調(diào)控一體化模式下集控操作防誤體系建設

林燁，潘令春，李瑋

(國網(wǎng)臺州供電公司，浙江 臺州 310007)

調(diào)控一體化模式下集控操作防誤體系建設

林燁，潘令春，李瑋

(國網(wǎng)臺州供電公司，浙江 臺州 310007)

調(diào)控一體化運行模式下，調(diào)控中心遙控操作日益增多，而現(xiàn)有的調(diào)度自動化系統(tǒng)不具備完善的遙控防誤操作功能，針對此問題，提出了一種由調(diào)控層、站控層、間隔層共同組成的垂直一體化變電設備防誤體系建設方案，該方案在應用現(xiàn)有變電站防誤系統(tǒng)基礎上，利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中電網(wǎng)模型和電網(wǎng)實時信息，引入電網(wǎng)拓撲的概念，形成了調(diào)控層基于實時數(shù)據(jù)的遙控操作安全防誤方案，該方案可以保證新模式下調(diào)控中心遙控操作的安全性。

調(diào)控一體化；防誤操作；電網(wǎng)拓撲；調(diào)控中心

1 引言

隨著電力公司調(diào)控一體化體系建設和變電站無人值守模式的全面推進，原集控中心和受控站的部分遙控操作任務轉(zhuǎn)移到了調(diào)控中心，但調(diào)控中心集中監(jiān)控系統(tǒng)遙控操作防誤功能尚未有效建立。以浙江電網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)為例，目前僅有遙控操作監(jiān)護推窗確認、遙控設備名稱人工輸入驗證、電容電抗遙控投切邏輯校驗等簡單功能，既無變電站層級的操作防誤校驗，也無系統(tǒng)層級的防誤校驗。另外，調(diào)控中心管轄的不同變電站設備存在調(diào)度雙重命名完全一致的情況，與單一變電站遙控操作存在跑錯間隔的可能相比，調(diào)控中心遙控操作還存在跑錯變電站的風險。

調(diào)控中心遙控操作在面臨種種困難的同時，也存在對電網(wǎng)接線情況掌握更為全面的優(yōu)勢，可以充分開展系統(tǒng)拓撲五防。另外，調(diào)控中心監(jiān)控業(yè)務與變電站現(xiàn)場運維業(yè)務的有效分離，可以不再考慮設備檢修、調(diào)試等情況下遙控操作，使得遙控防誤規(guī)則更為簡潔有效。同時，在調(diào)控擬寫操作票時，可以利用調(diào)控規(guī)程、操作許可規(guī)定等規(guī)則事先對監(jiān)控操作進行防誤校驗。調(diào)控中心遙控操作還可以充分利用變電站現(xiàn)有站控層閉鎖邏輯，層層把關(guān)，有效確保調(diào)控中心監(jiān)控操作安全。

現(xiàn)有的調(diào)度自動化D5000系統(tǒng)不具備針對遙控操作的防誤約束功能，同時對變電站一次設備狀態(tài)信息采集也不全面，這對調(diào)控中心遙控操作的安全造成很大隱患。針對此問題，研究調(diào)控一體化模式下的各種防誤問題，結(jié)合現(xiàn)有的調(diào)度自動化D5000系統(tǒng)，設計一套基于D5000平臺的調(diào)控一體化智能防誤系統(tǒng)。

2 變電設備操作防誤體系構(gòu)架

對于調(diào)控中心遙控拉合開關(guān)的操作，防誤的關(guān)鍵是防止誤選設備間隔。完善調(diào)控中心遙控操作防誤功能主要可采取以下措施：

(1)在集中監(jiān)控系統(tǒng)中加強設備遙控權(quán)限管理，監(jiān)控系統(tǒng)與操作票互聯(lián)，有操作票發(fā)過來時，相關(guān)操作設備遙控功能才開放，或者緊急操作時，可以手動解除遙控功能閉鎖。

