基于保护软压板远方投切应用技术的探讨

王大军　张东　安运志

【摘 要】实施调控一体化后，电力二次设备投切操作仍以现场人工投退其硬压板方式为主，为提高电网运行安全效率效益水平，经过探索，依托OPEN3000调度控制自动化系统、调度数据传输网、变电站综合自动化系统和微机保护测控装置等子站端二次设备，采用了基于保护软压板遥控操作的二次设备远方投切技术，经过实际应用，为确保设备和电网安全、稳定、可靠、优质、经济运行提供技术支撑，节约了电网运维管理成本，提高了调度控制能力与管理水平。

【关键词】二次设备；远方；投切；软压板；遥控；自动化

【Abstract】Actualized integration of dispatcher control， but all operations of power secondary equipment depend on substation operators.To raise the level of safety and efficiency benefits of power networks running，after investigation，depending on OPEN3000 dispatcher control automatic system， dispatching data transmission network，substation automation system and substation secondary equipment，we adopt a new technique of remotely switching secondary equipment which based on telecontrolling protective device soft strap.After application，offering technical support to ensure the safeness、stabilization、reliableness、excellence and economy operation of electrical installations and power netwoks，saving managerial cost that operation of power netwoks，raising the level of dispatcher control management.

【Key words】Secondary equipment；Remote；Switching；Soft strap；Telecontrol；Automation

0 引言

远方投退和切换重合闸、备自投等电力二次设备相关功能已成为智能变电站的重要功能之一，但是对于常规变电站，二次设备操作仍以现场人工投退其硬压板的方式为主。实施调控一体化后，变电站已实现无人值守，而大量频繁的二次设备投切操作制约着电网运行效率。同时为减轻运维人员工作量，迫切需要通过技术支撑系统实现对电力二次设备远方投切控制。基于上述情况，根据电力安全工作规程并结合实际情况对电力二次设备远方投切技术进行研究和应用。

1 电网概况

受阿勒泰地区特殊地理位置、区域形状以及人口分布等因素影响，阿勒泰地区电网发展起步较晚，也相对缓慢，电网结构、网架分布的合理性较差，受供电区域大、变电站分布分散的特点影响，电网网架结构呈现特点是东西狭长，南北分散，变电站之间距离较长。近年来，随着对电网建设投资力度的不断增大，变电站综合自动化、调度控制自动化和远动通信数据网建设水平显著提高，实施调控一体化后，变电站已实现无人值守，电网运行过程中的输配电线路带电作业、电磁环网合解环、小电源与系统解并列、负荷倒供和事故处理均需要大量频繁投切电力二次设备，但该操作需由维操队人员到现场就地完成。特别是为提高供电可靠性和优质服务水平需要逐年大量递增的各类输配电线路带电作业，而带电作业安全要求退出线路各侧厂站重合闸，这就需要维操队人员频繁往返于各厂站之间。每次实际操作时间不足1min，而路途时间平均约1.2h。由于路途、交通、车辆等原因导致延长了电网运行方式调整、事故处理和带电作业等待时间，而且因不能及时到达变电站投切二次设备，二次设备无法配合电网运行方式改变，易引起次生事故导致事故范围扩大，增加了电网不安全因素，同时又占用大量人力物力资源，增加了维操队人员的工作强度和电网运维成本压力，造成了不必要的人力物力财力浪费。

2 可行性研究

结合现场具体情况和工作要求，经过分析，通过调控端实现远方投切二次设备的方案主要有3 种：第一种方案是在调控端增加功能界面，并对现场保护重合闸等控制回路进行改造，通过自动化系统数据口向子站端二次设备下发遥控命令，电信号触发中间继电器，利用双位置继电器对保护重合闸等出口压板和闭锁压板进行投退，实现远方投切二次设备，该方法需要改变二次回路接线，增加二次电缆，投入较多。第二种方案是在调控端增加远方修改定值系统，由调控端通过远方修改定值系统向子站端二次设备下发遥控命令，远方修改装置内部控制字即改定值方式，实现远方投切二次设备。该方法需增设专用服务器和专用通信通道，工程量比较大，且《国家电网公司十八项重大反事故措施》不建议开放远方修改定值功能。第三种方案是在调控端增加功能界面，并对子站端二次设备改造升级，由调控端通过自动化系统数据口向子站端二次设备下发遥控命令，远方投退保护软压板。软压板与保护开入回路组成逻辑关系，在二次设备硬压板投入时由远方遥控投退相应软压板。该方法符合反措要求，按照《继电保护及安全自动装置远方操作技术规范》的要求，应在安全Ⅰ区实现继电保护及安全自动装置远方遥控操作功能。

经过研究，方案三为可行技术方案，即采用基于保护软压板遥控操作的二次设备远方投切技术，在调控主站端依托OPEN3000调度控制自动化系统实现，在子站端依托变电站综合自动化系统实现，如图1所示。采用调度数据网作为调控端和变电站端之间的数据传输通道，通过调度数据网和I区数据通信网关机将调控端下发的遥控指令转发至站端二次设备，并将站端二次设备的状态信息转发调控端。但若要实施，仍存在诸多具体问题和困难。

