变电站顺序控制系统改造技术探讨

王瑞

摘  要：利用顺序控制（下称“顺控”）技术进行倒闸操作，通过在顺控系统中预设控制逻辑，可实现站内设备运行方式的自动转换，极大地节省操作时间，减轻工作强度，降低误操作、漏操作风险，具有广阔的应用前景。

关键词：顺控;改造方案;实例分析

中图分类号：TM63 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）02-0103-02

Abstract： The switching operation is carried out by using the sequence control （hereinafter referred to as "sequence control"） technology. By presupposing the control logic in the sequence control system， the automatic conversion of the operation mode of the equipment in the station can be realized， the operation time can be greatly saved and the work intensity can be reduced， therefore， it has a broad application prospect to reduce the risk of misoperation and leakage operation.

Keywords： sequence control; transformation scheme; case analysis

顺控系统在当前智能变电站（下称“智能站”）中已广泛部署，但存在一定不足。不同厂家、不同变电站顺控系统实现模式不统一、“双确认”判据不完善、操作覆盖面窄、人工干预环节复杂，运维人员因素，导致智能站顺控实用化程度低。此外，大多数综合自动化变电站（以下简称“综自站”）一、二次设备功能不完善、信息交互程度不足，难以承载顺控功能应用。但为提升运检效率，减少现场重复工作量，有必要在智能站、综自站中开展顺控系统改造。

1 顺控总体方案

顺控系统依托变电站自动化平台构建，由监控主机、顺控主机、测控装置、Ⅰ区运检网关机、运维班工作站等设备组成。其中，监控主机接入变电站站控层网络，可采集站内实时运行信息，具备一、二次设备的监视与控制功能，可方便开展顺控应用。顺控主机是可选设备，适用于综自站，具备顺控相关设备的信号采集及控制功能，拥有完善的防误闭锁逻辑，可在不改变原有自动化设备的前提下扩展变电站顺控功能。测控装置是顺控操作的基本执行单元，负责电气设备的数据采集及输出控制功能。Ⅰ区运检网关机负责变电站对外顺控信息交互，支持运维班远方顺控服务调用。运维班工作站设在变电站所属运维班驻地，是实施远方顺控操作的主体。

顺控系统根据操作任务的实施主体不同，可分为集中式、分布式、集中式与分布式相结合等三种实施方案。通过三种方案的比对分析，发现采用监控主机（或顺控主机）作为实施主体的集中式方案可方便获取全站数据，灵活开展跨间隔操作，站端及运维班顺控实现方式简单，技术优势明显。

在此方案中，顺控系统可分为运维班、地市公司（省检修公司）及变电站三层。站端顺控时，由监控主机（或顺控主机）解析操作票，并经逻辑预演及五防验证后，按预定的序列依次向保护、测控装置下发控制命令。运维班顺控时，远方顺控指令通过Ⅰ区集中控制服务器转发至变电站Ⅰ区运检网关机，由网关机启动监控主机（或顺控主机）的顺控功能，在站端完成操作票解析与执行，运维班工作站和Ⅰ区运检网关机中无需存储操作票，维护工作量小。

从方案可行性上来看，监控主机（或顺控主机）接入站控层网络，可获取站域多源数据，拥有全局控制权限，实现顺控仅需升级相关程序;Ⅰ区运检网关机是变电站对外信息交互的接口，对其配置文件进行简单修改后，可拓展操作票及操作指令的转发功能，为运维班顺控创造技术条件;站端与Ⅰ区集中控制服务器间使用IEC104规约，通过扩充应用服务数据单元（ASDU），可在不改变原有帧结构和通信方式的前提下实现顺控信息交互。

综上所述，采用基于监控主机（或顺控主机）的集中式方案，实施简单、维护方便，在技术上具备可行性，可作为变电站顺控系统改造总体方案。

2 顺控改造方案

2.1 自动化设备改造方案

自动化设备是变电站顺控实施的主体，下面以智能站、常规站为例，分别介绍具体改造方案。

（1）智能站。智能站采用“三層两网”结构，站内一、二次设备按过程层、间隔层、站控层分层构建，通过应用IEC61850通信规约实现站内设备间的信息网络共享及互操作，具备顺控改造的实现基础。

其具体改造方案如下：a. 完善监控主机顺控功能。智能站普遍采用一体化监控主机，集成信息监控及防误闭锁功能，实施改造需升级顺控软件，优化设计顺控操作界面，编制典型操作票及闭锁逻辑，完善变电站运行状态信息及设备“双确认”判据。b. 完善运维班顺控功能。新增Ⅰ区运检网关机，同步调试地市公司（省检修公司）Ⅰ区集中控制服务器、运维班工作站的远方顺控功能。c. 验证典型操作票及防误闭锁逻辑。逐项验证线路、母联、主变、母线等间隔运行态、热备用态、冷备用态间转换的典型操作票，验证倒母线、主变中性点切换、电源切换等运行方式转换的典型操作票，验证顺控操作防误闭锁逻辑。d.调试运维班及站端顺控功能。依托顺控系统开展运维班远方顺控及厂站端顺控的调试工作。

（2）综自站。综自站采用“两层一网”架构，包括站控层设备、间隔层设备及站控层网络。设备操作时，由监控主机下发遥控命令，经测控装置响应后驱动相应出口接点，实现站内设备运行方式的转换。

