中國青海330千伏及以上變電站一鍵順控試點(diǎn)建設(shè)項目技術(shù)方案及項目儲備的思考

張亞楠

國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司，中國·青海 西寧 810000

一鍵順控；雙確認(rèn)判斷；技術(shù)方案

1 研究背景

1.1 一鍵順控技術(shù)概述

一鍵順控是中國中國國家電網(wǎng)公司試點(diǎn)建設(shè)的一種新型的倒閘操作模式，在保障操作安全的前提下，可減輕運(yùn)維人員倒閘操作工作量，提高工作效率，降低經(jīng)濟(jì)損失和對生產(chǎn)生活造成的不便，還能有效降低倒閘操作誤操作的概率，從而降低電網(wǎng)事故率，防止大面積停電，避免造成惡劣的社會負(fù)面效應(yīng)。同時，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自動判別、防誤聯(lián)鎖智能校核、操作結(jié)果雙確認(rèn)判斷和操作步驟一鍵式完成[1]。一鍵順控具有高效、智能化的特點(diǎn)，是在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要表現(xiàn)和實(shí)際應(yīng)用。

1.2 中國國家電網(wǎng)公司相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

針對中國國網(wǎng)公司所轄變電站運(yùn)維操作現(xiàn)狀，中國國家電網(wǎng)公司制定了《智能變電站順序控制技術(shù)導(dǎo)則》《變電站一鍵順控改造技術(shù)規(guī)范（試行）》《運(yùn)維班主設(shè)備全面監(jiān)視改造技術(shù)規(guī)范（試行）》，規(guī)范要求在變電站部署監(jiān)控主機(jī)、獨(dú)立智能防誤主機(jī)，獨(dú)立智能防誤主機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置防誤邏輯實(shí)現(xiàn)雙套防誤校核，即要求防誤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順控防誤功能。

1.3 330kV 變電站一鍵順控技術(shù)方案的提出

在認(rèn)真解讀《變電站一鍵順控改造技術(shù)規(guī)范》的基礎(chǔ)上，結(jié)合其他網(wǎng)省公司在一鍵順控項目試點(diǎn)建設(shè)中的先進(jìn)經(jīng)驗和典型做法，提出青海南朔330kV 變電站一鍵順控技術(shù)實(shí)施方案，該方案在變電站部署一鍵順控主機(jī)、智能防誤主機(jī)，智能防誤主機(jī)與順控主機(jī)內(nèi)置防誤邏輯實(shí)現(xiàn)雙套防誤校核，19臺接收裝置、86 臺姿態(tài)傳感器及接口裝置。斷路器位置確認(rèn)采用“位置遙信+電氣量（無流無壓）”判據(jù)、隔離開關(guān)姿態(tài)傳感器位置記憶比對雙確認(rèn)方式。論文結(jié)合智能變電站和常規(guī)對一鍵順控技術(shù)調(diào)試方案展開討論，對今后一段時間青海省一鍵順控項目工作的開展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

2 一鍵順控系統(tǒng)構(gòu)成及原理

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

在南朔330kV 變電站部署一鍵順控主機(jī)及軟件、智能防誤主機(jī)及軟件，智能防誤主機(jī)與順控主機(jī)內(nèi)置防誤邏輯實(shí)現(xiàn)雙套防誤校核。因南朔330kV 變電站運(yùn)維人員辦公駐地在西寧市，為滿足運(yùn)維班實(shí)現(xiàn)主設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)視功能和需求，特在變電站和運(yùn)維班駐地各部署一臺主設(shè)備監(jiān)視工作站，站端工作站連接KVM設(shè)備，通過專用數(shù)據(jù)通道與運(yùn)維班工作站連接，通道兩端部署縱向加密裝置，閉鎖控制功能，在運(yùn)維班駐地實(shí)現(xiàn)變電站信息遠(yuǎn)方監(jiān)視。當(dāng)一個運(yùn)維班接入2 座及以上變電站時，可在運(yùn)維班增配事件集成主機(jī)。運(yùn)維班接入1 座變電站的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.1.1 通信協(xié)議