(2)在集中監(jiān)控系統(tǒng)中加強遙控設備監(jiān)護確認的功能，引入遙控設備三重命名(變電站名+調(diào)度雙重命名)校驗的措施，在監(jiān)護功能上采用圖形界面選擇方式，監(jiān)護人選擇與操作人一致的變電站和設備后才能通過監(jiān)護校驗，并進一步優(yōu)化規(guī)范監(jiān)控系統(tǒng)遙控操作和監(jiān)護的流程。

(3)調(diào)控中心遙控操作可采用系統(tǒng)層級的防誤技術(shù)措施。利用系統(tǒng)拓撲分析實現(xiàn)開關(guān)操作的合環(huán)、解環(huán)、母線失電、母線充電、帶接地合開關(guān)、變壓器各側(cè)開關(guān)操作、變壓器中性點操作等提示，防止監(jiān)控員誤合、誤分開關(guān)。利用D5000系統(tǒng)潮流計算等模塊功能對遙控操作進行校核，若操作后導致負荷損失、單設備超熱穩(wěn)限額或形成系統(tǒng)孤島運行等情況，則系統(tǒng)暫停執(zhí)行操作指令并給出相應提示信息，等待監(jiān)控員進行繼續(xù)執(zhí)行與否的判斷。利用檢修標示牌和接地標示牌，對相應間隔開關(guān)操作進行閉鎖和提示，并通過拓撲搜索找出相互操作閉鎖的設備，實現(xiàn)和對端站設備間的操作閉鎖。

(4)調(diào)控中心遙控操作防誤可利用變電站站控層五防功能，遙控操作經(jīng)變電站站控層五防校驗，多層把關(guān)，防止調(diào)控中心遙控誤操作。

傳統(tǒng)變電站調(diào)度控制體系里，為防止站內(nèi)設備誤操作，站內(nèi)間隔層和站控層有一套防誤操作體系，該防誤體系由間隔層的電氣閉鎖和站控層的微機五防兩部分組成[1-3]。但在“調(diào)控一體化”模式下，調(diào)控員在調(diào)控中心直接對變電設備進行遙控操作，操作任務往往涉及幾個變電站甚至幾個供區(qū)，因此現(xiàn)有的基于變電站間隔層和站控層的防誤系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足“調(diào)控一體化”模式防誤操作的要求，調(diào)控中心需要建立一套有針對性的防誤操作體系。

圖1 間隔層、站控層、調(diào)控層三層防誤體系

如圖1所示，目前調(diào)控中心防誤系統(tǒng)由間隔層、站控層、調(diào)控層三層組成，三層防誤體系垂直貫通、各有側(cè)重。間隔層的電氣閉鎖關(guān)注的是間隔內(nèi)設備間的互相閉鎖；站控層的微機五防實現(xiàn)了設備與設備間、間隔與間隔間的全站設備聯(lián)閉鎖關(guān)系；調(diào)控層的遙控操作防誤體系側(cè)重于站與站、供區(qū)與供區(qū)設備間的聯(lián)閉鎖關(guān)系。運行人員在站內(nèi)操作仍舊依賴變電站防誤系統(tǒng)；調(diào)控員在調(diào)度端的遙控操作，則先通過調(diào)度端的防誤安全校核，再將操作指令下發(fā)給變電站綜合自動化系統(tǒng)，經(jīng)過站內(nèi)站控層和間隔層的防誤校驗，最后出口。

3 調(diào)度層遙控操作防誤體系建設

目前調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中，都有完備的調(diào)度范圍內(nèi)設備的電網(wǎng)模型，開關(guān)位置、閘刀位置、潮流等電網(wǎng)實時信息也已經(jīng)采集完整，因此可以利用調(diào)度支持系統(tǒng)中電網(wǎng)模型和實時信息，實現(xiàn)電氣島的定義，再利用設備狀態(tài)間的拓撲關(guān)系來實現(xiàn)設備操作的防誤校核。

