智能變電站順序控制技術(shù)應(yīng)用研究

毛志強，熊倩，李彬，鮑新，張德才

（國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，濟南250012）

智能變電站順序控制技術(shù)應(yīng)用研究

毛志強，熊倩，李彬，鮑新，張德才

（國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，濟南250012）

隨著智能化變電站的推廣，順序控制技術(shù)也得到了大量的應(yīng)用。針對順序控制技術(shù)的設(shè)備實際位置自動檢測功能、報警分析能力、遇障報警終止功能不完善問題，提出結(jié)合“人眼識別”裝置和電流測量的方法進行實際位置判別，并對順序控制操作票進行優(yōu)化處理以提高順序控制的靈活性。實踐證明效果良好，增加了順序控制技術(shù)的可靠性和實用性。

智能化變電站；順序控制技術(shù)；設(shè)備實際位置判別；報警分析；遇障終止

0 引言

倒閘操作是變電運維日常工作的重點也是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，如何避免人為原因引起的誤操作一直以來是運維人員必須要解決的課題。

順序控制實現(xiàn)倒閘操作的一鍵啟動［1］，最大限度地避免了倒閘操作過程中的人工干預(yù)，但在倒閘操作中各步驟之間的相互判別驗證仍然不能夠滿足雙重判別條件，限制了順序控制在現(xiàn)場的應(yīng)用。為了保證順序控制每一步操作的雙重判別條件，利用“人眼識別”技術(shù)、二次設(shè)備通信條件判斷、電流測量判據(jù)等手段增加順序控制的第二種判據(jù)。同時，對順序控制操作票的執(zhí)行過程進行了相應(yīng)優(yōu)化，進一步提高順序控制技術(shù)的可靠性。

1 順序控制基本功能要求

所謂順序控制是指通過自動化系統(tǒng)的單個操作命令，根據(jù)預(yù)先規(guī)定的倒閘操作邏輯和電氣設(shè)備所設(shè)置的正確的五防閉鎖規(guī)則，自動完成一系列電氣設(shè)備倒閘操作，最終改變系統(tǒng)運行狀態(tài)的過程［2］。通過順序控制能夠?qū)崿F(xiàn)變電站電氣設(shè)備在運行、熱備用、冷備用、檢修等各種方式的自動轉(zhuǎn)換。

國家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》提出了對順序控制的功能要求［2］，即滿足無人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求；可接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和本地自動化系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后自動完成符合相關(guān)運行方式變化要求的設(shè)備控制；具備自動生成不同主接線和不同運行方式下典型操作流程的功能；具備投、退保護軟壓板功能；具備急停功能；可配備直觀圖形圖像界面，在站內(nèi)和遠端實現(xiàn)可視化操作。

為了保證順序控制的可靠性，使用間隔層設(shè)備與站控層順序控制操作服務(wù)器（模塊）共同完成順序控制操作功能［3-5］。將本間隔操作的所有順序控制操作票都寫入間隔層測控裝置或保護測控裝置中，所有間隔內(nèi)（單一間隔）的順序控制操作均由間隔層裝置負責(zé)實現(xiàn)，而順序控制操作中涉及跨間隔（各個間隔之間）的操作則由順序控制操作服務(wù)器（模塊）負責(zé)完成［6］。順序控制操作流程如圖1所示。

圖1 順序控制操作流程

2 順序控制技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

2.1 電氣設(shè)備實際位置的判定

現(xiàn)階段，順序控制操作所使用的電氣設(shè)備位置信息均根據(jù)設(shè)備的輔助接點上傳的位置信號來判定其實際位置。斷路器的實際位置狀態(tài)由其輔助接點通過測控裝置上送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)，隔離開關(guān)的防誤操作也是在其控制回路中串接斷路器的常開輔助接點來實現(xiàn)。當(dāng)斷路器執(zhí)行由運行轉(zhuǎn)為檢修的順序控制操作過程中，如果出現(xiàn)斷路器的“假分”狀態(tài)，即斷路器主觸頭未斷開而其輔助接點的位置繼電器放電向后臺監(jiān)控反饋信息為斷路器已斷開，則會導(dǎo)致帶電誤合接地開關(guān)的惡性誤操作事故［7-8］。

按照《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電部分）》要求，當(dāng)無法看到設(shè)備實際位置時，電氣設(shè)備的實際位置應(yīng)有兩個及以上的間接指示發(fā)生相應(yīng)（一致）變化，才可判定設(shè)備的實際狀態(tài)。