順控主機(jī)宜采用DL/T 860 標(biāo)準(zhǔn)通訊，通過站控層網(wǎng)絡(luò)采集變電站實(shí)時數(shù)據(jù)，下發(fā)控制信息；監(jiān)控主機(jī)與Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通信，傳輸一鍵順控數(shù)據(jù)；監(jiān)控主機(jī)與智能防誤主機(jī)采用DL/T 634.5104 規(guī)約通信，傳輸防誤數(shù)據(jù)；監(jiān)控主機(jī)與輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用UDP 協(xié)議通信，傳輸一次設(shè)備狀態(tài)、測量信息等數(shù)據(jù)。

刀閘位置確認(rèn)是一鍵順控的前提，姿態(tài)傳感器檢測分、合閘角度變化滿足順控第二判據(jù)要求。

2.1.2 “雙確認(rèn)”位置判斷

姿態(tài)傳感系統(tǒng)在隔離開關(guān)動作時應(yīng)準(zhǔn)確判別分合閘狀態(tài)，并給出分閘到位、合閘到位、異?；蚝祥l異常之一的遙信信號，信號準(zhǔn)確率為 100%。姿態(tài)傳感器在隔離開關(guān)上安裝后應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定分閘到位為 0°，操作隔離開關(guān) n 次(n ≥3)，測量分閘到位與合閘到位之間的角度值θi，求平均取得分合閘之間角度值，稱為額定 值θ，θ=1/nΣθi，設(shè)置分閘到位判別閾值α，合閘到位判別閾值β，標(biāo)定后，姿態(tài)傳感器應(yīng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，則姿態(tài)傳感系統(tǒng)滿足如下要求：

（1）操作隔離開關(guān)分閘操作時，若分閘實(shí)際角度為γ，則無論何時，姿態(tài)傳感系統(tǒng)應(yīng)給出 如下判別：

當(dāng)：-α ≤γ ≤+α 時，姿態(tài)傳感系統(tǒng)應(yīng)輸出分閘到位信號。

當(dāng)γ〈-α 或γ〉α 時， 姿態(tài)傳感系統(tǒng)應(yīng)可靠輸出分閘異常信號。

（2）操作隔離開關(guān)合閘操作時，若合閘實(shí)際角度為γ，則無論何時，姿態(tài)傳感系統(tǒng)給出如下判別：

當(dāng)：θ-β ≤γ ≤θ+β 時，姿態(tài)傳感系統(tǒng)輸出分閘到位信號。

當(dāng)γ〈θ-β或γ〉θ+ β時，姿態(tài)傳感系統(tǒng)輸出合閘異常信號。

2.2 順控系統(tǒng)工作原理

一鍵順控系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

圖2 一鍵順控系統(tǒng)工作原理圖

一鍵順控操作指令由變電站順控監(jiān)控主機(jī)發(fā)起，和間隔層裝置交互，如圖3所示。

圖3 監(jiān)控主機(jī)與間隔層交互過程圖

智能防誤主機(jī)從監(jiān)控主機(jī)獲取全站設(shè)備狀態(tài)，參與一鍵順控操作過程中模擬預(yù)演及指令執(zhí)行兩個環(huán)節(jié)的防誤校核功能，如圖4所示。

圖4 監(jiān)控主機(jī)與智能防誤主機(jī)交互流程圖

模擬預(yù)演和指令執(zhí)行過程中采用雙套防誤機(jī)制校核的原則，一套為順控主機(jī)內(nèi)置的防誤邏輯閉鎖，另一套為獨(dú)立智能防誤主機(jī)的防誤邏輯校驗，以防止發(fā)生誤操作。兩套系統(tǒng)宜采用不同廠家配置。模擬預(yù)演和指令執(zhí)行過程中雙套防誤校核應(yīng)并行進(jìn)行，雙套系統(tǒng)均校驗通過才可繼續(xù)執(zhí)行；若校核不一致應(yīng)終止操作，并提示詳細(xì)錯誤信息，如圖5所示。

