智能化變電站順序控制功能的討論

晉 飛 王思誠(chéng)

（濰坊供電公司，山東 濰坊 261041）

國(guó)家電網(wǎng)公司2009年頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》中，將變電站內(nèi)設(shè)備的順序控制功能作為智能變電站的基本系統(tǒng)功能之一。所謂變電站電氣設(shè)備順序控制，是指通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的單個(gè)操作命令，根據(jù)預(yù)先規(guī)定的操作順序和五防閉鎖邏輯，自動(dòng)按規(guī)則完成一系列斷路器和隔離開關(guān)的操作，從而最終改變系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)變電站電氣設(shè)備從運(yùn)行、熱備用、冷備用、檢修等各種狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

1 順序控制的優(yōu)勢(shì)

1.1 人工常規(guī)操作

隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，用電需求的增多，相應(yīng)變電站和站內(nèi)設(shè)備的數(shù)量也在不斷增加，導(dǎo)致變電站內(nèi)電氣接線方式越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)備的操作次數(shù)越來(lái)越多。目前常規(guī)變電站的倒閘操作的流程一般由上級(jí)調(diào)度下令，變電站內(nèi)值班員向本地操作員和監(jiān)護(hù)人交代操作任務(wù)，操作人和監(jiān)護(hù)人根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備好的操作票，在模擬板上進(jìn)行模擬操作預(yù)演，預(yù)演正確后對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，操作過(guò)程中只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)設(shè)備的選擇－返校－執(zhí)行操作控制方式，而且每一步操作完成后都需要去現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)設(shè)備實(shí)際狀態(tài)，只有設(shè)備狀態(tài)對(duì)應(yīng)正確后才進(jìn)行下一步操作。

由于操作票中的操作項(xiàng)與檢查項(xiàng)是同等數(shù)量，所以在這種操作方式下，操作人員操作項(xiàng)目多，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作風(fēng)險(xiǎn)高，從而給操作人員帶來(lái)了較大壓力。整個(gè)操作過(guò)程由人工實(shí)現(xiàn)一定程度上也增加了誤操作的可能，影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。

1.2 順序控制操作

國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》在基本系統(tǒng)功能部分提出了對(duì)順序控制的功能要求，即：滿足無(wú)人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求；可接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和本地自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，經(jīng)安全校核正確后，自動(dòng)完成符合相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制；具備自動(dòng)生成不同主接線和不同運(yùn)行方式下典型操作流程的功能；具備投、退保護(hù)軟壓板功能；具備急停功能；可配備直觀圖形圖像界面，在站內(nèi)和遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)可視化操作。

圖1 順序控制流程示意圖

根據(jù)技術(shù)導(dǎo)則中的要求可以看出，順序控制操作是由順控主機(jī)通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)、刀閘及保護(hù)裝置的控制和操作，是一個(gè)全自動(dòng)的過(guò)程，過(guò)程中的每一步操作都是連貫執(zhí)行，無(wú)需人工干預(yù)，與人工常規(guī)操作相比減少了人工操作的時(shí)間和設(shè)備狀態(tài)檢查時(shí)間，這樣有效減少了操作時(shí)間，進(jìn)而縮短了停電時(shí)間，這就減輕了對(duì)生產(chǎn)生活造成的不便，降低了因?yàn)橥ｋ娫斐傻慕?jīng)濟(jì)損失。順序控制操作通過(guò)自動(dòng)判斷邏輯閉鎖，脫離了人為因素的干預(yù)，還能夠有效降低倒閘操作誤操作的發(fā)生，從而降低了設(shè)備、人身、電網(wǎng)的事故率，防止因?yàn)榈归l操作出現(xiàn)的大面積停電事故，避免造成惡劣的社會(huì)負(fù)面效應(yīng)。

2 順序控制的必要功能

順序控制操作經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，筆者認(rèn)為還需必備以下幾種功能：

1．操作的模擬仿真預(yù)演功能。在設(shè)備進(jìn)行正式操作前，必須在順序控制主機(jī)上提前進(jìn)行模擬操作仿真預(yù)演，目的為了檢驗(yàn)順序控制執(zhí)行時(shí)操作邏輯的準(zhǔn)確性，這樣才能保證順序控制的正確性。