目前，缺少斷路器分合操作后判斷其實際位置的第二種判據(jù)是影響順序控制操作可靠性的主要制約因素。

2.2 保護和測控裝置通信中斷

一次設(shè)備以及二次保護裝置的壓板能夠遙控操作是實現(xiàn)順序控制操作的首要條件，但順序控制操作啟動之后的第一步是核對性模擬仿真預(yù)演，以判斷順序控制操作所需要執(zhí)行的步驟是否滿足預(yù)置的五防閉鎖條件和順序控制邏輯，并不進行保護和測控裝置通信狀態(tài)的判斷，如果在順序控制操作過程中由于通信中斷使設(shè)備遙控失敗，將造成順序控制操作的異常退出，降低了順序控制操作效率。

2.3 異常狀況退出

目前，順序控制的異常處理全靠人工干預(yù)，當(dāng)出現(xiàn)異常時，操作人員將順序控制模塊強制退出以保證操作的安全。由于順序控制模塊對操作過程中所發(fā)生的異?；蚴鹿蕸]有判斷能力，導(dǎo)致在操作過程中無法做出快速響應(yīng)。因此，通過相關(guān)技術(shù)手段增加順序控制對異常或事故的判斷能力，可以增強順序控制的實用性。

2.4 典型順序控制操作票的靈活性

由于順序控制的典型操作票是固化到順序控制模塊當(dāng)中的，在使用時直接調(diào)用不再填寫操作票。在執(zhí)行某些操作時，可能不用執(zhí)行整張順序控制票的全部內(nèi)容，只需要執(zhí)行其中的幾步或部分操作，但由于投入使用后的順序控制操作典型票無法修改或重新填寫，降低了順序控制操作的實用性和靈活性。

3 順序控制技術(shù)優(yōu)化方案

3.1 電氣設(shè)備實際位置的第二種判據(jù)

斷路器分合之后，線路負荷電流的突然變化是最直接的電氣量判據(jù)，根據(jù)變化率設(shè)置順序控制的判斷條件完全可以滿足設(shè)備實際位置判斷的需要［9-11］。

斷路器分閘時，線路負荷電流由一定的數(shù)值變?yōu)?；斷路器合閘時，線路負荷電流由0變?yōu)橐欢ǖ臄?shù)值，再加上現(xiàn)有斷路器輔助接點所反饋的斷路器實際位置信息就可以判定斷路器的實際位置，具體方案如下。

方案一：使用電流作為第二種判據(jù)。一般情況下，電氣設(shè)備在未通電時，保護和測控裝置讀取的電壓電流值也不為零，但數(shù)值非常小一般在0.005 A以下，因此并不影響電流數(shù)值的判斷。假設(shè)整定正序電流值為I1，順序控制模塊判斷斷路器已合閘的條件為

順序控制模塊判斷斷路器已分閘的條件為

方案二：使用電流變化率作為第二種判據(jù)。順序控制模塊判斷斷路器已合閘的條件為

順序控制模塊判斷斷路器已分閘的條件為

式中：ΔI1為整定值，根據(jù)工程需要由工作人員設(shè)定。

3.2 電氣設(shè)備實際位置的“人眼識別”

以上第二種判據(jù)的獲取方案只能解決斷路器的實際位置判斷，仍然無法有效解決隔離開關(guān)的位置判斷問題。而且當(dāng)線路空載或負荷電流較?。?～10 A）時，斷路器的位置判斷也不準(zhǔn)確。為此，介紹另外一種方案—“人眼識別”。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展“人眼識別”裝置得到廣泛應(yīng)用，利用攝像頭自動讀取設(shè)備的實際位置，經(jīng)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換后上傳至順序控制模塊，解決了設(shè)備的實際位置讀取問題?！叭搜圩R別”裝置整體構(gòu)成方案如圖2所示。

圖2 “人眼識別”裝置整體構(gòu)成方案

利用攝像采集模塊讀取電氣設(shè)備的實際位置指示，經(jīng)通信傳輸模塊上傳至分析顯示模塊，經(jīng)分析后確定電氣設(shè)備的實際位置，并通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器將電氣設(shè)備實際位置傳輸至順序控制模塊作為順序控制的電氣設(shè)備實際位置的判據(jù)。

