智能變電站中順序控制功能在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

郝國(guó)強(qiáng)

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)，山西 晉城 048000）

1 智能變電站順序控制概述

當(dāng)前，為適應(yīng)煤礦供電系統(tǒng)的智能化建設(shè)，對(duì)煤礦供電系統(tǒng)提出了更高的要求。智能變電站在煤礦供電系統(tǒng)中有著極好的應(yīng)用前景。在智能變電站中，將基于五防邏輯設(shè)計(jì)的監(jiān)控后臺(tái)集成到操作模塊按鈕上。順序控制是智能變電站電氣設(shè)備管理的重要特征，通過順序控制，在操作時(shí)僅需要根據(jù)操作任務(wù)名稱調(diào)用“一鍵順控”按鈕即可完成對(duì)應(yīng)的目的操作[1]。

與常規(guī)變電站對(duì)比，智能變電站順序控制不僅不需要操作人員編寫操作票，而且由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)執(zhí)行操作，避免了人為操作中可能存在的疏忽和缺漏，操作速度快、效率高，能大大減輕操作人員的操工作強(qiáng)度，提高了變電站的自動(dòng)化水平。

2 智能變電站順序控制的平臺(tái)

智能變電站順序控制的平臺(tái)主要由硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)兩部分構(gòu)成[2]。

2.1 硬件平臺(tái)

符合順序控制的智能變電站的硬件需要具備較好的電操作性能，為了提高操作成功率和準(zhǔn)確率，需要硬件設(shè)備具有較好的可靠性。其設(shè)備主要包括一次設(shè)備和二次設(shè)備。

（1）一次設(shè)備。智能變電站順序控制的一次設(shè)備如手車、斷路器、隔離刀閘和接地刀閘等應(yīng)具有電氣操作的功能。此外，為了保障順序控制的順利實(shí)施，一次設(shè)備還應(yīng)具有良好的魯棒性和可靠性。

（2）二次設(shè)備。二次設(shè)備是承擔(dān)順序控制的實(shí)際執(zhí)行的設(shè)備，必須滿足IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)。此外，二次設(shè)備還承擔(dān)著采集一次設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

各硬件平臺(tái)間的通信協(xié)議遵循IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，通信鏈路應(yīng)具備較高的有效性和可靠性，調(diào)度主站與集控站間可使用高速光纖進(jìn)行通信，站內(nèi)各層可使用以太網(wǎng)通信[3]。此外，二次設(shè)備還應(yīng)具備良好的測(cè)控功能，以確保多任務(wù)操作系統(tǒng)的順利執(zhí)行。

2.2 軟件平臺(tái)

軟件平臺(tái)主要由智能單元和后臺(tái)服務(wù)器組成。智能單元負(fù)責(zé)執(zhí)行間隔內(nèi)、跨間隔的操作規(guī)則；后臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)執(zhí)行所有的操作規(guī)則[4]。后臺(tái)服務(wù)器在執(zhí)行順序操作時(shí)，需先從智能單元中調(diào)取操作規(guī)則，如匹配則繼續(xù)執(zhí)行，如不一致則報(bào)警，提示操作人員核查操作規(guī)則的準(zhǔn)確性。同時(shí)，智能單元還應(yīng)具有可擴(kuò)展性，如遇變電站有擴(kuò)容、擴(kuò)建等新規(guī)劃，操作規(guī)則應(yīng)及時(shí)擴(kuò)展和修改。在順序控制操作時(shí)，應(yīng)先核實(shí)操作員的工作職責(zé)，確保設(shè)備名稱和編號(hào)無誤后執(zhí)行順序操作，全部操作執(zhí)行完畢后再執(zhí)行記錄和檢查。

3 智能變電站順序控制的實(shí)現(xiàn)

3.1 順序控制的流程

順序控制的流程圖如圖1所示。首先，設(shè)備要接受操作命令，完成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的切換。隨后自動(dòng)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)符合要求時(shí)，可以由人工確認(rèn)預(yù)演程序化操作，強(qiáng)制進(jìn)入仿真程序。如預(yù)演失敗則返回上一層，再次由人工確認(rèn)預(yù)演的程序化操作，強(qiáng)制進(jìn)入仿真程序。當(dāng)預(yù)演仿真操作成功時(shí)，進(jìn)入下一步執(zhí)行人工輸入操作；在人工確認(rèn)完成程序化操作票后，對(duì)操作進(jìn)行結(jié)束確認(rèn)，如正確則操作結(jié)束。如不正確，則返回人工確認(rèn)預(yù)演的程序化操作，重新再執(zhí)行一遍。在對(duì)組合操作票進(jìn)行操作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)組合操作票進(jìn)行人工確認(rèn)，強(qiáng)制執(zhí)行仿真預(yù)演和所需的邏輯驗(yàn)證，以確保操作票的順利執(zhí)行。

圖1 操作流程框圖

3.2 程序化操作

程序化操作界面位于間隔分圖中，共有運(yùn)行、冷備用、熱備用、檢修4個(gè)狀態(tài)。當(dāng)需要執(zhí)行操作時(shí)，通過鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊目標(biāo)狀態(tài)，能夠啟動(dòng)程序化操作，啟動(dòng)后再通過權(quán)限驗(yàn)證，即可實(shí)施程序化操作，實(shí)現(xiàn)間隔狀態(tài)的切換。根據(jù)操作要求找到唯一的操作票，彈出“順控”的對(duì)話框，如圖1所示。

