智能化变电站顺序控制功能的讨论

2013-09-14王思诚

电子测试 2013年5期

晋飞王思诚

（潍坊供电公司，山东潍坊 261041）

国家电网公司2009年颁布的《智能变电站技术导则》中，将变电站内设备的顺序控制功能作为智能变电站的基本系统功能之一。所谓变电站电气设备顺序控制，是指通过自动化系统的单个操作命令，根据预先规定的操作顺序和五防闭锁逻辑，自动按规则完成一系列断路器和隔离开关的操作，从而最终改变系统运行状态的过程，实现变电站电气设备从运行、热备用、冷备用、检修等各种状态的自动转换。

1 顺序控制的优势

1.1 人工常规操作

随着生产力的发展，用电需求的增多，相应变电站和站内设备的数量也在不断增加，导致变电站内电气接线方式越来越复杂，设备的操作次数越来越多。目前常规变电站的倒闸操作的流程一般由上级调度下令，变电站内值班员向本地操作员和监护人交代操作任务，操作人和监护人根据预先准备好的操作票，在模拟板上进行模拟操作预演，预演正确后对设备进行操作，操作过程中只能实现对单个设备的选择－返校－执行操作控制方式，而且每一步操作完成后都需要去现场检查确认设备实际状态，只有设备状态对应正确后才进行下一步操作。

由于操作票中的操作项与检查项是同等数量，所以在这种操作方式下，操作人员操作项目多，持续时间长、劳动强度大、操作风险高，从而给操作人员带来了较大压力。整个操作过程由人工实现一定程度上也增加了误操作的可能，影响了电网的安全运行水平。

1.2 顺序控制操作

国家电网公司颁布的《智能变电站技术导则》在基本系统功能部分提出了对顺序控制的功能要求，即：满足无人值班及区域监控中心站管理模式的要求；可接收和执行监控中心、调度中心和本地自动化系统发出的控制指令，经安全校核正确后，自动完成符合相关运行方式变化要求的设备控制；具备自动生成不同主接线和不同运行方式下典型操作流程的功能；具备投、退保护软压板功能；具备急停功能；可配备直观图形图像界面，在站内和远端实现可视化操作。

图1 顺序控制流程示意图

根据技术导则中的要求可以看出，顺序控制操作是由顺控主机通过程序来实现对开关、刀闸及保护装置的控制和操作，是一个全自动的过程，过程中的每一步操作都是连贯执行，无需人工干预，与人工常规操作相比减少了人工操作的时间和设备状态检查时间，这样有效减少了操作时间，进而缩短了停电时间，这就减轻了对生产生活造成的不便，降低了因为停电造成的经济损失。顺序控制操作通过自动判断逻辑闭锁，脱离了人为因素的干预，还能够有效降低倒闸操作误操作的发生，从而降低了设备、人身、电网的事故率，防止因为倒闸操作出现的大面积停电事故，避免造成恶劣的社会负面效应。

2 顺序控制的必要功能

顺序控制操作经过现场试验，笔者认为还需必备以下几种功能：

1．操作的模拟仿真预演功能。在设备进行正式操作前，必须在顺序控制主机上提前进行模拟操作仿真预演，目的为了检验顺序控制执行时操作逻辑的准确性，这样才能保证顺序控制的正确性。

2．顺序控制操作票的导入导出功能。从安全管理的方面考虑，顺序控制生成的倒闸操作票一定要为标准格式，方便实现了操作票从顺控主机中的导入导出，每一份操作票都会进行模拟仿真预演，经过验收合格后才可以投入使用，最终生成的操作票不得随意更改，可以保存为经典操作票，方便以后导出进行常规操作使用。

3．设备状态的自适应功能。由于顺序控制生成的操作票是固定的，如果操作前被操作间隔设备各元件所处的状态有以达到操作完成状态的，顺序控制操作应能够恰当地跳过这些状态已到位的操作步骤，从而保证安全、正确、高效地完成整个顺序控制操作。