3 存在的问题及解决措施

3.1 “双确认”问题及技术实施

远方遥控操作的安全要求，即“双确认”问题，这是需要解决的首要问题，根据电力安全工作规程规定，“双确认”是指至少应有两个非同样原理或非同源的指示发生对应变化，且所有这些确定的指示均已同时发生对应变化，才能确认该设备已操作到位。远方遥控一次设备的结果可以引起监控系统2个以上指示的变化，包括变位、遥信和遥测等，但二次设备因其特殊性，远方遥控软压板后不能引起其本身以外的状态改变。为了满足“双确认”要求，我们采取以下技术实施方法：一是，远方遥控操作后的软报文，装置上送相应软压板“分/合”报文遥信变位信息，此报文做成光字牌压板指示，遥控命令下达后，检查监控画面上软压板位置信号是否正确变位，属于遥控确认信息；二是，装置“备自投/重合闸充电”状态作为独立的遥信点，在充电完成后向监控系统发送遥信软报文，在监控画面上显示“备自投/重合闸充电”信号，检查监控画面上光字牌是否正确变位，属于遥信确认信息。即以备自投/重合闸软压板遥信状态和“备自投/重合闸充电”状态作为“双确认”指标。

3.2 完善设备监控信息表并完成软压板数据入库

调控一体化后，调控端仅进行远方拉合断路器等一次设备操作，相应的设备监控信息表无远方投切二次设备部分，特别是软压板遥控遥信部分，而现场设备厂家、型号和版本不同，相关保护软压板不健全、名称不统一、功能不完善，因此，首先是梳理原有监控信息点表和收集整理现场装置软压板名称功能，还要根据标准和操作要求确定并进行规范统一需增加的软压板名称功能，最后针对所需补充装置软压板功能进行修订、补充和完善信息点表相关内容。

对二次设备软压板进行定义描述和监控信息表描述、数据库修改、生成。对数据通信网关机远传数据库进行修改、配置，增加相应软压板遥控、遥信信息量。例如具体增加“重合闸投入软压板”遥控点表和“重合闸投入软压板”、“重合闸充电完成”或“重合闸充电未满”遥信点表。逐一核对站端远传库软压板遥信点表和遥控点表，确保所有信息点号对应正确，防止点号不一致发生误操作。

3.3 电力二次设备技术实施

以往都是由维操队人员到现场就地投退二次设备的硬压板来实现二次设备或其部分功能的投退和切换。根据上文确定的方案三，由调控员取代维操队人员来进行远方遥控操作二次设备软压板，而现场主要装设有南瑞继保、长园深瑞、国电南自、许继和北京四方等厂家的二次设备，二次设备包括有微机测控装置、保护装置或保测一体装置、备自投装置等不同类型。根据设备监控信息表和装置特点进行确认、改造和升级，例如设置“重合闸软压板”或“闭锁重合闸软压板”、“重合闸充电完成”或“重合闸充电未满”指示等，并进行功能测试，经过现场实际验证后，才能确认该设备具备远方投切功能的基本条件。

3.4 子站端技术实施

变电站综合自动化系统是将变电站内实现控制、保护、信号、测量等功能的电气二次设备经过功能的组合和优化设计，实现对变电站进行监控、运行操作以及与调度通信等综合性的自动化系统。依托站端综合自动化系统完成其后台监控系统相应间隔软压板分画面制作、定义、关联、调试，对于上述实施改造升级后的具备远方遥控软压板相关功能的设备，在子站端后台监控系统和远动机（数据通信网关机）上按照设备监控信息表配置相应信息点，例如“重合闸投入软压板”或“闭锁重合闸软压板”遥控点、“重合闸投入软压板状态” 或“闭锁重合闸软压板状态”遥信点、“重合闸充电完成”或“重合闸充电未满”遥信点，完成与装置软报文信息的对应和关联。部分子站端后台监控系统与保护装置、备自投装置厂家不同时，需由相关厂家提供给子站端后台厂家装置版本资料及通信规约，完成通信规约转换。

3.5 调控主站端技术实施

调控主站端依托OPEN3000调度控制自动化系统实现，该系统是由前置、后台子系统组成的计算机系统，完成实时信息处理、分析计算、并实现对电力设备的控制和操作。充分利用调度控制系统基础平台提供的模型管理、数据传输、网络通信、人机界面、系统管理等功能，按照各厂站一次接线情况和设备监控信息表，在调控端自动化系统上配置相应的监控信息点和操作界面，完成软压板和“充电完成”或“充电未满”光字牌远方监视功能。调控端还要与各子站端严格逐一对点，实现设备监控信息表与现场设备、子站端、调控端信息点的对应。根据远方遥控操作要求，完成“五防”校验数据库的生成。