圖2中，標(biāo)題欄的下方顯示為“10 kV備用531開關(guān)由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修”，下方為4個(gè)按鈕，分別為“增加”“刪除”“調(diào)取”和“退出”。當(dāng)操作票為典型票狀態(tài)時(shí)，“增加”“刪除”按鈕處于灰化的狀態(tài)。按鈕下方為任務(wù)列表，顯示正在執(zhí)行的操作任務(wù)。任務(wù)列表的下方為操作項(xiàng)列表，顯示操作項(xiàng)序號(hào)及操作項(xiàng)內(nèi)容。最下方是狀態(tài)信息欄，顯示的是程序化操作總狀態(tài)。

圖2 程序化操作對(duì)話框

3.3 單間隔典型票程序化操作界面

3.3.1 操作票調(diào)取

在對(duì)話框中，點(diǎn)擊“調(diào)取”按鈕實(shí)施操作票的調(diào)取，之后“調(diào)取”按鈕變?yōu)椤邦A(yù)演”，調(diào)取成功后進(jìn)入等待預(yù)演狀態(tài)。若調(diào)取失敗，失敗信息會(huì)以紅色字體發(fā)出警告。

3.3.2 操作票預(yù)演

點(diǎn)擊“預(yù)演”對(duì)操作票進(jìn)行自動(dòng)預(yù)演，點(diǎn)擊“預(yù)演”按鈕后，變化為“終止預(yù)演”，系統(tǒng)自動(dòng)播放預(yù)演動(dòng)畫。

3.3.3 操作票執(zhí)行

預(yù)演成功后，點(diǎn)擊“執(zhí)行”按鈕執(zhí)行操作，任務(wù)列表中的任務(wù)以及所有的操作項(xiàng)均使用綠色的帶圈的“√”號(hào)標(biāo)識(shí)成功執(zhí)行任務(wù)。

4 智能變電站順序控制運(yùn)行中需注意的問題

4.1 認(rèn)識(shí)到控制源的唯一性

當(dāng)前，部分變電站已經(jīng)不需要有專人值班。自動(dòng)控制源主要包括計(jì)算機(jī)、集控站和上級(jí)調(diào)度等。若協(xié)調(diào)不利會(huì)導(dǎo)致發(fā)生多源控制的問題。因此，在控制源的選擇上應(yīng)由一個(gè)系統(tǒng)的互鎖、閉鎖機(jī)制，以保證在同一時(shí)刻有且僅有一個(gè)控制源的操控控制對(duì)象[5]。

4.2 保障系統(tǒng)的安全與身份認(rèn)證機(jī)制

為確保順序控制的安全穩(wěn)定運(yùn)行，除了必要的物理隔離裝置外，還應(yīng)充分考慮到源于內(nèi)部的惡意入侵、黑客攻擊和無意的誤操作等。因此，對(duì)順序控制系統(tǒng)予以嚴(yán)格的安全和身份認(rèn)證管理對(duì)保障系統(tǒng)的安全非常重要[6]。

4.3 要與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施聯(lián)動(dòng)

順序控制應(yīng)與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)。當(dāng)實(shí)施順序控制操作時(shí)，應(yīng)能將監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)切換到順序操作的對(duì)象上，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)可以隨時(shí)對(duì)順序控制過程進(jìn)行處理。

4.4 異常處理

在順序控制過程中，如因事故或異常發(fā)生警告時(shí)，應(yīng)立即停止操作。當(dāng)設(shè)備未達(dá)到操作條件、分合不當(dāng)時(shí)，也應(yīng)立即停止。順序控制停止后，應(yīng)立即排查警告原因并及時(shí)處理，解決異常處理后再進(jìn)行常規(guī)順序控制操作。

4.5 保障順序控制操作的連續(xù)性

為保障順序控制的連續(xù)執(zhí)行，在操作票的編制過程中，應(yīng)將人工干預(yù)應(yīng)于在順序控制操作前或者后執(zhí)行，避免整個(gè)操作過程中可能出現(xiàn)的人工干預(yù)，如在電源空氣開關(guān)的分、合操作、臨時(shí)接地線的拆接等[7]。

4.6 順序控制操作票的相對(duì)固定性

為了保障順序操作的安全性和連續(xù)性，順序控制操作票必須經(jīng)審核、測(cè)試、論證和驗(yàn)收合格后，才能在順序控制中使用。一旦投入使用，即不能輕易更改[8]。

4.7 提高順序控制操作的效率

為減少順序控制的操作壓力，可以將不常用、非典型以及簡(jiǎn)單的操作任務(wù)挪出順序控制操作范圍。此外，還應(yīng)避免因順序控制操作過多而引起的操作混亂，便于順序控制的安全運(yùn)行，減少因非典型操作而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。

5 結(jié) 論

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)礦山領(lǐng)域的安全生產(chǎn)有著非常重要的意義。寫操作票是變電運(yùn)行的重要工作內(nèi)容。操作票的正確編寫是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段。在順序控制得到應(yīng)用之前，一般由操作員手工填寫變電倒閘操作票。隨著電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益龐大，變電站的設(shè)備日益增多，手工填寫操作票越來越難以適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。智能變電站順序控制采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，有效提高了操作效率，降低操作風(fēng)險(xiǎn)，降低電力系統(tǒng)故障發(fā)生率，對(duì)礦山智能化建設(shè)產(chǎn)生良好的推動(dòng)作用，促進(jìn)礦山行業(yè)的良性發(fā)展。