4．顺序控制操作的人工干预控制功能。顺序控制操作是通过程序来实现的，无需人工干预，但是如果操作过程中出现异常状况，比如：变电站自动化系统发生事故或异常告警信号；操作中的设备出现分、合不到位或未满足操作条件；操作中相关的保护装置发生动作出口跳闸等突发情况，具备了立即停止的功能，同时人工干预控制的功能也是必要的。

3 智能变电站顺序控制目前存在的问题

目前已投运的智能变电站的顺序控制功能都顺利通过了验收，但是在实际运行中都没有得到运用，通过从设备、技术和管理等方面简单分析了不能投入运行的因素：

3.1 设备因素无法实现顺控

（1）一次设备。顺序控制中的一次设备包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸、开关手车等均要具备电动操作功能，也就是通过电气操作来实现断路器和刀闸的分合功能，开关手车的推入和拉出功能。然而不论敞开式刀闸还是GIS组合电器刀闸，都经常出现辅助接点分合不到位或接触器损坏等情况；低压开关柜的开关手车无法电动进行运行、试验位置的转换，正是由于这些故障因素和设备缺陷的存在，所以无法保证顺控操作的顺利执行。只有一次设备具有较高的可靠性，才能使顺序控制操作的正确性和成功率得到保证。

（2）二次设备。顺序控制中的二次设备负责采集一次设备的状态数据，同时也是顺序控制功能的具体执行者。顺控主机根据操作票的逻辑和操作顺序通过站控层向二次设备发出控制命令，二次设备则通过过程层的GOOSE网向需要操作的间隔层的一次设备发出执行命令，一次设备变位的数据信息要及时准确的采集上送到二次设备，由于二次设备就地化，一直处于高压设备的强磁场环境中，这样对二次设备的CPU板件、开入开出板件和出口板件的抗电磁干扰性能要求更高了，在现运行的数字化变电站中就曾经发生过就地的二次设备因为电磁干扰出现死机的故障，所以二次设备的可靠运行，也是顺序控制操作的重要保障。

3.2 现场设备状态无法确认

国家电网公司2009年发布的《电力安全工作规程》中的2.3.6.5有明确规定：电气设备操作后的位置检查应以设备实际位置为准，无法看到实际位置时，可通过设备机械位置指示、电气指示、带电显示装置、仪表及各种遥测、遥信等信号的变化来判断，判断时应有两个及两个以上的指示，且所有指示均已同时发生对应变化，才能确认该设备已操作到位。

目前顺序控制主机采集到了一次设备信息包含了间隔遥测和遥信变位，其中遥信变位是通过一次设备的辅助接点来实现的，一次设备的机械位置指示无法像常规操作那样由操作员到现场确认，所以不符合《电力安全工作规程》中的规定，这也就成为了顺控操作无法实现的又一障碍。

针对这一问题顺控厂家提供了几种解决方案，比如在隔离刀闸操作连杆上加装行程开关，辅助判断刀闸分合是否到位，但对于断路器和手车开关就无法实现；顺序控制功能模块与视频图像监控系统实现联动，在进行顺序控制操作时，系统自动把视频画面切换到与操作设备有关的对象上，使操作员通过视频画面也可以直观地观测到设备的当前实际状态、操作中间的变化状态、操作结果等，以便出现异常时可随时对顺序控制过程进行干预。这些方案只是当一次设备实际不到位时被动地阻止顺控操作，来保障顺序控制的可靠性，虽然在试验过程中得到论证，但实际效果还有待进一步考察。

2.3 顺序控制暂无相应的管理规范

智能化变电站作为智能电网中的坚强节点之一，投运尚且不足两年，而顺序控制作为新技术并无运行经验，国家电网公司颁布的《智能变电站技术导则》只是对顺序控制提出了要求，并无使用方面的规程和规定，由于国家电网没有明确的条文规定顺序控制可以投入运行，所以各地市子供电公司的运行规程中也无此说明，操作人员作为执行者，无法做到有章可循、有文可依，这样导致作为智能变电站高级应用之一的顺序控制功能，只停留在验收过程中的试验阶段，而无法正确投入运行。