順序控制技術(shù)在220 kV公園智能變電站的應(yīng)用

陳磊

（國網(wǎng)福建電力有限公司福州供電公司，福建福州350009）

順序控制技術(shù)在220 kV公園智能變電站的應(yīng)用

陳磊

（國網(wǎng)福建電力有限公司福州供電公司，福建福州350009）

順序控制操作也稱程序化操作，是一種可以按單個操作任務(wù)指令，根據(jù)預(yù)先規(guī)定的操作邏輯和五防閉鎖規(guī)則，完成一系列電氣單元連續(xù)自動控制、最終改變系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的過程。操作票的執(zhí)行和操作過程中的校驗(yàn)由站內(nèi)智能設(shè)備自動完成，從而實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備在運(yùn)行、熱備用、冷備用、檢修等各種狀態(tài)間的自動轉(zhuǎn)換。介紹了智能變電站順序控制的要求及實(shí)現(xiàn)方式，分析比較了國內(nèi)現(xiàn)有的幾種典型順序控制方案，并以220 kV公園智能變電站為例，詳細(xì)介紹了順序控制功能的具體實(shí)施過程。針對順序控制技術(shù)在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用中存在的問題提出了解決建議。

智能變電站；順序控制；設(shè)備控制；硬件平臺

1 智能變電站順序控制的要求及實(shí)現(xiàn)方式

1.1 智能變電站技術(shù)導(dǎo)則要求

國家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》在基本系統(tǒng)功能部分提出了對順序控制的功能要求，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(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制。

1.2 順序控制的硬件平臺

所有納入順序控制操作的一次設(shè)備均需具備電動操作功能，一次設(shè)備具有較高的可靠性；參與順序控制的站內(nèi)智能設(shè)備及二次網(wǎng)絡(luò)要求穩(wěn)定、可靠，必須符合智能變電站技術(shù)導(dǎo)則以及IEC61850的規(guī)定具備一定的容錯機(jī)制，保護(hù)設(shè)備具有可遠(yuǎn)方投退的保護(hù)軟壓板，并可實(shí)現(xiàn)保護(hù)定值區(qū)的遠(yuǎn)方切換。

1.3 順序控制的軟件平臺

智能變電站對順序控制軟件的一般要求為：順序操作開始前，先對操作人員的身份進(jìn)行驗(yàn)證，查看是否具備操作權(quán)限；對要操作的設(shè)備名稱和編號進(jìn)行核對，操作全過程應(yīng)可控，遇到緊急情況或異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停止，并作出提示，已操作完的步驟應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記，整個操作過程按操作票內(nèi)容依次進(jìn)行，禁止跳、漏項(xiàng)，全部操作結(jié)束后應(yīng)復(fù)查項(xiàng)目，并再次核對設(shè)備狀態(tài)。

2 220 kV公園智能變電站概況

該站是一座220 kV智能化變電站，220 kV及110 kV系統(tǒng)為GIS設(shè)備，10 kV系統(tǒng)KYN中置式智能開關(guān)柜設(shè)備，二次采用“三層兩網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過交換機(jī)、合并單元、智能終端裝置等智能組件實(shí)現(xiàn)智能化保護(hù)。220 kV線路及主變配置雙重化的智能終端、合并單元及測控裝置；110 kV采用單套配置的合智一體裝置及保測裝置。220 kV系統(tǒng)接線方式為內(nèi)橋接線，進(jìn)線有2條；110 kV系統(tǒng)接線方式為雙母接線，配出線有9條；10 kV系統(tǒng)采用單母線分段。

3 順序控制方案分析

3.1 順序控制的總體方案選擇

目前，國內(nèi)順序控制的典型方案有以下3種。

3.1.1 集中式控制（利用變電站內(nèi)后臺服務(wù)器實(shí)現(xiàn)）

將順控操作票存儲在后臺服務(wù)器中，執(zhí)行順序操作時，由運(yùn)維人員選定操作票后，后臺服務(wù)器依據(jù)操作票向相應(yīng)測控裝置依次下發(fā)控制命令，由智能組件自動完成操作任務(wù)。操作票的存儲和邏輯判別由后臺服務(wù)器統(tǒng)一管理（不設(shè)置單獨(dú)的五防服務(wù)器），實(shí)現(xiàn)簡單可靠，可以處理各種電氣接線的復(fù)雜情況；缺點(diǎn)是當(dāng)變電站擴(kuò)建后，新增間隔的操作票調(diào)試只能針對本間隔，無法與運(yùn)行間隔實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)。