調(diào)度端的電網(wǎng)拓撲防誤校核應具備以下功能：

(1)通過基于實時數(shù)據(jù)的電網(wǎng)拓撲防誤校核，可以避免開關(guān)、刀閘遙控的誤操作；

(2)防誤校核還應考慮調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中檢修標識牌、接地標識牌等標識牌對遙控操作的影響；

(3)實現(xiàn)遙控操作對系統(tǒng)影響的提示，如開關(guān)操作的充電提示、失電提示、系統(tǒng)并列提示、系統(tǒng)解列提示等；

(4)通過操作票實現(xiàn)防走錯間隔；沒有操作票，則遙控權(quán)限不開放；

(5)掛牌的遙控權(quán)限不開放。

該系統(tǒng)不同于單獨的變電站防誤閉鎖，第一，從防誤原理上全面考慮全網(wǎng)的防誤閉鎖功能，可以徹底避免一些跨變電站、跨供區(qū)的惡性事故發(fā)生；第二，該防誤校核基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，全面共享系統(tǒng)的模型、圖形和實時數(shù)據(jù)，同時也可以規(guī)避AVC系統(tǒng)發(fā)生誤遙控的風險；第三，該防誤校核自動獲取智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)電網(wǎng)接線方式變化，無需另外配置校核規(guī)則，也無需單獨配置電網(wǎng)模型。

3.1 基于實時數(shù)據(jù)的電網(wǎng)拓撲防誤

電網(wǎng)拓撲防誤校核依賴調(diào)度支持系統(tǒng)中開關(guān)、閘刀、主變、發(fā)電機、母線、接地閘刀等一次設備模型，配合開關(guān)位置、閘刀位置、潮流等實時信息，將電網(wǎng)視為電氣島，并將電氣島狀態(tài)定義為接地島、活島和死島三種類型。下面介紹電網(wǎng)拓撲分析中經(jīng)常用到的一些基本概念：

電氣島：電網(wǎng)中連通的電氣設備所組成的集合。

接地島：電氣島中如果有接地隔離開關(guān)處于合位或者電氣島中的某些設備設置了接地標示牌，則該電氣島定義為接地島。

活島：如果電氣島中存在發(fā)電機或等值電源等設備，稱該電氣島為活島。

邏輯母線：邏輯母線指通過一個或多個閉合開關(guān)和隔離開關(guān)相連的若干節(jié)點，最終表示了非開斷設備之間的連接關(guān)系，在可以和物理母線明顯區(qū)別的前提下，邏輯母線常簡稱為母線。

連通支路：電氣設備的一端節(jié)點和另一端節(jié)點有路徑連通，這條路徑稱為連通支路。

調(diào)度端的變電設備操作過程中禁止將接地島合環(huán)到活島上，另外對死島進行充電、兩個不同活島合環(huán)、活島解環(huán)成死島都需提示。具體到開關(guān)操作和閘刀操作，兩者是有所區(qū)別的，開關(guān)的拓撲防誤禁止設備狀態(tài)的改變，閘刀的拓撲防誤是預防狀態(tài)改變帶來的風險。

3.2 基于實時數(shù)據(jù)的開關(guān)拓撲防誤

開關(guān)是具有滅弧能力的開斷設備，開關(guān)狀態(tài)改變能直接影響該電氣島的狀態(tài)，因此拓撲校核規(guī)則圍繞三點：第一、防止誤合開關(guān)將接地島連至活島上；第二、提示用戶斷開或合上開關(guān)可能導致下游失電或下游充電；第三、提示用戶斷開或合上開關(guān)可能導致系統(tǒng)解環(huán)或系統(tǒng)并列。具體規(guī)則如下：

(1)開關(guān)兩側(cè)閘刀都在分位，判定開關(guān)在調(diào)試態(tài)，對操作該開關(guān)無任何閉鎖或提示。

(2)開關(guān)任一側(cè)或兩側(cè)閘刀在合位時，判定開關(guān)在非調(diào)試態(tài)，如果開關(guān)一端為接地島，一端為活島，則禁止合操作。如圖2所示，對側(cè)線路檢修，本側(cè)已合閘刀，則禁止開關(guān)控合。

