智能變電站順序控制技術(shù)的應(yīng)用研究

劉興勇 盧卓群 呂昕昕 傅振宇 王大鵬 王濤

摘 要： 隨著智能變電站的推廣，電網(wǎng)運(yùn)行方式更加復(fù)雜，倒閘操作更加頻繁，順序控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹了智能變電站順序控制的功能要求，實(shí)現(xiàn)的方式及優(yōu)缺點(diǎn)，以及實(shí)現(xiàn)順序控制智能變電站需具備的硬件和軟件條件。并總結(jié)了順序控制在智能變電站應(yīng)用中需注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞： 智能變電站；順序控制；倒閘操作

0 引 言

隨著智能變電站數(shù)量的增多，電網(wǎng)架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，導(dǎo)致操作任務(wù)也越來(lái)越多。如果仍然使用傳統(tǒng)倒閘操作方式，則會(huì)極大地增加運(yùn)維人員的工作量，增大操作失誤的可能性。智能變電站順序控制利用強(qiáng)大的硬件和軟件支撐，減少操作過(guò)程的人為錯(cuò)誤，不僅提高了操作效率以及安全運(yùn)行可靠性，還降低了誤操作的幾率，同時(shí)也為應(yīng)對(duì)變電站運(yùn)維人員緊缺，提供了一條新的路徑。

1智能變電站順序控制

智能變電站順序控制是指由順序控制服務(wù)器根據(jù)操作票對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行系列化操作，依據(jù)設(shè)備的執(zhí)行結(jié)果信息的變化來(lái)判斷是否到位，確認(rèn)到位后自動(dòng)或半自動(dòng)執(zhí)行下一指令，直至執(zhí)行完成所有的指令。

《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)變電站程序控制功能要求：（ a） 滿(mǎn)足無(wú)人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求；（ b） 可接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和本地自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后，自動(dòng)完成符合相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制；（ c） 應(yīng)具備自動(dòng)生成不同主接線(xiàn)和不同運(yùn)行方式下典型操作流程的功能； （d）應(yīng)具備投、退保護(hù)軟壓板功能； （ e） 應(yīng)具備急停功能； （ f） 可配備直觀圖形圖像界面，在站內(nèi)和遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)可視化操作。

2智能變電站順序控制實(shí)現(xiàn)方式

智能變電站順序控制的實(shí)現(xiàn)方式主要有：集中式、集中式與分布式相結(jié)合兩種。

2.1集中式順序控制

集中式是指以監(jiān)控主機(jī)、通信網(wǎng)關(guān)機(jī)為主體的實(shí)現(xiàn)方式。由監(jiān)控主機(jī)、通信網(wǎng)關(guān)機(jī)解析操作票，并根據(jù)操作順序依次向測(cè)控裝置下發(fā)控制命令，達(dá)到順序控制的目的。

集中式方案將操作票的存儲(chǔ)、執(zhí)行，操作邏輯的判斷、態(tài)的判斷均在某一臺(tái)站控層設(shè)備實(shí)現(xiàn)。集中式方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠，對(duì)目前的設(shè)備改動(dòng)以及運(yùn)行管理模式影響較小，并且對(duì)于規(guī)約沒(méi)有要求。缺點(diǎn)是需要后臺(tái)機(jī)與間隔層測(cè)控裝置密切協(xié)調(diào)完成。

2.2集中式與分布式相結(jié)合順序控制

集中式與分布式相結(jié)合的方式是指：?jiǎn)伍g隔的順序控制操作由相應(yīng)的測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)，跨間隔的順序控制操作通過(guò)集中式的方式實(shí)現(xiàn)。

集中式與分布式方案將操作票的存儲(chǔ)、執(zhí)行，操作邏輯的判斷、態(tài)的判斷均在間隔層IED 裝置中實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行快效率高，操作票存儲(chǔ)在IED 可靠性高，其缺點(diǎn)是在220 kV 以上的變電站中的單間隔操作會(huì)涉及到多個(gè)IED，需要實(shí)行跨IED 操作，對(duì)于跨IED 的操作如何實(shí)現(xiàn)，目前尚沒(méi)有被廣泛認(rèn)可的方案。

3智能變電站順序控制硬件和軟件平臺(tái)

3.1智能變電站順序控制硬件平臺(tái)

智能變電站順序控制的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須符合智能變電站技術(shù)導(dǎo)則的要求，即系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層分布化、一次設(shè)備智能化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、信息采集數(shù)字化。設(shè)備必須能夠根據(jù)操作票的邏輯和操作順序正確發(fā)出控制命令，也要確保各狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集準(zhǔn)確及時(shí)。同時(shí)，還要具備一定的容錯(cuò)機(jī)制。無(wú)論是間隔內(nèi)順控還是多個(gè)間隔或者跨電壓等級(jí)的順控，因采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議和高速工業(yè)以太網(wǎng)通信，均可以通過(guò)智能單元內(nèi)部或智能單元之間的信息交互實(shí)現(xiàn)，不需要置專(zhuān)設(shè)順控工作站或順控單元。因此，智能變電站順序控制的硬件平臺(tái)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