远方遥控软压板试验时，现场需退出调试的备自投装置或保护测控装置出口压板，将本调试装置外的运行中测控及保护测控装置“远方/就地”控制选择开关放至“就地”位置，防止误控运行中设备。注意软压板的遥控是否成功必须进入现场装置参数菜单进行核对，禁止只凭装置的液晶显示或报文上送显示判断。同时完成新增软压板远方遥信信号和充电光字牌监视试验，调控端要严格执行远方遥控操作“双确认”要求。

3.6 数据传输通道技术实施

数据传输通道是调控主站系统和子站设备交换信息的通道，调控一体化实施后，无人值守变电站均已通过调度数据网接入调度控制自动化系统，采用调度数据网作为调控主站和各厂站之间的数据传输通道。按照规定，应采用基于IEC104规约的遥控业务实现子站端二次设备软压板远方遥控操作。

3.7 专业管理及制度实施

此项技术实施过程中采用“一个到位、三不放过”原则，即技术监督人员现场到位、压板功能不清楚不放过、遥信对点不一致不放过、遥控试验不合格不放过，严控节点，确保遥控操作和遥信变位的准确性、可靠性。

根据相关规程规定，结合实际情况适时编制、审核、发布《电力二次设备远方操作技术规范》和《调度控制远方遥控操作管理规定》，并滚动编制二次设备远方遥控操作危险点分析及预控措施，规定要求调控员在执行遥控操作时应两人且分步进行，过程应包括选择操作对象、发令及监护、系统返校、输入密码、确认执行操作等步骤，远方操作时，如出现装置异常、控制回路断线、通信中断、遥控操作失败、软压板双确认不一致等相关异常时，应立即停止操作，并通知运维单位处理，防止误操作。组织调控员学习和做好预案，并跟踪考查。

4 取得效果及注意事项

4.1 取得效果

以本地区调控员远方遥控操作二次设备情况为例，统计2015年7月至12月数据与2014年同比可知产生的工作效率和经济效益，如下表所示：

由表1可见，实施二次设备远方投切技术后，单次投退重合闸总时间由原来的约86min 直接减少为现在的不足1min，带电作业人员等待时间由原来的89min 直接缩短为现在3min，与2014年同比减少时间达1.2小时，有效减少了带电作业人员等待时间， 减轻了现场运维人员工作量，避除了行车、操作、设备等方面潜在的安全风险。

由表2可知，2015年7月至12月，调控员共远方遥控操作976次，同比增加477.51%，其中远方遥控操作电力二次设备软压板789次，占遥控操作次数的80.84%，维操队人员到变电站现场操作573次，同比减少53.75%，大幅减少了维操队人员操作量，明显降低了维操队人员工作强度和各种风险。据统计，运维车辆物资损耗同比节约了75786元，即全年可直接节约成本达151572元，说明该技术实施后的维操队人员工作量、物力财力消耗明显下降，安全、质量、效率、效益水平显著提高。

实际表明，调度根据输配电线路带电作业、电磁环网合解环、小电源与系统解并列、负荷倒供和事故处理要求可及时调整运行方式和投切二次设备，取得了显著效果：第一方面省却了维操队人员到现场操作的人员车辆物资消耗，显著节省了电网运维管理成本；第二方面大幅减少了维操队人员工作量，有效减少了电网运行中的误操作，降低了运维人员的行车风险及现场操作的人身风险，推进了无人值守变电站自动化管理水平；第三方面省却了维操队人员到现场操作的交通时间，有效提高了带电作业工作效率和电网运行操作效率，提升了电网应急处置能力，提高了调度管理水平与控制能力。

4.2 注意事项

此项技术的成功应用，取得了一系列显著效果，具有很多优点，但也需注意：（1）实行远方投切二次设备的变电站，设备的相关硬压板正常应保持固定状态，如：重合闸出口压板投入、闭锁重合闸压板退出。（2）注意避免由于应退出重合闸软压板但实际未能退出而导致带电作业人员人身事故的发生，避免由于应投入二次设备软压板但实际未能投入而导致电网停电事故的发生，所以实际工作中应加强日常巡视核对。（3）一旦设备发生故障，操作时可能引发严重事故，所以应加强无人值守变电站二次设备的日常巡检和维护。（4）严格执行《电力二次设备远方操作技术规范》和《调度控制远方遥控操作管理规定》，做好二次设备远方遥控操作危险点分析及预控措施，防止误操作。

5 结语

经过探索和实际应用，依托调控端OPEN3000调度控制自动化系统、调度数据传输网、变电站端综合自动化系统以及子站端原有各类二次设备，采用基于保护软压板远方遥控操作的技术改造实施，实现了远方投切重合闸和备自投。实践证明，此项技术的应用，为确保设备和电网安全、稳定、可靠、优质、经济运行提供了技术支撑，取得了一系列显著效果，对电力企业和经济社会的发展起到了积极促进作用。

【参考文献】

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[2]陈浩，刘文.远方投退重合闸在济南电网的应用[J].山东电力技术，2015，42（8）：74-77.

[3]陈国强，文洪兵.远方投退重合闸的实现原理及应用探讨[J].广东输电与变电技术，2008（5）：55-57.

[责任编辑：汤静]