一鍵順控技術在變電站中的應用研究與分析

趙 科，秦 超，熊 坤，王澤朗，傅興強

（云南電網(wǎng)有限責任公司 曲靖供電局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

變電站一鍵順控是指利用變電站監(jiān)控系統(tǒng)中的程序化控制模塊描述變電站傳統(tǒng)操作票。結(jié)合完善的防誤操作閉鎖邏輯，通過變電站自動化系統(tǒng)服務器、測控裝置以及通信裝置等進行變電站電氣一次和二次設備的自動控制，從而實現(xiàn)對應間隔設備的倒閘操作，是目前較為先進的操作方式[1]。順控技術依托可靠的一次設備和監(jiān)控系統(tǒng)，能夠逐項執(zhí)行設定任務，減少人工執(zhí)行、監(jiān)護以及確認等一系列操作流程，同時也減少人員在行走路徑上花費的時間，顯著提升了倒閘作業(yè)的效率，極大地避免和降低了因人為因素造成操作失誤的可能性[2]。

1 變電站一鍵順控架構(gòu)

1.1 變電站一鍵順控系統(tǒng)架構(gòu)設計

在變電站設有監(jiān)控主機、獨立智能防誤主機以及智能遠動機，通過站控層網(wǎng)絡與保護測控等裝置進行連接。其中，監(jiān)控主機能實現(xiàn)一鍵順控功能并且內(nèi)置一套五防邏輯[3]。變電站內(nèi)能夠通過監(jiān)控主機完成一鍵順控操作，調(diào)度端通過智能遠動機完成一鍵順控操作，整體的系統(tǒng)架構(gòu)設計如圖1所示。

圖1 變電站一鍵順控系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2 雙套五防邏輯校驗

智能防誤主機能夠監(jiān)測變電站站內(nèi)的空氣開關狀態(tài)、壓板狀態(tài)以及網(wǎng)門狀態(tài)等實時信息，并可以根據(jù)需要將相關設備的狀態(tài)加入到五防校驗邏輯中。其與監(jiān)控主機之間的通信通過站控層網(wǎng)絡實現(xiàn)。當進入一鍵順控操作預演時，全部的操作步驟不但需要經(jīng)過內(nèi)置五防邏輯進行校驗，同時還需要經(jīng)過智能防誤主機進行防誤校驗，從而實現(xiàn)一鍵順控雙套五防邏輯校驗的功能。校驗通過后可進入一鍵順控操作的執(zhí)行過程，當其中一套五防邏輯校驗不通過時，終止操作預演并提示相關錯誤信息[4]。一鍵順控操作過程中雙套五防邏輯校驗過程如圖2所示。

圖2 雙套五防邏輯校驗過程

2 一鍵順控關鍵技術探討

為滿足一鍵順控操作的要求，需要著重解決如下4個問題。

2.1 斷路器位置雙確認問題

對于斷路器位置的雙確認，可采用已有的采集量進行判別。斷路器若滿足雙確認條件，其位置確認應采用“位置遙信+遙測”為判據(jù)。其中，位置遙信作為主要判據(jù)，采用分/合雙位置輔助接點，分相斷路器遙信量則采用分相位置輔助接點。遙測量提供輔助判據(jù)，可采用本間隔三相電流或三相電壓。無法采用三相電流和電壓時，應增加三相帶電顯示裝置，采用三相帶電顯示裝置信號作為輔助判據(jù)。斷路器分閘位置確認邏輯如圖3所示，斷路器合閘位置確認邏輯如圖4所示。

圖3 斷路器分閘位置確認邏輯圖

2.2 隔離開關位置雙確認問題

隔離開關除了使用位置遙信進行判別外，還應增加輔助設備來進行判別。常見的是采用姿態(tài)傳感器位置遙信或利用監(jiān)控系統(tǒng)進行圖像識別分析來實現(xiàn)。主要判據(jù)采用的是輔助開關接點位置，同時采用分/合雙位置輔助開關接點[5]。隔離開關分閘位置確認邏輯如圖5所示，隔離開關合閘位置確認邏輯圖6所示。

圖4 斷路器合閘位置確認邏輯圖

圖5 隔離開關分閘位置確認邏輯圖

圖6 隔離開關合閘位置確認邏輯圖

2.3 手車式斷路器底盤電動操作問題

傳統(tǒng)的高壓開關柜需要人工操作才能將斷路器手車由工作位置搖至試驗位置，或從試驗位置搖至工作位置，很顯然無法滿足一鍵順控的要求。因此，需改造斷路器手車。在手車底盤上增加電動機和傳動模塊，并增加控制模塊正反轉(zhuǎn)控制電動機從而達到一鍵順控的要求。在底盤改造過程中，當電動機和傳動部件等元器件損壞后需要人工進行干預。此時人工干預不能影響電動機的控制回路，因此可增加離合器來保證電動操作和手動操作的相互獨立[6]。

2.4 開關柜接地開關電動操作問題

傳統(tǒng)的高壓開關柜接地開關通過人工操作實現(xiàn)分合閘操作。為了使一鍵順控操作能夠?qū)崿F(xiàn)線路檢修的目的，需要將接地開關原有的手動操作改為電動操作，為此需要增加接地開關電動機和電動機控制模塊。通過控制模塊控制電動機的正反轉(zhuǎn)從而達到接地開關分合閘的目的。

3 一鍵順控功能實現(xiàn)

3.1 一鍵順控設備狀態(tài)

