變電站順序控制系統(tǒng)改造技術(shù)探討

王瑞

摘 ?要：利用順序控制（下稱“順控”）技術(shù)進行倒閘操作，通過在順控系統(tǒng)中預(yù)設(shè)控制邏輯，可實現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備運行方式的自動轉(zhuǎn)換，極大地節(jié)省操作時間，減輕工作強度，降低誤操作、漏操作風險，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：順控;改造方案;實例分析

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）02-0103-02

Abstract： The switching operation is carried out by using the sequence control （hereinafter referred to as "sequence control"） technology. By presupposing the control logic in the sequence control system， the automatic conversion of the operation mode of the equipment in the station can be realized， the operation time can be greatly saved and the work intensity can be reduced， therefore， it has a broad application prospect to reduce the risk of misoperation and leakage operation.

Keywords： sequence control; transformation scheme; case analysis

順控系統(tǒng)在當前智能變電站（下稱“智能站”）中已廣泛部署，但存在一定不足。不同廠家、不同變電站順控系統(tǒng)實現(xiàn)模式不統(tǒng)一、“雙確認”判據(jù)不完善、操作覆蓋面窄、人工干預(yù)環(huán)節(jié)復(fù)雜，運維人員因素，導(dǎo)致智能站順控實用化程度低。此外，大多數(shù)綜合自動化變電站（以下簡稱“綜自站”）一、二次設(shè)備功能不完善、信息交互程度不足，難以承載順控功能應(yīng)用。但為提升運檢效率，減少現(xiàn)場重復(fù)工作量，有必要在智能站、綜自站中開展順控系統(tǒng)改造。

1 順控總體方案

順控系統(tǒng)依托變電站自動化平臺構(gòu)建，由監(jiān)控主機、順控主機、測控裝置、Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機、運維班工作站等設(shè)備組成。其中，監(jiān)控主機接入變電站站控層網(wǎng)絡(luò)，可采集站內(nèi)實時運行信息，具備一、二次設(shè)備的監(jiān)視與控制功能，可方便開展順控應(yīng)用。順控主機是可選設(shè)備，適用于綜自站，具備順控相關(guān)設(shè)備的信號采集及控制功能，擁有完善的防誤閉鎖邏輯，可在不改變原有自動化設(shè)備的前提下擴展變電站順控功能。測控裝置是順控操作的基本執(zhí)行單元，負責電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及輸出控制功能。Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機負責變電站對外順控信息交互，支持運維班遠方順控服務(wù)調(diào)用。運維班工作站設(shè)在變電站所屬運維班駐地，是實施遠方順控操作的主體。

順控系統(tǒng)根據(jù)操作任務(wù)的實施主體不同，可分為集中式、分布式、集中式與分布式相結(jié)合等三種實施方案。通過三種方案的比對分析，發(fā)現(xiàn)采用監(jiān)控主機（或順控主機）作為實施主體的集中式方案可方便獲取全站數(shù)據(jù)，靈活開展跨間隔操作，站端及運維班順控實現(xiàn)方式簡單，技術(shù)優(yōu)勢明顯。

在此方案中，順控系統(tǒng)可分為運維班、地市公司（省檢修公司）及變電站三層。站端順控時，由監(jiān)控主機（或順控主機）解析操作票，并經(jīng)邏輯預(yù)演及五防驗證后，按預(yù)定的序列依次向保護、測控裝置下發(fā)控制命令。運維班順控時，遠方順控指令通過Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至變電站Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機，由網(wǎng)關(guān)機啟動監(jiān)控主機（或順控主機）的順控功能，在站端完成操作票解析與執(zhí)行，運維班工作站和Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機中無需存儲操作票，維護工作量小。

從方案可行性上來看，監(jiān)控主機（或順控主機）接入站控層網(wǎng)絡(luò)，可獲取站域多源數(shù)據(jù)，擁有全局控制權(quán)限，實現(xiàn)順控僅需升級相關(guān)程序;Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機是變電站對外信息交互的接口，對其配置文件進行簡單修改后，可拓展操作票及操作指令的轉(zhuǎn)發(fā)功能，為運維班順控創(chuàng)造技術(shù)條件;站端與Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器間使用IEC104規(guī)約，通過擴充應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDU），可在不改變原有幀結(jié)構(gòu)和通信方式的前提下實現(xiàn)順控信息交互。

綜上所述，采用基于監(jiān)控主機（或順控主機）的集中式方案，實施簡單、維護方便，在技術(shù)上具備可行性，可作為變電站順控系統(tǒng)改造總體方案。

