顺序控制技术在220 kV公园智能变电站的应用

2017-10-10陈磊

科技与创新 2017年19期

关键词：刀闸后台间隔

陈磊

（国网福建电力有限公司福州供电公司，福建福州350009）

顺序控制技术在220 kV公园智能变电站的应用

陈磊

（国网福建电力有限公司福州供电公司，福建福州350009）

顺序控制操作也称程序化操作，是一种可以按单个操作任务指令，根据预先规定的操作逻辑和五防闭锁规则，完成一系列电气单元连续自动控制、最终改变系统运行状态的过程。操作票的执行和操作过程中的校验由站内智能设备自动完成，从而实现电气设备在运行、热备用、冷备用、检修等各种状态间的自动转换。介绍了智能变电站顺序控制的要求及实现方式，分析比较了国内现有的几种典型顺序控制方案，并以220 kV公园智能变电站为例，详细介绍了顺序控制功能的具体实施过程。针对顺序控制技术在现场实际应用中存在的问题提出了解决建议。

智能变电站；顺序控制；设备控制；硬件平台

1 智能变电站顺序控制的要求及实现方式

1.1 智能变电站技术导则要求

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。

1.2 顺序控制的硬件平台

所有纳入顺序控制操作的一次设备均需具备电动操作功能，一次设备具有较高的可靠性；参与顺序控制的站内智能设备及二次网络要求稳定、可靠，必须符合智能变电站技术导则以及IEC61850的规定具备一定的容错机制，保护设备具有可远方投退的保护软压板，并可实现保护定值区的远方切换。

1.3 顺序控制的软件平台

智能变电站对顺序控制软件的一般要求为：顺序操作开始前，先对操作人员的身份进行验证，查看是否具备操作权限；对要操作的设备名称和编号进行核对，操作全过程应可控，遇到紧急情况或异常现象应立即停止，并作出提示，已操作完的步骤应进行标记，整个操作过程按操作票内容依次进行，禁止跳、漏项，全部操作结束后应复查项目，并再次核对设备状态。

2 220 kV公园智能变电站概况

该站是一座220 kV智能化变电站，220 kV及110 kV系统为GIS设备，10 kV系统KYN中置式智能开关柜设备，二次采用“三层两网”网络拓扑结构，通过交换机、合并单元、智能终端装置等智能组件实现智能化保护。220 kV线路及主变配置双重化的智能终端、合并单元及测控装置；110 kV采用单套配置的合智一体装置及保测装置。220 kV系统接线方式为内桥接线，进线有2条；110 kV系统接线方式为双母接线，配出线有9条；10 kV系统采用单母线分段。

3 顺序控制方案分析

3.1 顺序控制的总体方案选择

目前，国内顺序控制的典型方案有以下3种。

3.1.1 集中式控制（利用变电站内后台服务器实现）

将顺控操作票存储在后台服务器中，执行顺序操作时，由运维人员选定操作票后，后台服务器依据操作票向相应测控装置依次下发控制命令，由智能组件自动完成操作任务。操作票的存储和逻辑判别由后台服务器统一管理（不设置单独的五防服务器），实现简单可靠，可以处理各种电气接线的复杂情况；缺点是当变电站扩建后，新增间隔的操作票调试只能针对本间隔，无法与运行间隔实现联调。

3.1.2 分布式控制

顺序控制功能由间隔层装置实现，操作票也存储在相应间隔层设备。这种方案的优点是便于扩张，扩建间隔时只需对新增设备进行调试；缺点是后台服务器需要频繁访问间隔层设备，易造成网络信息访问量过大，且操作票存储机构不一致，不利于跨间隔操作。

3.1.3 复合式控制

顺序控制功能由后台服务器与间隔层测控装置共同实现。本次220 kV公园智能变电站采用了集中控制模式，这样可简化站内网络结构，既便于管理，也便于现场施工调试。

3.2 顺控实现条件

公园变电站一次设备除10 kV设备外，均采用GIS设备。作为智能变电站，公园变对220 kV线路、主变过程层网络以及站控层网络进行了双重化配置，以确保控制指令能够可靠下达、设备状态信息能可靠上送。公园智能变电站的顺控操作采用了回退再确认及人工复核机制。在顺控操作过程中，当某一执行条件不符合时，顺控程序会当即停止在相应步骤，等待运行人员经过检查使得操作条件满足后下发确认指令，程序才会继续执行并对之前未满足条件进行再次检查确认。