3.1.2 分布式控制

順序控制功能由間隔層裝置實(shí)現(xiàn)，操作票也存儲在相應(yīng)間隔層設(shè)備。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是便于擴(kuò)張，擴(kuò)建間隔時只需對新增設(shè)備進(jìn)行調(diào)試；缺點(diǎn)是后臺服務(wù)器需要頻繁訪問間隔層設(shè)備，易造成網(wǎng)絡(luò)信息訪問量過大，且操作票存儲機(jī)構(gòu)不一致，不利于跨間隔操作。

3.1.3 復(fù)合式控制

順序控制功能由后臺服務(wù)器與間隔層測控裝置共同實(shí)現(xiàn)。本次220 kV公園智能變電站采用了集中控制模式，這樣可簡化站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既便于管理，也便于現(xiàn)場施工調(diào)試。

3.2 順控實(shí)現(xiàn)條件

公園變電站一次設(shè)備除10 kV設(shè)備外，均采用GIS設(shè)備。作為智能變電站，公園變對220 kV線路、主變過程層網(wǎng)絡(luò)以及站控層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了雙重化配置，以確?？刂浦噶钅軌蚩煽肯逻_(dá)、設(shè)備狀態(tài)信息能可靠上送。公園智能變電站的順控操作采用了回退再確認(rèn)及人工復(fù)核機(jī)制。在順控操作過程中，當(dāng)某一執(zhí)行條件不符合時，順控程序會當(dāng)即停止在相應(yīng)步驟，等待運(yùn)行人員經(jīng)過檢查使得操作條件滿足后下發(fā)確認(rèn)指令，程序才會繼續(xù)執(zhí)行并對之前未滿足條件進(jìn)行再次檢查確認(rèn)。

3.3 順序控制策略

順序控制按實(shí)現(xiàn)方式可分為基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方式及基于智能操作票系統(tǒng)兩種方式。本站采用基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換模式，根據(jù)設(shè)備“四態(tài)”（“運(yùn)行、熱備用、冷備用、檢修”）在相應(yīng)的一次設(shè)備狀態(tài)、二次回路信號設(shè)有定義庫。狀態(tài)轉(zhuǎn)換前，應(yīng)先確定當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)符合定義狀態(tài)，并在操作前對設(shè)備的可操作性進(jìn)行確認(rèn)，滿足條件后，由操作員下達(dá)指令，后臺程序按票完成設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換，操作后再檢查設(shè)備狀態(tài)是否到達(dá)預(yù)期，最終完成一個間隔乃至全站運(yùn)行狀態(tài)的改變。

3.4 典型順序控制實(shí)例

本文以公園變220 kV榕公線271線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)開關(guān)及線路檢修為例，闡述了順序控制的操作步驟，220 kV線路一次接線圖如圖1所示。

圖1公園變220 kVI段母線接線圖

圖1 中，順控操作票的初始狀態(tài)為線路在運(yùn)行，因此，運(yùn)行狀態(tài)中，榕公線271間隔開關(guān)在合位，兩側(cè)2711刀閘、2713刀閘、線路PT2714刀閘在合位，接地刀閘均在分位。操作任務(wù)要求切換成的狀態(tài)為開關(guān)及線路檢修，即榕公線271間隔開關(guān)在分位，2711刀閘、2713刀閘、2714刀閘為分位，2716甲、乙、丙三把接地刀閘均在合位，則可在后臺操作界面上選擇“榕公線271”間隔，此時間隔狀態(tài)顯示在“運(yùn)行”態(tài)，點(diǎn)擊目標(biāo)狀態(tài)“開關(guān)及線路檢修”態(tài)按鈕，生成相應(yīng)順控操作票，表1所示為這張順控票的內(nèi)容。

生成操作票并且核對無誤后，運(yùn)維人員直接在順控頁面點(diǎn)擊“預(yù)演”進(jìn)行模擬。此時，“預(yù)演”不僅包括傳統(tǒng)五防閉鎖邏輯的判斷，還包括關(guān)鍵信號過濾、重要壓板篩查等。當(dāng)后臺程序判斷操作步驟符合邏輯解鎖的條件且設(shè)備狀態(tài)具備遙控條件時，順控頁面會相應(yīng)給出“預(yù)演通過”信號。當(dāng)運(yùn)行人員給出執(zhí)行指令后，監(jiān)控后臺直接向測控裝置發(fā)送系列步驟的遙控命令。在每一步遙控出口后，比如執(zhí)行榕公線271開關(guān)由合到分，后臺服務(wù)器會采集MMS網(wǎng)絡(luò)上開關(guān)的雙位置信號來判斷開關(guān)確已在分位，方可進(jìn)行下一步遙控操作。當(dāng)操作序列在自動化系統(tǒng)的操作下全部完成時，順控程序自動退出，頁面顯示“執(zhí)行完畢”。對于操作過程中無法自動完成的步驟，比如投切壓板、分合PT二次空開、裝拆接地線等可以盡量安排在順序控制操作之前或之后執(zhí)行，以避免順序控制操作過程的非故障性中斷出現(xiàn)。