利用上述系統(tǒng)，可以完全解決順序控制系統(tǒng)的電氣設(shè)備實際位置讀取問題，極大提高了順序控制的實用性。

3.3 保護測控裝置通信狀態(tài)的判斷

為解決由于保護測控裝置通信中斷帶來的問題，在工程實際應(yīng)用中順序控制模塊啟動后的第一步為核對性模擬仿真預(yù)演，在仿真預(yù)演的同時讀取操作中所涉及的保護、測控、交換機等設(shè)備的通信狀態(tài)信息；第二步設(shè)置對所有涉及二次設(shè)備的通信狀態(tài)判斷條件，當(dāng)設(shè)備判定操作所設(shè)計的二次設(shè)備通信狀態(tài)良好后轉(zhuǎn)入后續(xù)操作。

3.4 順序控制操作的異常退出問題修正

操作過程中出現(xiàn)異常時，如果能及時終止順序控制將極大提高順序控制的實用性，濟南供電公司采取了兩種方案以避免事故或異常狀態(tài)下的順序控制操作。

方案一：根據(jù)運行經(jīng)驗，在比較重要的操作之后設(shè)置暫停，當(dāng)順序控制執(zhí)行完該步操作后系統(tǒng)將自動暫停，以保證運維人員有足夠檢查和確認設(shè)備狀態(tài)的時間。如圖3所示，在第3步和第5步操作之后增加了暫停標(biāo)志，即順序控制系統(tǒng)在執(zhí)行完該步操作之后系統(tǒng)暫停，等待操作人員確認設(shè)備狀態(tài)后由操作人員決定是否進行后續(xù)操作，有助于順序控制操作后的設(shè)備狀態(tài)檢查，能夠保證操作的安全性。

圖3 順序控制系統(tǒng)暫停標(biāo)志

方案二：在順序控制系統(tǒng)中設(shè)定“敏感字”。順序控制系統(tǒng)實時讀取設(shè)備的遙信報文信息，當(dāng)報文中出現(xiàn)“事故總”、“異?！?、“跳閘”等信息時順序控制模塊自動終止當(dāng)前操作，并發(fā)出報警信息提示操作人員。

3.5 順序控制操作票的優(yōu)化

為解決順序控制操作票缺乏實用性和靈活性的問題，在實踐中采用屏蔽某些步驟并自動生成操作記錄的方法，如圖4所示。

圖4 順序控制操作票的在線刪除

當(dāng)某些步驟在操作中不需要執(zhí)行時，選中不需要執(zhí)行的步驟，并點擊“刪除步驟”，在執(zhí)行該順序控制操作票時就不再執(zhí)行該步驟。刪除操作并不會改變原有設(shè)定好的順序控制操作票，下次使用時仍是原有順序控制操作票。

對刪除操作增加日志記錄功能，詳細記錄何時由何人刪除的操作票編號及步驟、刪除后是否執(zhí)行該操作票、執(zhí)行是否成功等內(nèi)容。刪除步驟后有預(yù)演記錄，刪除步驟后未執(zhí)行操作退出順序控制票也有記錄，如圖5所示。

圖5 順序控制操作票的執(zhí)行記錄

4 結(jié)語

2015年8月至今，在220kV清照變電站和220 kV茂李變電站的投運過程中使用順序控制操作技術(shù)進行送電操作，解決了電氣設(shè)備實際位置的判定不準(zhǔn)確、保護和測控裝置通信易中斷、易出現(xiàn)異常情況退出及靈活性不足的問題，實踐效果良好。

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Application Research on Intelligent Substation Sequence Control Technology

MAO Zhiqiang，XIONG Qian，LI Bin，BAO Xin，ZHANG Decai
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

With the gradual popularization of the intelligent substation，the sequence control technology has been widely used. Aiming at imperfect problems such as the automatic detection of the actual location of equipment，alarm analysis and fault termination of the sequence control technology，a method combined with human eyes recognition and current measurement is proposed.In order to improve the flexibility of sequence control，the sequence control operation ticket is optimized.Practice shows that it has good effects，which can increase the reliability and practicability of the sequence control technology.

intelligent substation；sequence control technology；actual location of equipment；alarm analysis；fault termination

TM63

A

1007－9904（2016）12－0025－04

2016-06-30

毛志強（1988），男，工程師，從事電力設(shè)備運維和狀態(tài)檢修工作。