区别仍然集中在调度、监视、控制的职责划分上【8 】。 这种不同是建立在各自不同的设备状况、人员素质、管理水平等实际情况之 上的，也就是说采用何种模式应与电网的设备状况、人员素质、管理水平相适应， 华北电力大学硕 ：学位论文 其效果应充分满足以f 要求： ( 1 ) 新的电网管理模式必须最大程度的发挥人力资源利用率，满足未来电 网运行管控的需要： ( 2 ) 建立新的电网管控模式必须充分利用有限的资金，不做重复建设，并 能在尽量少的投入下产生尽量多的效益； ( 3 ) 新的电网管控模式不能降低电网的安全性和可靠性水平，应至少保持 现有水平或者提高电网的安全、可靠水平； ( 4 ) 新的电网管控模式应能满足对于电网事故快速处理的要求，尽量缩短 恢复送电的时间。 华北电力大学硕卜学位论文 第3 章北京电网调控一体化运行管理模式及实施方 案 3 1 北京电网运行管理模式的现状 北京电网主网( 2 2 0 k v 及以上电网) 由网调、市调调度，调度只负责调度业 务；2 2 0 k v 及以上变电站共5 2 座，由变电公司下属4 个运行管理处运行维护。 其中仍有1 1 座有人站，8 座集控站，管理1 6 座无人站，余下2 5 座无人站接入 新成立的北京电网控制中心集中监控。北京电网配网( 1 1 0 k v 及以下电网) 由市 调、区调调度，变电站管理均采用集控站管理模式，或者是集中监控加操作队的 方式。仅有个别变电站如前门等因特殊原因仍采用有人站值班模式。 以城区供电公司为例，城区供电公司设一个运行工区管辖2 5 座变电站，其 中3 5 千伏站1 座，1 1 0 千伏站2 3 座，前门、天坛两座1 1 0 千伏变电站为有人值 班站，前门站现有7 名运行人员，天坛站有6 名运行人员；其它2 2 座变电站为 无人值班站，分属东单、牛街两个集控站管理。东单集控站现有运行人员2 4 名， 管辖l o 座变电站，地铁3 群站( 1 0 千伏开闭站) 为少人值守，由东单集控站代管； 牛街集控站现有运行人员2 3 名，管辖1 2 座变电站。集控站实行操作、监控合一 模式，设站长、副站长、技术负责人各一名，下设三值，每值6 - 7 人。朝阳、 海淀、丰台等供电公司均采用此类管理方式。 以顺义供电公司为例，变电站由变电工区直接管理，设置操作班2 个、监控 班1 个，运行管理方式分为无人值班和少人值守。操作班2 个分为公司内操作班、 仓上操作班。公司内操作班设置于公司院内，共有运行人员7 名，其中班长一名； 仓上操作班设置于仓上变电站，共有运行人员6 名，其中班长一名。监控班设置 于公司院内，共有运行人员6 名，其中班长一名。这种模式实际上是监控、操作 各自集中单设机构的管理方式。石景山、门头沟、密云、怀柔等供电公司均采用 此类管理方式。 综上所述，可以看出北京电网目前处于集控站管控模式为主，个别站采用有 人值班，逐步向“调控一体化 管理模式转变的阶段。 华北电力人学硕卜学位论文 3 2 北京电网运行管理模式的发展趋势 3 2 1 原有管理模式存在的主要问题 ( 1 ) 集控站建设进度制约了变电站无人化推进速度。 ( 2 ) 集控站分散建设使监控系统、通信等相关设备投资、运行成本加大， 系统运行维护不便。 ( 3 ) 被控站归属调整时工作量较大。 ( 4 ) 机构、人员配置多，管理成本高，各站工作量不均衡时，人员无法整 体平衡，人员利用率低。 ( 5 ) 执行环节多、过程复杂，事故处理协调、执行、处理时间较长，不利 于事故的快速处理和恢复供电。 ( 6 ) 人员培训成本高，技能水平不均衡，整体水平不高。 3 2 2 解决原有管理模式问题的措施 有人值班的管理模式已经被证明不适合大规模电网运行管理，只适合特殊情 况下的特殊站点。同时，集控站管理模式虽然一定程度缓解了人员紧张与电网飞 速发展的矛盾，但是随着运行时间的积累，集控站模式也暴露出了大量其自身固 有的问题，比如电网故障快速恢复和决策流程相对复杂的矛盾；集控站建设成本 偏高和集约发展的矛盾等等。因此，有人站模式、集控站模式均不能满足现状和 未来电网发展的需要，未来北京电网管理模式的发展应采用效率更高的“调控一 体化”电网管理模式。 建立集调度、监视和控制功能于一体的电网运行管理机制，改变集控站分散 监控的变电站运行模式，实施变电站集中监控，并与调度机构进行整合；通过对 北京市调、区调两级调度、监控业务及其技术支持系统的有效整合，实