（1）一次設(shè)備應(yīng)具備遙控操作功能。斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘、手車(chē)開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備均應(yīng)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作，即通過(guò)遙控操作能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的分合，手車(chē)的推入和拉出等。其位置信號(hào)的采集應(yīng)采用雙輔助接點(diǎn)遙信且具備完善的防誤閉鎖功能。為了獲得較高的操作正確性和操作成功率，一次設(shè)備應(yīng)具有較高的可靠性。

（2）二次設(shè)備應(yīng)符合IEC61850的規(guī)約及智能變電站技術(shù)導(dǎo)則的規(guī)定。二次設(shè)備是順控功能的具體執(zhí)行的重要組成部分，還負(fù)責(zé)采集一次設(shè)備的狀態(tài)。因此，二次設(shè)備必須具有較高的可靠性，能夠依據(jù)操作票的邏輯和操作順序正確發(fā)出控制命令，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的采集一次設(shè)備信息保證順序控制的順利執(zhí)行。在實(shí)際應(yīng)用中，智能變電站二次設(shè)備應(yīng)采用32位及以上的CPU、32M及以上容量的存儲(chǔ)器、支持4個(gè)以上的高速工業(yè)以太網(wǎng)接口、具有GPS對(duì)時(shí)功能，二次設(shè)備除具有常規(guī)的保護(hù)測(cè)控功能外，還應(yīng)具備一定的容錯(cuò)機(jī)制、支持多任務(wù)操作功能。

3.2智能變電站順序控制軟件平臺(tái)

智能變電站順序控制的軟件平臺(tái)分為智能單元與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)部分。智能單元內(nèi)部保存與本間隔內(nèi)操作、與本間隔相關(guān)的跨間隔跨電壓等級(jí)操作所需的所有操作規(guī)則；后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)則保存全部的操作規(guī)則。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠支持IEC61850等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)智能電氣設(shè)備間的信息共享和互操作，滿(mǎn)足常規(guī)變電站、數(shù)字化變電站及電廠電氣監(jiān)控對(duì)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的需求。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的每次順序控制操作，首先與從相關(guān)智能單元中讀取的操作規(guī)則進(jìn)行比較，如果規(guī)則一致則繼續(xù)操作，如果規(guī)則不一致則給出報(bào)警，提醒操作人員重新核對(duì)操作規(guī)則的正確性。操作規(guī)則應(yīng)隨變電站增容、切改、擴(kuò)建等變化而做相應(yīng)的變化。

4智能變電站順序控制在應(yīng)用中需注意的事項(xiàng)

智能變電站在執(zhí)行順序控制操作時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：

（1）、控制源的唯一性：智能變電站的控制源一般有裝置本身、監(jiān)控系統(tǒng)、各級(jí)調(diào)度中心等，在實(shí)際操作中各控制源應(yīng)具有完備的互鎖、閉鎖機(jī)制，確保同一時(shí)刻每個(gè)控制對(duì)象只能接受唯一的控制源操作。

（2）、系統(tǒng)的安全性：智能變電站通信系統(tǒng)應(yīng)采用局域網(wǎng)的模式，在不同的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)加裝隔離裝置與加密裝置。在運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)特別注意操作人員的身份驗(yàn)證與操作權(quán)限的管理，確保操作的正確性和安全性。

（3）、設(shè)備狀態(tài)的判別：應(yīng)有兩個(gè)及以上非同源或非同樣原理的判據(jù)均滿(mǎn)足時(shí)，才能確定設(shè)備狀態(tài)。

（4）、與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)：在順序控制程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)把視頻監(jiān)控畫(huà)面切換到操作設(shè)備。運(yùn)維人員通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面直觀的觀察設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)、切換過(guò)程和最終狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)可以對(duì)順序控制程序進(jìn)行人工干預(yù)。

（5）、應(yīng)具備合理的自動(dòng)判斷功能：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常告警信號(hào)、設(shè)備分合不到位或不滿(mǎn)足操作條件時(shí)，順序控制應(yīng)自動(dòng)停止執(zhí)行。告警信號(hào)消除后或狀態(tài)無(wú)異常，順序控制程序能自動(dòng)繼續(xù)執(zhí)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了順序控制在智能變電站中的應(yīng)用，該模式提高了變電站倒閘操作的效率，降低了誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了大量的人力物力，隨著智能變電站的大力推廣，順序控制模式在未來(lái)會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

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