圖2 線路對側(cè)檢修閉鎖本側(cè)開關(guān)合

(3)開關(guān)任一側(cè)或兩側(cè)閘刀合上時，判定開關(guān)在非調(diào)試態(tài)，如果開關(guān)一端為死島，一端為活島，則提示對下游充電。

(4)開關(guān)任一側(cè)或兩側(cè)閘刀合上時，如果兩端為不同電氣島，則提示系統(tǒng)并列。

(5)兩端都在活島上的開關(guān)斷開后， 如果開關(guān)任一端節(jié)點的電氣島將會由活島變?yōu)樗缻u，則提示用戶斷開開關(guān)可能導致下游失電。

(6)兩端都在活島上的開關(guān)斷開后，如果開關(guān)兩端節(jié)點的電氣島號不同，則提示用戶斷開開關(guān)可能導致系統(tǒng)解列。

(7)開關(guān)拓撲防誤中主變開關(guān)是特殊的開關(guān)，因為主變是不同電壓等級系統(tǒng)的分界點，主變開關(guān)斷開時，不判斷開關(guān)分閘是否會造成系統(tǒng)解列或下游失電，僅判斷合開關(guān)前兩端是否存在一端為接地島，一端為活島。如圖3所示，主變高壓側(cè)檢修，禁止合高壓開關(guān)。另外，主變?nèi)齻?cè)當中只要有一側(cè)接地，就認為主變屬于接地島。

圖3 主變高壓側(cè)檢修

(8)由于系統(tǒng)中無功設備不聯(lián)成網(wǎng)絡，可以將電容器或者電抗器看作一個死島，(1)～(6)的拓撲防誤規(guī)則仍舊適用，但不需要提示對下游充電或下游失電。另外電容器開關(guān)和電抗器開關(guān)不能同時在合位連接至同一母線上，并且合電容或電抗器開關(guān)前，需判斷母線是否有電壓。

3.3 基于實時數(shù)據(jù)的閘刀拓撲防誤

閘刀作為系統(tǒng)的明顯斷開點，防誤邏輯上是預防開關(guān)位置改變帶來的風險，在調(diào)度端的拓撲防誤主要有兩個原則：第一、禁止帶接地合閘刀；第二、禁止帶負荷分閘刀。具體規(guī)則如下：

(1)如果閘刀兩端有接地閘刀(包括虛擬接地閘刀)，且任意一側(cè)接地閘刀在合位，則禁止閘刀合操作。在判斷閘刀任一端節(jié)點屬于接地島時，需要越過變壓器判斷。

(2)在活島上，如果閘刀兩端有不經(jīng)過邏輯母線直接相連的開關(guān)，且開關(guān)在合位，則禁止閘刀分操作，有經(jīng)過邏輯母線相連，則允許閘刀分操作。如圖4所示，母線旁路閘刀，旁路開關(guān)通過母線與旁路開關(guān)相連，旁路開關(guān)在合位可以拉開。

圖4 母線旁路閘刀

(3)如果閘刀任一端節(jié)點屬于接地島，則禁止閘刀合操作，避免帶接地合閘刀。如圖5所示，線路對側(cè)接地，禁止合本側(cè)線路閘刀。

圖5 線路對側(cè)檢修閉鎖本側(cè)線路閘刀

變電站站內(nèi)防誤系統(tǒng)中，閘刀、接地閘刀的防誤規(guī)則比較復雜，如活島上同一間隔，操作會將兩個母線側(cè)閘刀同時合在母線上的操作，如果母聯(lián)間隔非運行狀態(tài)，則提示用戶先將母聯(lián)間隔轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)，即倒母前，需要檢查母聯(lián)開關(guān)在合位。旁路閘刀操作，如果旁路開關(guān)在合位，則禁止遙控操作旁路閘刀。閘刀兩端都是母線，則至少有一條母線上沒有出線間隔合位開關(guān)(連接兩端母線的開關(guān)除外)，才允許操作，否則閉鎖操作。且不同變電站因為其特殊接線方式或是特殊設備會有細微區(qū)別，因此調(diào)度端的閘刀操作命令需要經(jīng)過變電站站內(nèi)防誤校核后出口。