設備狀態(tài)是根據(jù)設備位置、操作/儲能空氣開關位置、儲能狀態(tài)以及保護狀態(tài)等信息來定義的。其是一鍵順控操作的必要條件，只有定義了設備狀態(tài)，才能編寫一鍵順控操作票，同時才能選擇設備的目標狀態(tài)，并調(diào)取相應的一鍵順控操作票進行操作。在一鍵順控過程中，設備狀態(tài)可以根據(jù)一次設備和二次設備所處的狀態(tài)分為運行狀態(tài)、熱備用狀態(tài)、冷備用狀態(tài)及檢修狀態(tài)。其中，檢修狀態(tài)又可分為斷路器檢修狀態(tài)和線路檢修狀態(tài)等。

3.2 一鍵順控操作票

一鍵順控操作票是指存儲在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中用于一鍵順控的操作序列，包括操作對象、當前設備所處狀態(tài)、設備目標狀態(tài)、操作任務名稱、操作項目、操作執(zhí)行條件以及操作確認條件等內(nèi)容。一鍵順控操作票包括一次操作票和二次操作票。其中，一次操作票用于對一次設備和涉及到一次設備操作的二次設備進行操作，二次操作票用于對保護裝置和測控裝置的壓板投退及定值區(qū)切換等純二次設備的操作。

3.3 一鍵順控操作過程

在一次設備及相應的二次設備改造完成，并完成設備狀態(tài)定義和一鍵順控操作票編制后，即可進行一鍵順控操作試驗。實現(xiàn)變電站一鍵順控操作首先需要進行一鍵順控操作票的調(diào)取，調(diào)度端根據(jù)操作任務調(diào)取操作票，然后等待執(zhí)行預演的命令，同時調(diào)度端會根據(jù)閉鎖信號判定是否滿足操作條件。當滿足無閉鎖信號時開始進行預演操作，并返回每一步預演的結(jié)果。如果某一個操作項不滿足操作條件，則返回預演失敗的報文，并顯示預演失敗的操作項和失敗原因，然后退出預演流程。預演成功后，即可進行一鍵順控操作。此時調(diào)度端下發(fā)操作執(zhí)行命令，站端在接收到執(zhí)行命令后進行一鍵順控操作。在操作執(zhí)行過程中，每一項操作結(jié)束后應向調(diào)度端返回操作執(zhí)行成功的報文，直至操作結(jié)束。若在執(zhí)行過程中出現(xiàn)異常情況導致操作項目無法執(zhí)行，站端應向調(diào)度端返回執(zhí)行失敗的操作項目和失敗原因等信息，并退出一鍵順控操作流程[7]。

4 可能存在的問題及改進建議

4.1 空氣開關相關問題

傳統(tǒng)的操作票中有部分涉及空氣開關的操作。例如，線路轉(zhuǎn)檢修時需要將本間隔斷路器的控制電源和儲能電源斷開的同時，也需要將線路電壓互感器二次側(cè)空氣開關斷開。為滿足一鍵順控的操作要求，需要將操作過程中需要進行操作的空氣開關更換為具有遙控功能的空氣開關。

在線路轉(zhuǎn)檢修過程中，需要判定高壓側(cè)電壓。此時如果二次側(cè)空氣開關跳閘，那么會造成在線路帶電的情況下依然滿足一鍵順控操作票的線路無壓判據(jù)。為此本文提出了兩種解決方式，一種是將線路電壓互感器二次側(cè)空氣開關的位置接點串接到接地開關控制回路中，當空氣開關跳閘后斷開接地開關操作回路。另一種是將線路電壓互感器二次側(cè)空氣開關的位置接點作為遙信量進行采集，并作為一鍵順控操作票接地開關合閘的執(zhí)行條件，從而解決因空氣開關跳閘造成電壓判據(jù)滿足接地開關合閘條件的問題。

4.2 高壓開關柜出線無電壓互感器的問題

高壓開關柜出線一般是不裝設電壓互感器的，因此在操作線路轉(zhuǎn)檢修的時候，不能通過判定二次側(cè)電壓來確定線路是否帶電。為了實現(xiàn)驗電的需要，可以在線路側(cè)裝設帶電顯示裝置來進行間接驗電。針對接地開關的操作判據(jù)問題，本文提出了兩種解決方式。一種是將帶電顯示器的輸出接點串接到接地開關的控制回路中，當線路帶電時，輸出節(jié)點打開從而斷開接地開關的操作回路。另一種則是將帶電顯示器的輸出接點作為遙信量進行采集，作為一鍵順控操作票接地開關合閘的執(zhí)行條件之一，從而解決高壓開關柜出線無電壓互感器導致無法進行電壓判別的問題。

4.3 遙控遙信增多的問題

針對一鍵順控技術的使用要求可以看到，增加了大量的空氣開關遙控和遙信回路以及各種傳感器的遙信回路。因此，本文對于解決一鍵順控技術使用過程中增加了大量遙控和遙信回路的問題，提出兩種解決方式。一種是按功能配置新的測控裝置，用于實現(xiàn)空氣開關的遙控和遙信，并采集傳感器和帶電顯示器等設備的輸出信號。另一種按間隔配置，增加相應間隔測控裝置的開入開出接點，實現(xiàn)相應間隔空氣開關的遙控和遙信功能并接收傳感器和帶電顯示器等設備的遙信信號。二次設計部分會因選用不同的解決方式而產(chǎn)生較大的區(qū)別，因此在設計之初應綜合考慮，采用合適的方式來解決遙控遙信增多的問題。

5 結(jié) 論

一鍵順控操作是變電站倒閘操作的發(fā)展趨勢，具有巨大的技術優(yōu)勢。本文探討了一鍵順控關鍵技術和工程實施過程中可能遇到的相關問題，并提出了相應的解決方案，旨在為今后一鍵順控技術的應用提供參考。