表1 220 kV開關(guān)及線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修典型順控票內(nèi)容

順序操作過程中，如果發(fā)生緊急情況，如設(shè)備卡殼、損壞、行程不到位等，運(yùn)維人員可以通過順控頁面上的“中止操作”按鈕馬上終止操作，操作步驟會停止在已執(zhí)行操作的下一步。在排除故障后，可以繼續(xù)執(zhí)行順控操作，也可以轉(zhuǎn)為人工完成。

4 存在問題及后續(xù)改進(jìn)措施

4.1 調(diào)度主站的順控實(shí)施

目前，公園變電站只能實(shí)現(xiàn)本地（廠站端）順控操作，遠(yuǎn)方順控功能還不能實(shí)現(xiàn)。福州地區(qū)調(diào)控中心正在開展遠(yuǎn)方（調(diào)度主站）順控操作項(xiàng)目，主要采取方案為：對智能變電站直接遠(yuǎn)方下發(fā)任務(wù)指令，由后臺調(diào)取順控操作票進(jìn)行操作；對于常規(guī)變電站，則是直接下發(fā)一套操作票，由后臺服務(wù)器直接讀取后下發(fā)操作。除此之外，遠(yuǎn)方順控操作還應(yīng)與多維視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。當(dāng)調(diào)控中心在執(zhí)行順控操作時，每進(jìn)行一步操作視頻系統(tǒng)都能自動將畫面切換至相應(yīng)設(shè)備，高清探頭的引入使得調(diào)控人員能清晰、直觀地看到現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而判斷設(shè)備是否操作到位。一旦出現(xiàn)異常狀況，能及時干預(yù)。

4.2 順控操作票的讀取

220 kV公園智能變電站順控操作目前僅能實(shí)現(xiàn)單間隔操作功能，無法實(shí)現(xiàn)跨間隔順控操作（廠家軟件實(shí)現(xiàn)困難），且后臺服務(wù)器對于操作票的讀取比較機(jī)械化，不夠智能，這是因?yàn)檎{(diào)試開始給予廠家的是針對設(shè)備四態(tài)之間互相轉(zhuǎn)化的固化操作票。當(dāng)需要執(zhí)行一個設(shè)備從“運(yùn)行”→“冷備用”狀態(tài)時，服務(wù)器是直接讀取“運(yùn)行”→“冷備用”的順控操作票，以此類推，僅僅針對一個設(shè)備停復(fù)役的典型操作票就有12張，龐大的票量既占用服務(wù)器內(nèi)存，又增加讀取工作量。因此，更好的做法為：服務(wù)器是先讀取“運(yùn)行”→“熱備用”狀態(tài)的操作票，再讀取“熱備用”→“冷備用”狀態(tài)的操作票，這樣一個設(shè)備停復(fù)役的典型操作票只要6張，大大減少了服務(wù)器儲備順序操作票庫容量，減輕了運(yùn)維人員維護(hù)工作量，也能更好地體現(xiàn)變電站的智能化。

5 結(jié)束語

具有較少人工干預(yù)的智能變電站順控操作是高度自動化發(fā)展的必然趨勢，其優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)在220 kV公園變電站得到體現(xiàn)，通過技術(shù)改進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)積累，對目前順序控制功能的不足之處加以改善，提高其可靠性，促使這種操作模式將來可應(yīng)用于更加復(fù)雜的電氣接線方式中，展現(xiàn)出更好的應(yīng)用效益。

［1］沈萌，江志清，田肖艷，等.220 kV瀘定智能化變電站順序控制策略的實(shí)現(xiàn)與分析［J］.華東電力，2012，40（06）.

［2］茅煒，楊帆.500 kV練塘智能變電站順序控制方案研究［J］.華東電力，2011，39（09）.

［3］洪權(quán)，歐陽帆，李大公，等.林海智能變電站順序控制功能實(shí)現(xiàn)與分析［J］.湖南電力，2013，33（01）.

〔編輯：張思楠〕

TM762

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.141

2095－6835（2017）19－0141－03