500 kV 智能变电站一键顺控调试方法

杨三根，周 东，汪亚茜，田国稳，肖 齐，韩旭光，陈武恝

（1.国网江西省电力有限公司超高压分公司，江西南昌 330000；2.国网江西省电力有限公司，江西南昌 330077）

0 引言

随着新一轮信息技术革命的蓬勃发展，电网也愈加智慧化、数字化、现代化，一键顺控操作已成为“智慧变电站”的基本需求之一[1-3]。根据国家电网《变电站一键顺控改造技术规范（试行）》定义，一键顺控为变电站倒闸操作新模式，可实现操作项目软件预制、操作任务模块式搭建、设备状态自动判别、防误联锁智能校核、操作步骤一键启动、操作过程自动顺序执行，可大幅减少运检人员工作量，显著提升倒闸操作效率与安全性[4]。在国内特高压换流变电站，一键顺控操作成为了直流操作的必要手段[5-7]。根据导则要求，在运变电站应逐步通过技术改造实现一键顺控功能。

针对一键顺控改造技术路线和内容，文献[8]分别以智能站与常规站为例，对顺控改造方案与关键环节进行了分析，提出了未来建设需要思考的问题。文献[9]详解了《变电站一键顺控改造技术规范》，并以500 kV变电站为例提出典型变电站一键顺控操作实施方案。现有文献大多数研究了一键顺控改造内容及流程，未对一键顺控改造调试工作做出详细介绍。一键顺控改造调试工作主要存在以下问题：1）顺控主机遥控点表与监控后台机遥控点表无法实现自动校对；2）停电调试范围大，停电调试时间过长。目前，各省一键顺控改造调试方法主要采取停电的方式，即将所调试间隔设备进行停电处理，停电范围可以根据各地实际情况分为全站、单个电压等级、单间隔。该方法存在停电范围大、耗时长、工作强度大、协调难度高等问题，根据各省一键顺控调试经验，一座500 kV变电站一键顺控改造全部调试完毕需要2-3年，严重影响了一键顺控的使用率和运维人员对一键顺控使用的积极性[10]。

文中介绍了一键顺控系统结构，提出了一种不停电调试方法，通过研制一种模拟间隔层测控及保护装置软件，实现一键顺控操作票验证。为了确保一键顺控准确无误的安全上线，实施完不停电调试后，再进行停电调试，实现一键顺控准确性的“双重化”保证。最后，以厚田500 kV变电站为例，验证了一键顺控调试方法。

1 一键顺控系统结构

变电站一键顺控功能在站端实现，部署于安全I区，由站控层设备（监控主机、智能防误主机、I区数据通信网关机）、间隔层设备（测控装置）及一次设备传感器（视频识别系统）共同实施[4]。一键顺控系统支持变电站端和运维班端（集控）两种操作模式，站端模式具体由一键顺控主机实现相关功能，调用提前预制的操作票，经智能防误主机和一键顺控主机防误双校核后，由一键顺控主机将操作指令通过间隔层装置下发至现场一、二次设备完成各项操作任务，实现变电站端一键顺控操作。运维班（集控）端模式通过I区数据通信网关机采用DL/T634.5104 通信协议，调用变电站端一键顺控服务实现运维班（集控）端一键顺控操作[4]。具体结构及信息流图如图1所示。

图1 变电站一键顺控典型结构及信息流图

目前，针对500 kV 在运变电站一键顺控改造工程，其刀闸第二判据绝大多数选择视频识别方式。摄像机采集刀闸位置信息之后，上送至视频智能分析主机；视频分析主机对信息进行分析后输出数字信号，并采用IEC60870-5-104 规约与一键顺控主机通信，为一键顺控刀闸位置确认提供判据。一键顺控主机操作设备时与摄像机联动，采用UDP通信协议。

针对新建变电站一键顺控建设，其刀闸第二判据采用微动开关，在分闸、合闸位置各安装1 只微动开关，对于分相操作机构，采用三相位置串联方式。辅控系统（视频分析）提供视频联动、图像拍摄等服务，不参与判据，辅助操作人员复核现场刀闸位置。

2 一键顺控调试方法

变电站一键顺控需要安全可靠地对全站一、二次设备进行操作，在运变电站一键顺控改造后，涉及全站运行设备，只有安全可靠的保证一键顺控系统各遥控操作点位及所有顺控操作票的准确性，一键顺控系统才能正常投入使用。因此，一键顺控系统调试工作成为了重中之重，调试的正确性也是一键顺控投入的前提条件。为了减小停电范围，降低调试风险，提高一键顺控的改造效率，一键顺控调试工作采用不停电调试+停电验证的调试策略。

2.1 不停电调试

不停电调试能够快速地验证一键顺控遥控点位是否正确和一键顺控操作票是否正确，是一键顺控调试的关键步骤。不停电调试方法利用模拟仿真软件，实现遥控、遥信连续置位，并将站内备用监控机从站控层网络离线处理，然后接入一键顺控系统，与智能五防、一键顺控主机组成局域网。模拟软件为一个镜像系统，不用实时采集站内数据，可取得变电站一个实时断面或者人工设置一个断面开始模拟，遥控命令由仿真系统执行，并把执行结果发送给后台监控系统，由于镜像系统的测点和测控装置一致，可以验证操作票的正确性，从而不需要借助实际的测控装置模拟。图2为一键顺控不停电调试结构图。

