智能調度的設備可視化及遠方操作分析

李鑫婧，王哲，楊俊

(國網湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙410015)

智能調度的設備可視化及遠方操作分析

Analysis of visualized equipment and remote operation for smart power grid dispatching

李鑫婧，王哲，楊俊

(國網湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙410015)

隨著電網規(guī)模的日益擴大，變電站數量迅速增加，有效提高調度端運行維護效率及突發(fā)事件的應急能力成為當務之急。文章結合變電站監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護二次系統(tǒng)的技術特點，就遠方智能調度操作的實現(xiàn)方式進行了研究，并就防誤及雙信息確認等關鍵技術問題提出了解決方案。

智能調度，遠方操作，雙信息確認

隨著電網的快速發(fā)展，如何進一步有效提高設備運行維護效率及突發(fā)事件的應急能力，已成為電力調度行業(yè)面臨的一項新課題。傳統(tǒng)方式一般只能對單個斷路器 (或隔離開關)進行遠方遙控操作，操作效率低下。如何高效、可靠地對電網一、二次設備開展全方位的調度遠方操作，充分提高電網設備性能和運行效率，成為提高電網調度智能化水平的一項重要任務，智能調度日益成為當前電網新技術發(fā)展的一個方向〔1〕。

1 現(xiàn)狀調查

調度遠方操作一般覆蓋調控主站、變電站和數據傳輸通道三部分內容。采用調度數據網作為調控主站和變電站之間的數據傳輸通道。目前，變電站一般采用DL/T634.5104規(guī)約 (以下稱104規(guī)約)實現(xiàn)與調度端的 “三遙”(遙控、遙信、遙測)通信，對站內設備狀態(tài)、開關量信息、保護信號、電流電壓數據等進行動態(tài)監(jiān)視，并通過對斷路器的遙控操作，實現(xiàn)斷路器的遠方分合，以及電網運行方式的轉換。其體系架構如圖1所示〔2〕。

當需要對變電站進行綜合倒閘操作，如將設備由運行轉冷備用 (檢修)，涉及對斷路器、隔離開關、保護功能投退的一系列操作，受現(xiàn)場技術條件限制，仍需依靠現(xiàn)場運行人員實地進行，依據調度指令逐項執(zhí)行，難以發(fā)揮調控遠程一體化操作優(yōu)勢。

圖1 調度遠方操作體系架構

2 實施方案

2.1 實現(xiàn)模式

為進一步提高調度智能化操作水平，一個可行的思路是在具備條件的變電站 (隔離開關需具備電操機構、保護裝置內相關軟壓板可作為遙信點上傳)對相關遠動機及保護設備進行程序升級〔3〕:

1)采用遠動規(guī)約的遙控業(yè)務實現(xiàn)繼電保護和安全自動裝置功能軟壓板遠方投退操作。

2)采用程序化順序控制倒閘程序，僅需通過單一操作指令，實現(xiàn)斷路器由一種狀態(tài)倒換為另一種狀態(tài)。

2.2 技術要點

1)操作位置實現(xiàn) “雙信息確認”。依據規(guī)程要求，繼電保護遠方操作后應有2個及以上的指示，且所有的指示均已同時發(fā)生對應變化，才能確認該設備已操作到位〔2〕。遠方操作必須滿足該項要求。本方案通過監(jiān)控端操作畫面圖形及遙信指示，以及現(xiàn)場裝置內相關功能充電狀態(tài)指示的上傳，實現(xiàn)對操作位置信號的 “雙確認”要求。

2)實現(xiàn)遠方程序化操作調度可視化，提高一次設備操作可控性。常規(guī)調度端程序化操作通過一鍵式操作，通過遠方遙控命令，調取變電站端就地程序化順控邏輯，經五防邏輯判斷無誤后，實現(xiàn)遠方程序化順控操作〔4〕。當操作中出現(xiàn)問題無法繼續(xù)進行時，由于調度端無法實時監(jiān)視操作過程中操作指令執(zhí)行情況，故障必須依賴現(xiàn)場人員進行查找和定位。本方案在實施設備的程序化操作的同時，將數控執(zhí)行過程中已經執(zhí)行的步驟數、是否成功、失敗原因等以標志信息的形式上送到主站，當操作過程中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，調度端可迅速準確定位，排除故障點〔5〕。同時可上傳順控票和操作日志，使得遠方主站任何時刻都可調閱站內所有的順控票及日志記錄，做到對站內順控信息了如指掌，進而實現(xiàn)遠方程序化操作的調度可視化，可極大提高調度端程序化操作執(zhí)行效率。

3 具體實例

以長沙110 kV譚石變電站為試點。目前長沙電網遠動信息子站通過遠動管理機或調度數據網以“104規(guī)約”接入到遠動信息主站。為實現(xiàn)調度端遠方程序化操作，首先應在變電站端完善相關順序控制操作邏輯，調度端通過遠方遙控命令，調取變電站端就地順控邏輯，從而順利實現(xiàn)遠方程序化順控操作。另一方面，結合當前設備實際運行狀況，基于遠動信息子站模式，將保護軟壓板作為遙控對象，通過遠動 “104規(guī)約”實現(xiàn)遠方投退，并判斷、監(jiān)視其狀態(tài)。