3.3 顺序控制策略

顺序控制按实现方式可分为基于状态转换的实现方式及基于智能操作票系统两种方式。本站采用基于状态转换模式，根据设备“四态”（“运行、热备用、冷备用、检修”）在相应的一次设备状态、二次回路信号设有定义库。状态转换前，应先确定当前设备状态符合定义状态，并在操作前对设备的可操作性进行确认，满足条件后，由操作员下达指令，后台程序按票完成设备状态转换，操作后再检查设备状态是否到达预期，最终完成一个间隔乃至全站运行状态的改变。

3.4 典型顺序控制实例

本文以公园变220 kV榕公线271线路由运行转开关及线路检修为例，阐述了顺序控制的操作步骤，220 kV线路一次接线图如图1所示。

图1公园变220 kVI段母线接线图

图1 中，顺控操作票的初始状态为线路在运行，因此，运行状态中，榕公线271间隔开关在合位，两侧2711刀闸、2713刀闸、线路PT2714刀闸在合位，接地刀闸均在分位。操作任务要求切换成的状态为开关及线路检修，即榕公线271间隔开关在分位，2711刀闸、2713刀闸、2714刀闸为分位，2716甲、乙、丙三把接地刀闸均在合位，则可在后台操作界面上选择“榕公线271”间隔，此时间隔状态显示在“运行”态，点击目标状态“开关及线路检修”态按钮，生成相应顺控操作票，表1所示为这张顺控票的内容。

生成操作票并且核对无误后，运维人员直接在顺控页面点击“预演”进行模拟。此时，“预演”不仅包括传统五防闭锁逻辑的判断，还包括关键信号过滤、重要压板筛查等。当后台程序判断操作步骤符合逻辑解锁的条件且设备状态具备遥控条件时，顺控页面会相应给出“预演通过”信号。当运行人员给出执行指令后，监控后台直接向测控装置发送系列步骤的遥控命令。在每一步遥控出口后，比如执行榕公线271开关由合到分，后台服务器会采集MMS网络上开关的双位置信号来判断开关确已在分位，方可进行下一步遥控操作。当操作序列在自动化系统的操作下全部完成时，顺控程序自动退出，页面显示“执行完毕”。对于操作过程中无法自动完成的步骤，比如投切压板、分合PT二次空开、装拆接地线等可以尽量安排在顺序控制操作之前或之后执行，以避免顺序控制操作过程的非故障性中断出现。

表1 220 kV开关及线路由运行转检修典型顺控票内容

顺序操作过程中，如果发生紧急情况，如设备卡壳、损坏、行程不到位等，运维人员可以通过顺控页面上的“中止操作”按钮马上终止操作，操作步骤会停止在已执行操作的下一步。在排除故障后，可以继续执行顺控操作，也可以转为人工完成。

4 存在问题及后续改进措施

4.1 调度主站的顺控实施

目前，公园变电站只能实现本地（厂站端）顺控操作，远方顺控功能还不能实现。福州地区调控中心正在开展远方（调度主站）顺控操作项目，主要采取方案为：对智能变电站直接远方下发任务指令，由后台调取顺控操作票进行操作；对于常规变电站，则是直接下发一套操作票，由后台服务器直接读取后下发操作。除此之外，远方顺控操作还应与多维视频监控系统实现联动。当调控中心在执行顺控操作时，每进行一步操作视频系统都能自动将画面切换至相应设备，高清探头的引入使得调控人员能清晰、直观地看到现场设备状态转换，从而判断设备是否操作到位。一旦出现异常状况，能及时干预。

4.2 顺控操作票的读取

220 kV公园智能变电站顺控操作目前仅能实现单间隔操作功能，无法实现跨间隔顺控操作（厂家软件实现困难），且后台服务器对于操作票的读取比较机械化，不够智能，这是因为调试开始给予厂家的是针对设备四态之间互相转化的固化操作票。当需要执行一个设备从“运行”→“冷备用”状态时，服务器是直接读取“运行”→“冷备用”的顺控操作票，以此类推，仅仅针对一个设备停复役的典型操作票就有12张，庞大的票量既占用服务器内存，又增加读取工作量。因此，更好的做法为：服务器是先读取“运行”→“热备用”状态的操作票，再读取“热备用”→“冷备用”状态的操作票，这样一个设备停复役的典型操作票只要6张，大大减少了服务器储备顺序操作票库容量，减轻了运维人员维护工作量，也能更好地体现变电站的智能化。