2 順控改造方案

2.1 自動化設(shè)備改造方案

自動化設(shè)備是變電站順控實施的主體，下面以智能站、常規(guī)站為例，分別介紹具體改造方案。

（1）智能站。智能站采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，站內(nèi)一、二次設(shè)備按過程層、間隔層、站控層分層構(gòu)建，通過應(yīng)用IEC61850通信規(guī)約實現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備間的信息網(wǎng)絡(luò)共享及互操作，具備順控改造的實現(xiàn)基礎(chǔ)。

其具體改造方案如下：a. 完善監(jiān)控主機順控功能。智能站普遍采用一體化監(jiān)控主機，集成信息監(jiān)控及防誤閉鎖功能，實施改造需升級順控軟件，優(yōu)化設(shè)計順控操作界面，編制典型操作票及閉鎖邏輯，完善變電站運行狀態(tài)信息及設(shè)備“雙確認”判據(jù)。b. 完善運維班順控功能。新增Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機，同步調(diào)試地市公司（省檢修公司）Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器、運維班工作站的遠方順控功能。c. 驗證典型操作票及防誤閉鎖邏輯。逐項驗證線路、母聯(lián)、主變、母線等間隔運行態(tài)、熱備用態(tài)、冷備用態(tài)間轉(zhuǎn)換的典型操作票，驗證倒母線、主變中性點切換、電源切換等運行方式轉(zhuǎn)換的典型操作票，驗證順控操作防誤閉鎖邏輯。d.調(diào)試運維班及站端順控功能。依托順控系統(tǒng)開展運維班遠方順控及廠站端順控的調(diào)試工作。

（2）綜自站。綜自站采用“兩層一網(wǎng)”架構(gòu)，包括站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備及站控層網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備操作時，由監(jiān)控主機下發(fā)遙控命令，經(jīng)測控裝置響應(yīng)后驅(qū)動相應(yīng)出口接點，實現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備運行方式的轉(zhuǎn)換。

綜自站投運時間較早，技術(shù)標準不統(tǒng)一，設(shè)備功能不完善，開展順控操作的主要難點在于綜自站五防系統(tǒng)均為微機獨立五防，操作前需手動開票并模擬預(yù)演，存在大量人工確認環(huán)節(jié)，無法滿足順控一鍵執(zhí)行的要求。除此之外，綜自站監(jiān)控主機軟硬件平臺較為落后，擴展順控功能需整體更換裝置，調(diào)試驗證工作量大。

為實現(xiàn)綜自站順控操作，其具體改造方案如下：a. 新增變電站順控主機。在綜自站中加裝獨立的順控主機，順控主機自帶防誤閉鎖邏輯，通過接入站控層網(wǎng)絡(luò)獲取站內(nèi)實時運行數(shù)據(jù)。站端順控操作時，五防驗證在順控主機中完成;運維班順控操作時，僅發(fā)送順控啟動命令，不另設(shè)五防邏輯，由站端順控主機實現(xiàn)五防驗證;優(yōu)化設(shè)計順控操作界面，編制典型操作票及閉鎖邏輯。b. 完善運維班順控功能。具體方案同智能站改造。c. 驗證典型操作票及防誤閉鎖邏輯。具體方案同智能站改造。d. 調(diào)試運維班及站端順控功能。具體方案同智能站改造。

2.2 一次開關(guān)設(shè)備改造方案

一次開關(guān)設(shè)備主要有SF6組合電器、敞開式設(shè)備及開關(guān)柜設(shè)備三種。通過開展技術(shù)改造，可實現(xiàn)變電站斷路器及SF6組合電器、敞開式電器、充氣式開關(guān)柜、固體絕緣式開關(guān)柜隔離開關(guān)的順控操作，接地刀閘的遙控操作受驗電可靠性及管理制度的制約，不建議納入順控范圍。

其具體改造方案如下：（1）完善一次開關(guān)設(shè)備雙位置接點信號。擴展斷路器、隔離開關(guān)的輔助接點，完善分位、合位雙位置遙信開入回路，通過測控裝置上送站控層網(wǎng)絡(luò)。（2）開展一次開關(guān)設(shè)備電動機構(gòu)改造。對不具備遙控功能的設(shè)備開展電動操作機構(gòu)改造，并完善相關(guān)控制回路。（3）擴展隔離開關(guān)位置狀態(tài)第二判據(jù)。對SF6組合電器、充氣式及固體絕緣式隔離開關(guān)，擴展其機構(gòu)箱傳動部件限位接點，完善相關(guān)遙信回路，通過測控裝置上送站控層網(wǎng)絡(luò);對敞開式隔離開關(guān)，在設(shè)備觸頭上加裝分相無線壓力傳感器。（4）調(diào)試驗證一次設(shè)備遙信、遙控等回路。對變電站一次設(shè)備遙信、遙控回路進行逐間隔核對，對限位接點、無線壓力傳感器的安裝位置及動作特性進行調(diào)試驗證。