3.1 保護遠方操作改造

對遠動數據庫進行修改、配置，增加繼電保護及安全自動裝置軟壓板遙控、遙信信息量。修改遠動數據庫前應進行備份，修改完畢所有的組態(tài)、配置文件需要與備份文件進行核對無誤。數據庫加工完成后，對后臺機及遠方監(jiān)控畫面進行完善，加入相關重合閘以及備自投功能壓板投退畫面。

1)對于重合閘 (備自投)軟壓板的遠方操作，應在間隔圖中設置重合閘 (備自投)功能軟壓板及對應的第2個確認信號 “重合閘 (備自投)充電完成” 信號，軟壓板具備 “投入” 和 “退出”2種狀態(tài)，“重合閘 (備自投)充電完成”狀態(tài)指示具有 “已充電”和 “未充電”2種狀態(tài)。

2)對于除重合閘、備自投外的功能軟壓板的遠方操作，應在間隔圖中設置保護裝置功能軟壓板及對應的第2個確認信號，軟壓板具備 “投入”和 “退出”2種狀態(tài)，第2個確認信號具備 “功能投入”和 “功能退出”2種狀態(tài)。

3.2 程序化操作改造

要實現(xiàn)線路或間隔的程序化操作，首先需要確定對象的所有運行狀態(tài)，然后根據運行狀態(tài)間的轉換關系，配置順控票。以110 kV出線為例，該線路共有運行 (R)、熱備用 (W)、冷備用 (C)、檢修 (S)4種狀態(tài)，因此各個狀態(tài)間的切換可以有12種操作:R→W，R→W→C，R→W→C→S，W→C，W→C→S，C→S，W→R，C→W→R，S→C→W→R，C→W，S→C→W，S→C。分別對應著12個順控票，包含了從初始狀態(tài)到目標狀態(tài)的所有操作指令。負責程序化控制執(zhí)行的遠動裝置接收到從本地后臺監(jiān)控或者遠方主站發(fā)來的順控啟動指令后，根據具體的順控指令及當前的運行狀態(tài)調出對應的順控票配置文件，讀取文件中每一步操作步驟內容，依次向站內保護測控裝置發(fā)出遙控指令，直到該票中所有步驟執(zhí)行完成。程序化操作邏輯如圖2所示。

圖2 遠方程序化操作邏輯

采用程序化控制首要考慮的是操作的可靠性，遠動裝置通過如下手段保證順控操作平穩(wěn)順利的執(zhí)行:

1)后臺在定義完順控票后，使用帶校驗的內部通信規(guī)約將票傳輸到遠動裝置中，遠動在收到后需要重新檢驗語法及數據對象，保證兩地順控邏輯嚴格一致；2)順控票在執(zhí)行過程中，只有當前一步操作成功，才能進行下一步操作；

3)每步操作前，都要判別預先在順控票中所定義的該步操作的五防條件邏輯或其他條件是否得到滿足，只有滿足方可開始該步操作；

4)執(zhí)行完成后還要判斷該步執(zhí)行的結果邏輯是否正確，并將每一步執(zhí)行成功或失敗的過程信息送到本地監(jiān)控系統(tǒng)或遠方主站，供值班員參考；

5)對于諸如刀閘等機構執(zhí)行較慢的一次設備，所在步驟可設置較長的超時等待時間，超過等待時間仍未成功，則判該步驟操作失??；

6)提供了順控急停和暫停功能，為了防止誤發(fā)順控命令或者順控執(zhí)行過程中出現(xiàn)其他意外情況，值班員可以緊急叫停執(zhí)行中的順控操作。

4 效果檢查

經在110 kV譚石變電站現(xiàn)場試驗驗證，保護重合閘及備自投功能壓板遠方投退無誤，壓板投入退出信號、相關充電狀態(tài)信號均順利上傳至遠方。遠方可順利實現(xiàn)主變由運行至熱備用，110 kV斷路器由運行至檢修任意狀態(tài)的轉換操作。全部測試經調度端驗收合格。

5 結束語

隨著智能電網技術的推廣和智能變電站的全面建設，變電站程序化操作等高級應用功能逐步成熟，并日漸成為電網新技術發(fā)展的一個趨勢，將程序化操作、遠方壓板投退等智能變電站高級應用功能在調度端實現(xiàn)可視化，使調度值班人員可直接進行上述高級應用，將極大地提升電網調度工作效率及突發(fā)事件的應急處理能力，減輕現(xiàn)場運維人員工作壓力、縮短工作時間，為調度操作實現(xiàn)智能化打下堅實基礎。

〔1〕廖鵬，林少華，易仕敏，等.適應電網快速發(fā)展的調度遠方操作研究 〔J〕.廣東電力，2013，26(4):39-42.

〔2〕國家電網公司.繼電保護和安全自動裝置遠方操作技術規(guī)范〔Z〕.2015.

〔3〕黃立文，蔣傳文，劉海洋.電網繼電保護遠方操作的工程應用 〔J〕.江蘇科技信息，2015(19):59-60.

〔4〕馮宗琮.變電站自動化改造中的五防與遙控 〔J〕.電工技術，2010(10):26-27.

〔5〕丁泉.變電站程序化操作及遠東裝置執(zhí)行 〔J〕.電力自動化設備，2007，27(8):119-121.

TM734

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1008-0198(2016)04-0033-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.008

2015-10-13

國家電網湖南省電力公司群眾性科技創(chuàng)新項目 (5216A115000D)