圖5 一鍵順控操作邏輯校驗圖

3 一鍵順控項目停電調(diào)試驗收實(shí)施方案

3.1 停電調(diào)試方案

由于青海電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在進(jìn)行一鍵順控停電調(diào)試期間是不具備變電站全停調(diào)試條件的。故采用間隔輪流停電的方式進(jìn)行，即停電調(diào)試第一階段為：330kV、110kV ⅠⅢ母及其所屬間隔，第二階段為330kV、110kV ⅡⅣ母及其所屬間隔。330kV、110kV 均采用雙母雙分段接線方式，故停電調(diào)試的危險點(diǎn)是母聯(lián)開關(guān)靠帶電母線側(cè)隔離開關(guān)不能調(diào)試，采取的預(yù)控措施是拉開該隔離開關(guān)操作電源及儲能電源小開關(guān)[2]。

3.2 停電調(diào)試驗收步驟

（1）出線間隔（以330kV月朔Ⅰ線為例）。

（2）母聯(lián)/分段開關(guān)間隔（以3313 開關(guān)為例）。

（3）驗收內(nèi)容。

驗收內(nèi)容見下表1。

表1 驗收內(nèi)容

4 關(guān)于后續(xù)一鍵順控項目的思考

4.1 視頻聯(lián)動作為第二判據(jù)

4.1.1 視頻監(jiān)控功能檢驗

（1）實(shí)時監(jiān)控功能：順控視頻站端系統(tǒng)是否具備同屏展示攝像機(jī)設(shè)備信息與視頻圖像組成的監(jiān)視畫面，是否支持同屏任選監(jiān)視多路（1、4、9、16 路）視頻信息，[3]是否支持對圖像信息進(jìn)行隨時切換，檢查是否具有選擇單畫面手動切換、單畫面自動輪視、多畫面手動切換和多畫面自動輪視等多種方式。

（2）錄像回放功能：檢查系統(tǒng)是否支持在指定的時間范圍內(nèi)將指定的攝像頭的錄像信息以列表的方式進(jìn)行展示，是否能對指定的錄像信息進(jìn)行回放、快進(jìn)、快退、暫停、停止等功能。

（3）實(shí)時性功能：檢查視頻監(jiān)控畫面與實(shí)際畫面時間間隔是否小于2s。

4.1.2 一次接線圖檢驗

（1）檢查視頻聯(lián)動系統(tǒng)是否具備以矢量圖的方式展示變電站的一次接線圖的功能，一次接線圖中應(yīng)最少包含開關(guān)、隔離開關(guān)、母線、變壓器等一次設(shè)備以及變電站內(nèi)所有的間隔信息。

（2）檢查一次接線圖中的不同等級區(qū)域是否具備顏色區(qū)分能力，檢查當(dāng)雙擊有關(guān)聯(lián)視頻信息的一次設(shè)備時，是否能同屏同時展示其所選擇設(shè)備的多畫面、多角度視頻界面，如果此設(shè)備為隔離開關(guān)設(shè)備，則第一畫面顯示一次設(shè)備的標(biāo)識牌場景監(jiān)視視頻，待標(biāo)識牌場景監(jiān)視視頻播放一段時間(默認(rèn)10 秒)后，應(yīng)能在第一畫面自動播放此隔離開關(guān)設(shè)備的全景監(jiān)視視頻以及多畫面的組合監(jiān)視視頻。

（3）檢查點(diǎn)擊主接線圖中一次設(shè)備的圖標(biāo)時，系統(tǒng)是否具備聯(lián)動對應(yīng)設(shè)備的視頻，至少應(yīng)可對變壓器、開關(guān)、隔離開關(guān)聯(lián)動視頻監(jiān)視，聯(lián)動的視頻展示界面應(yīng)有多畫面、多角度同屏展示，并在聯(lián)動的視頻界面左側(cè)展示對應(yīng)設(shè)備的樹狀目錄[4]。

4.1.3 視頻聯(lián)動功能檢驗

（1）檢查當(dāng)站端監(jiān)控系統(tǒng)控制隔離開關(guān)分合時，站端系統(tǒng)是否能即時聯(lián)動，對相應(yīng)設(shè)備隔離開關(guān)的所有場景（即設(shè)備就近的多個攝像機(jī)視頻及有關(guān)信息的多角度、多信息畫面組合）在同一畫面上進(jìn)行關(guān)聯(lián)性顯示。