在日常工作中，調(diào)控員會在調(diào)度支持系統(tǒng)主接線圖上設置檢修牌，代替實際中的接地線，以做警示。接地線的作用和接地刀閘相同，因此在系統(tǒng)拓撲防誤校核中要考慮檢修牌的影響。如圖6所示，檢修牌可以轉(zhuǎn)換成虛擬接地刀閘進行處理。調(diào)控員在開關(guān)上設置檢修牌時，認為系統(tǒng)增加一個虛擬接地刀閘。該接地刀閘的節(jié)點號等于該設備的任一端節(jié)點號，然后認為該節(jié)點的電氣島狀態(tài)為接地島。當調(diào)控員在畫面上刪除該檢修牌時，系統(tǒng)中將刪掉該虛擬接地刀閘，并重新定義電氣島的狀態(tài)。

圖6 系統(tǒng)接地排轉(zhuǎn)化為虛擬接地閘刀

4 結(jié)語

新的調(diào)控一體化模式下調(diào)度端單一開關(guān)的遙控操作已經(jīng)常態(tài)化，遙控操作閘刀的工作正在探索和試點中，因此構(gòu)建一個調(diào)控層、站控層、間隔層一體化的防誤操作體系是遙控操作展開的前提和保障。

本文在變電站安全防誤校核措施的基礎上，結(jié)合調(diào)控中心遙控操作的特點，充分體現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)信息采集實時性、完整性的優(yōu)勢，提出了一種防誤操作體系構(gòu)建方法。該方法利用變電站間隔層、站控層的電氣閉鎖和微機五防，加以調(diào)度端的拓撲防誤，共同組成了調(diào)控一體化模式下垂直一體化變電設備防誤操作體系。經(jīng)過實際操作檢驗，該防誤體系可以滿足調(diào)控一體化模式下，對遙控操作的防誤要求。

[1] 陳躍，甘羽.500kV變電站防止電氣誤操作方案[J].中國電力,2009,42(6):60-64.

[2] 顧擁軍，皮衛(wèi)華，楊乘勝，等.變電站防誤閉鎖應用分析[J].繼電器,2005,33(2):66-68.

[3] 黃少雄，李瑞超.智能變電站中五防的設計與實現(xiàn)[J].華東電力,2011,39(5):0760-0764.

Construction of Anti-misoperation System for Integrated Control Center In Regulate-control Integration Mode

LINYe,PANLing-chun,LIWei

(State Grid Taizhou Power Supply Company,Taizhou 317000,China)

At the regulate-control integration mode,the remote control operation of the control center is increasing day and day,while the current dispatching automation system has an imperfect anti-misoperation capabilities for remote control.Aim at the problem,a construction scheme of anti-misoperation system for vertically integrated power transformation equipment composed of regulate-control layer,substation control layer and spacer layer is presented in this paper,which uses the smart grid dispatching technology to support the power grid model and power grid real-time information in the system with the introduction of the concept of power grid topology on the basis of applying current substation anti-misoperation system to form a security anti-misoperation scheme of the regulate-control layer for remote control based on real-time data.The scheme can ensure the security of remote control operation of dispatching and control center in the new mode.

regulate-control integration；anti-misoperation；power grid topology；dispatching and control center

1004-289X(2016)05-0012-04

TM71

B

2015-08-12

林燁(1986-)，女，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作； 潘令春(1983-)，男，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作； 李瑋(1974-)，男，技師，大專，從事電力系統(tǒng)輸電線路工作。