图2 一键顺控不停电调试结构图

不停电调试主要是利用仿真系统模拟现场测控与保护，与一键顺控主机等设备组成局域网，形成不停电调试网络。可以实现在不停电的情况下，完成一键顺控主机、智能防误主机、仿真系统之间的开关和刀闸遥控点号及位置点号、遥控分合令、五防逻辑表（顺控主机内置一体式五防和智能防误主机五防）的完整校核。一键顺控主机执行顺控票程序，模拟软件连续置位，备用监控主机、智能防误主机接收到相应的置位信息，检查备用监控主机变位信息及报文信息是否与一键顺控主机执行信息一致，同时与智能防误主机进行防误逻辑校验。

按照不停电调试结构图，将视频识别系统、一键顺控主机、智能防误主机、离线监控主机进行搭建组网，完成相关网络通讯，开启模拟仿真软件，完成安全措施情况监测及初始预置位置获取。之后，模拟五防对位命令发送，进行模拟对位，发布五防校验申请，发布遥分遥合命令，实现一键顺控与智能防误主机之间的校核及验证。图3为一键顺控不停电调试流程图，一键顺控操作任务开始后，同时向模拟仿真软件及视频分析系统发送指令，视频分析系统立即调用相应摄像机进行拍摄，以大于2次/s的速度进行定点图像采集，开始图像分析，同时对模拟仿真软件进行置位。对第一、第二判据进行比对，若比对结果保持3 s不变，将结果上传至一键顺控主机，核对备用监控主机变位信息及报文信息是否与一键顺控主机执行信息一致，并将执行下一步操作。若比对结果不一致，则终止操作，给出相应提示。

图3 一键顺控不停电调试流程图

2.2 停电调试

一键顺控不停电调试利用仿真系统验证了五防逻辑、顺控票及操作点位的正确性。由于未停电，刀闸位置处于合位，不停电调试工作未验证视频智能分析系统对刀闸位置的判断。但是，实际顺控票的执行时，需要遥控到现场实际测控装置及保护装置相对应的一二次设备，为了确保一键顺控系统准确无误地安全上线，防止误遥控出口的情况发生，需要做好相关的停电实操验证，将回路相关的遥控回路传动一遍，确保一键顺控的正确性。因此，停电验证时，顺控主机启动顺控操作，在高压设备区处核对开关、刀闸的实际动作情况，验证智能分析系统对刀闸位置分析的正确性，同时核对顺控主机、监控主机、间隔层测控装置、保护装置的信号一致性，完成对一二次设备操作的正确性，完善顺控主机对站内数据采集、处理。停电调试流程与不停电调试类似，将一键顺控主机内模拟软件关闭，接入站控层网络。

考虑现在智能变电站形式不一致，保护装置既有GOOSE跳闸（含智能终端），也有非GOOSE跳闸（不含智能终端）。因此停电调试时所需布置安全措施也不同，文中列举了集中安全措施布置情况。图4 为含智能终端一次设备遥控回路示意图，开关、刀闸、地刀遥控经过测控装置、智能终端，后经遥控出口硬压板出口。图5 为不含智能终端一次设备遥控回路示意图，开关、刀闸、地刀遥控经过测控装置，后经遥控出口硬压板出口。图6 为软压板遥控出口示意图，软压板经过保护装置远方操作硬压板和远方投退软压板后出口。

图4 含智能终端一次设备遥控回路示意图

图5 不含智能终端一次设备遥控回路示意图

图6 软压板遥控回路示意图

为严防误遥控出口，应确保非顺控操作的断路器、隔离开关、接地刀闸均布置双重安全措施，确保全站隔间间隔安全措施布置到位，根据图4、图5、图6遥控回路示意图，做相应安全措施，如表1、表2、表3所示。

表1 含智能终端安全措施表

表2 不含智能终端安全措施表

表3 软压板安全措施表

3 调试案例分析

以国网江西检修500 kV 厚田变电站改造为例，介绍具体调试工作。

厚田500 kV变电站于2019年投运，1 000 MVA主变压器2组，500 kV、220 kV系统测控装置单套配置，35 kV系统采用多合一装置。500 kV及主变高压侧智能终端双重化配置，主变本体配置单套智能终端，220 kV侧智能终端、合并单元双重化配置，35 kV不配置智能终端及合并单元。

厚田500 kV变电站一键顺控调试采用不停电+停电调试策略，根据不停电原理及流程，完成顺控操作票份数352份，396个操作点位，并将一键顺控主机与离线监控后台机运行报文导出比对，验证顺控操作票的正确性。图7为一键顺控调试界面；图8为不停电调试报文比对，其中（a）为一键顺控主机报文，（b）为离线监控主机报文。

图7 一键顺控调试界面

图8 不停电调试报文比对

完成不停电调试后，在厚田500 kV 变电站选取8个间隔开展一键顺控系统停电实操验证。分别在站端、运维站进行设备“冷备用”、“热备用”、“运行”三种状态的转换，现场安全措施为非顺控间隔测控切换至就地。经过现场验证，一键顺控操作逻辑正确，刀闸遥控结果无误，能够顺利完成一键顺控操作任务。图9为顺控停电验证图像，图像识别系统完全正确。

图9 顺控停电验证图像

4 结语

随着电网智能化的发展趋势，数字技术应用推广，一键顺控的使用率也将越来越高，根据国家电网《变电站一键顺控技术导则》要求，在运变电站应逐步通过技术改造实现一键顺控功能。因此，一键顺控调试手段也将越来越成熟。文中提出了一键顺控不停电调试方法，基于现有变电站站控层通信规约，研制了一套模拟仿真软件，该模拟软件能够模拟间隔层测控及保护装置，实现与站控层通讯，完整模拟现场遥控操作过程，实现一键顺控改造调试工作能够在不停电的情况下进行。该方法能够避免停电给电网产生不利影响，有效防范调试风险，提高改造效率，该方法在后续变电站一键顺控调试过程中有很好的应用价值和推广意义。