（2）檢查系統(tǒng)能否在同一畫面上顯示對該設(shè)備的智能分析結(jié)果。

（3）檢查系統(tǒng)是否具備根據(jù)已經(jīng)設(shè)置好的策略進(jìn)行錄像。

4.1.4 判別及狀態(tài)顯示功能檢驗

（1）檢查系統(tǒng)視頻畫面同步顯示智能研判結(jié)果狀態(tài)，包括合閘到位、分閘到位、分合閘異常、分析失敗等狀態(tài)。顯示狀態(tài)著色情況如下表2所示。

表2 顯示狀態(tài)著色定義

（2）合閘判斷：將隔離開關(guān)合閘到位，檢查視頻智能判斷隔離開關(guān)狀態(tài)是否準(zhǔn)確，在范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整攝像機(jī)角度3 次，檢查系統(tǒng)判斷隔離開關(guān)狀態(tài)的準(zhǔn)確性。

（3）分閘判斷：將隔離開關(guān)分閘到位，檢查視頻智能判斷隔離開關(guān)狀態(tài)是否準(zhǔn)確，在范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整攝像機(jī)角度3 次，檢查系統(tǒng)判斷隔離開關(guān)狀態(tài)的準(zhǔn)確性。

（4）異常判斷：將隔離開關(guān)分合閘位置置于異常狀態(tài)，檢查系統(tǒng)在導(dǎo)電臂形成夾角分別為170°、160°、150°時，在范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整攝像機(jī)角度3 次，系統(tǒng)判斷隔離開關(guān)分合狀態(tài)的準(zhǔn)確性。

（5）隔離開關(guān)分合閘操作不小于5 次，有一次判斷錯誤即認(rèn)為不合格。

4.2 一鍵順控操作的局限性

4.2.1 僅能完成單一間隔由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用的一次設(shè)備操作

（1）一鍵順控完成二次設(shè)備操作的思考

①智能變電站在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)的采集信息，可以與智能防誤主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，完成二次設(shè)備的順控操作。

②常規(guī)變電站需要增加壓板狀態(tài)采集裝置，將將保護(hù)屏上的 硬壓板實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)采集。對保護(hù)屏、測控裝置、匯控柜的二次設(shè)備空開進(jìn)行改造，在條件具備的情況下可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控壓板和拉合空開。

（2）一鍵順控完成一次設(shè)備冷備用轉(zhuǎn)檢修操作的思考

變電站增加地線狀態(tài)采集裝置，在執(zhí)行完間隔由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用的順控操作后，判斷間隔所有開關(guān)、刀閘的位置狀態(tài)，根據(jù)順控票的操作內(nèi)容進(jìn)行任務(wù)下達(dá)、模擬預(yù)演和位置確認(rèn)，完成間隔轉(zhuǎn)檢修的操作。在進(jìn)行位置確認(rèn)時GIS 設(shè)備檢查分合閘位置指示、帶電顯示裝置無電的兩個非同源或非同樣原理的變化；敞開式設(shè)備檢查實(shí)際位置。

4.2.2 僅能完成站端操作，在調(diào)度端無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程一鍵順控

（1）將運(yùn)維班（變電站）的雙確認(rèn)位置采集上送至調(diào)度D5000的人機(jī)終端，同時增加一鍵順控主機(jī)、監(jiān)控防誤主機(jī)、接收裝置和縱向加密裝置，在原理上和變電站一鍵順控改造原理配置相同，完成在調(diào)度端一鍵順控的操作。

（2）運(yùn)維班一鍵順控操作的實(shí)施。完成變電站主設(shè)備全面監(jiān)視后，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)D5000 的延伸，在變電站及運(yùn)維班完成授權(quán)后的一鍵順控及主設(shè)備信息的實(shí)時監(jiān)控和順控操作。

5 結(jié)語

一鍵順控技術(shù)改造需要解決當(dāng)前調(diào)度端遠(yuǎn)程操作、二次設(shè)備操作的問題，突破這兩點(diǎn)局限形問題以后，還需在操作質(zhì)量等方面進(jìn)行改進(jìn)?？傊磥磉€有很長一段路要去逐步探索，希望論文圍繞以上問題的探討和建議能對現(xiàn)實(shí)工作有一定的借鑒意義，也期待同行紛紛參與探討并給予寶貴的指導(dǎo)意見。