2.3 二次設(shè)備改造方案

（1）智能站。智能站保護裝置受限于信息數(shù)據(jù)集的完整性，在進行軟壓板投退、定值區(qū)切換等遙控操作時缺乏位置狀態(tài)第二判據(jù)，暫不納入順控改造范圍。其他站內(nèi)二次設(shè)備的具體改造方案如下：a.完善無線壓力傳感器的接入。新增隔離開關(guān)無線通信接收裝置，調(diào)試相關(guān)通信鏈路，實現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的可靠、正確上送。b.加裝具備遙控功能的電源空氣開關(guān)，完善相關(guān)遙信、遙控回路。

（2）綜自站。綜自站二次設(shè)備軟硬件平臺落后，且多為硬壓板或切換把手操作，無法實現(xiàn)遙控功能。若對綜自站開展二次設(shè)備改造，存在改造難度大、施工周期長、經(jīng)濟性差等缺點。除此之外，部分綜自站測控裝置擴展能力不足，無法接入順控操作所需的遙信、遙控回路。

其具體改造方案如下：a.新增測控裝置。根據(jù)順控操作遙信、遙控回路的接入規(guī)模，新增測控裝置，完善相關(guān)二次回路。b.完善無線壓力傳感數(shù)據(jù)的接入。具體方案同智能站改造。c.加裝具備遙控功能的電源空氣開關(guān)。具體方案同智能站改造。

3 改造實例分析

3.1 變電站簡介

以國網(wǎng)某110kV變電站改造為例，該變電站于2008年4月投運，110kV部分采用單母分段接線，主變一臺、110kV出線三回;10kV采用單母分段接線，出線八回。該站綜自為南瑞繼保RCS-9700系統(tǒng)，測控型號為RCS-9705C，該型號具備測控五防功能，但現(xiàn)場未配置測控五防邏輯。站內(nèi)五防系統(tǒng)為獨立五防，廠家為珠海共創(chuàng)。

3.2 改造實施內(nèi)容

結(jié)合該站實際情況，提出改造思路為：新增綜自站順控系統(tǒng)硬件（包括：順控主機、Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機等），升級相關(guān)軟件（順控系統(tǒng)軟件、防誤閉鎖軟件），站內(nèi)保護、測控裝置不做改動，最大程度地維持站內(nèi)二次設(shè)備的運行現(xiàn)狀。

（1）新增站端順控主機一臺，具備順控程序及防誤閉鎖程序。（2）新增公用測控屏一面，以實現(xiàn)站內(nèi)部分隔離開關(guān)的遙控功能。（3）新增站控層交換機一臺，用于站控層設(shè)備的通信。（4）更換規(guī)約轉(zhuǎn)換器一臺，用于接入其他廠家二次設(shè)備。（5）新增Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機一臺，用于運維班與站端監(jiān)控系統(tǒng)間的通信，實現(xiàn)遠方順控操作。（6）新增地市公司（省檢修公司）Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器一臺，用于接入全部變電站及運維班工作站。（7）新增地市公司（省檢修公司）工作站一臺，具備運維班工作站順控權(quán)限分配的功能。（8）新增運維班工作站一臺，用于開展運維班遠方順控操作。（9）新增縱向加密裝置三臺，用于保障變電站、地市公司（省檢修公司）、運維班工作站間順控信息交換的安全性。（10）新增路由器三臺，用于搭建變電站、地市公司（省檢修公司）、運維班工作站間的通信網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)束語

按照集中式順控模式，在變電站推行順控操作完全具備可行性。通過對監(jiān)控主機（或順控主機）、Ⅰ區(qū)運檢網(wǎng)關(guān)機、Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器、運維班工作站等設(shè)備開展技術(shù)改造，在不影響站內(nèi)其他裝置運行的情況下，實現(xiàn)了變電站、運維班的一鍵順控操作，極大地減輕了運維人員的操作負擔，經(jīng)濟效益明顯。

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