综自站投运时间较早，技术标准不统一，设备功能不完善，开展顺控操作的主要难点在于综自站五防系统均为微机独立五防，操作前需手动开票并模拟预演，存在大量人工确认环节，无法满足顺控一键执行的要求。除此之外，综自站监控主机软硬件平台较为落后，扩展顺控功能需整体更换装置，调试验证工作量大。

为实现综自站顺控操作，其具体改造方案如下：a. 新增变电站顺控主机。在综自站中加装独立的顺控主机，顺控主机自带防误闭锁逻辑，通过接入站控层网络获取站内实时运行数据。站端顺控操作时，五防验证在顺控主机中完成;运维班顺控操作时，仅发送顺控启动命令，不另设五防逻辑，由站端顺控主机实现五防验证;优化设计顺控操作界面，编制典型操作票及闭锁逻辑。b. 完善运维班顺控功能。具体方案同智能站改造。c. 验证典型操作票及防误闭锁逻辑。具体方案同智能站改造。d. 调试运维班及站端顺控功能。具体方案同智能站改造。

2.2 一次开关设备改造方案

一次开关设备主要有SF6组合电器、敞开式设备及开关柜设备三种。通过开展技术改造，可实现变电站断路器及SF6组合电器、敞开式电器、充气式开关柜、固体绝缘式开关柜隔离开关的顺控操作，接地刀闸的遥控操作受验电可靠性及管理制度的制约，不建议纳入顺控范围。

其具体改造方案如下：（1）完善一次开关设备双位置接点信号。扩展断路器、隔离开关的辅助接点，完善分位、合位双位置遥信开入回路，通过测控装置上送站控层网络。（2）开展一次开关设备电动机构改造。对不具备遥控功能的设备开展电动操作机构改造，并完善相关控制回路。（3）扩展隔离开关位置状态第二判据。对SF6组合电器、充气式及固体绝缘式隔离开关，扩展其机构箱传动部件限位接点，完善相关遥信回路，通过测控装置上送站控层网络;对敞开式隔离开关，在设备触头上加装分相无线压力传感器。（4）调试验证一次设备遥信、遥控等回路。对变电站一次设备遥信、遥控回路进行逐间隔核对，对限位接点、无线压力传感器的安装位置及动作特性进行调试验证。

2.3 二次设备改造方案

（1）智能站。智能站保护装置受限于信息数据集的完整性，在进行软压板投退、定值区切换等遥控操作时缺乏位置状态第二判据，暂不纳入顺控改造范围。其他站内二次设备的具体改造方案如下：a.完善无线压力传感器的接入。新增隔离开关无线通信接收装置，调试相关通信链路，实现压力数据的可靠、正确上送。b.加装具备遥控功能的电源空气开关，完善相关遥信、遥控回路。

（2）综自站。综自站二次设备软硬件平台落后，且多为硬压板或切换把手操作，无法实现遥控功能。若对综自站开展二次设备改造，存在改造难度大、施工周期长、经济性差等缺点。除此之外，部分综自站测控装置扩展能力不足，无法接入顺控操作所需的遥信、遥控回路。

其具体改造方案如下：a.新增测控装置。根据顺控操作遥信、遥控回路的接入规模，新增测控装置，完善相关二次回路。b.完善无线压力传感数据的接入。具体方案同智能站改造。c.加装具备遥控功能的电源空气开关。具体方案同智能站改造。

3 改造实例分析

3.1 变电站简介

以国网某110kV变电站改造为例，该变电站于2008年4月投运，110kV部分采用单母分段接线，主变一台、110kV出线三回;10kV采用单母分段接线，出线八回。该站综自为南瑞继保RCS-9700系统，测控型号为RCS-9705C，该型号具备测控五防功能，但现场未配置测控五防逻辑。站内五防系统为独立五防，厂家为珠海共创。

3.2 改造实施内容

结合该站实际情况，提出改造思路为：新增综自站顺控系统硬件（包括：顺控主机、Ⅰ区运检网关机等），升级相关软件（顺控系统软件、防误闭锁软件），站内保护、测控装置不做改动，最大程度地维持站内二次设备的运行现状。

（1）新增站端顺控主机一台，具备顺控程序及防误闭锁程序。（2）新增公用测控屏一面，以实现站内部分隔离开关的遥控功能。（3）新增站控层交换机一台，用于站控层设备的通信。（4）更换规约转换器一台，用于接入其他厂家二次设备。（5）新增Ⅰ区运检网关机一台，用于运维班与站端监控系统间的通信，实现远方顺控操作。（6）新增地市公司（省检修公司）Ⅰ区集中控制服务器一台，用于接入全部变电站及运维班工作站。（7）新增地市公司（省检修公司）工作站一台，具備运维班工作站顺控权限分配的功能。（8）新增运维班工作站一台，用于开展运维班远方顺控操作。（9）新增纵向加密装置三台，用于保障变电站、地市公司（省检修公司）、运维班工作站间顺控信息交换的安全性。（10）新增路由器三台，用于搭建变电站、地市公司（省检修公司）、运维班工作站间的通信网络。

4 结束语

按照集中式顺控模式，在变电站推行顺控操作完全具备可行性。通过对监控主机（或顺控主机）、Ⅰ区运检网关机、Ⅰ区集中控制服务器、运维班工作站等设备开展技术改造，在不影响站内其他装置运行的情况下，实现了变电站、运维班的一键顺控操作，极大地减轻了运维人员的操作负担，经济效益明显。

参考文献：

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