2．順序控制操作票的導(dǎo)入導(dǎo)出功能。從安全管理的方面考慮，順序控制生成的倒閘操作票一定要為標(biāo)準(zhǔn)格式，方便實(shí)現(xiàn)了操作票從順控主機(jī)中的導(dǎo)入導(dǎo)出，每一份操作票都會(huì)進(jìn)行模擬仿真預(yù)演，經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格后才可以投入使用，最終生成的操作票不得隨意更改，可以保存為經(jīng)典操作票，方便以后導(dǎo)出進(jìn)行常規(guī)操作使用。

3．設(shè)備狀態(tài)的自適應(yīng)功能。由于順序控制生成的操作票是固定的，如果操作前被操作間隔設(shè)備各元件所處的狀態(tài)有以達(dá)到操作完成狀態(tài)的，順序控制操作應(yīng)能夠恰當(dāng)?shù)靥^(guò)這些狀態(tài)已到位的操作步驟，從而保證安全、正確、高效地完成整個(gè)順序控制操作。

4．順序控制操作的人工干預(yù)控制功能。順序控制操作是通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需人工干預(yù)，但是如果操作過(guò)程中出現(xiàn)異常狀況，比如：變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生事故或異常告警信號(hào)；操作中的設(shè)備出現(xiàn)分、合不到位或未滿足操作條件；操作中相關(guān)的保護(hù)裝置發(fā)生動(dòng)作出口跳閘等突發(fā)情況，具備了立即停止的功能，同時(shí)人工干預(yù)控制的功能也是必要的。

3 智能變電站順序控制目前存在的問(wèn)題

目前已投運(yùn)的智能變電站的順序控制功能都順利通過(guò)了驗(yàn)收，但是在實(shí)際運(yùn)行中都沒(méi)有得到運(yùn)用，通過(guò)從設(shè)備、技術(shù)和管理等方面簡(jiǎn)單分析了不能投入運(yùn)行的因素：

3.1 設(shè)備因素?zé)o法實(shí)現(xiàn)順控

（1）一次設(shè)備。順序控制中的一次設(shè)備包括斷路器、隔離刀閘、接地刀閘、開關(guān)手車等均要具備電動(dòng)操作功能，也就是通過(guò)電氣操作來(lái)實(shí)現(xiàn)斷路器和刀閘的分合功能，開關(guān)手車的推入和拉出功能。然而不論敞開式刀閘還是GIS組合電器刀閘，都經(jīng)常出現(xiàn)輔助接點(diǎn)分合不到位或接觸器損壞等情況；低壓開關(guān)柜的開關(guān)手車無(wú)法電動(dòng)進(jìn)行運(yùn)行、試驗(yàn)位置的轉(zhuǎn)換，正是由于這些故障因素和設(shè)備缺陷的存在，所以無(wú)法保證順控操作的順利執(zhí)行。只有一次設(shè)備具有較高的可靠性，才能使順序控制操作的正確性和成功率得到保證。

（2）二次設(shè)備。順序控制中的二次設(shè)備負(fù)責(zé)采集一次設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)也是順序控制功能的具體執(zhí)行者。順控主機(jī)根據(jù)操作票的邏輯和操作順序通過(guò)站控層向二次設(shè)備發(fā)出控制命令，二次設(shè)備則通過(guò)過(guò)程層的GOOSE網(wǎng)向需要操作的間隔層的一次設(shè)備發(fā)出執(zhí)行命令，一次設(shè)備變位的數(shù)據(jù)信息要及時(shí)準(zhǔn)確的采集上送到二次設(shè)備，由于二次設(shè)備就地化，一直處于高壓設(shè)備的強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中，這樣對(duì)二次設(shè)備的CPU板件、開入開出板件和出口板件的抗電磁干擾性能要求更高了，在現(xiàn)運(yùn)行的數(shù)字化變電站中就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)就地的二次設(shè)備因?yàn)殡姶鸥蓴_出現(xiàn)死機(jī)的故障，所以二次設(shè)備的可靠運(yùn)行，也是順序控制操作的重要保障。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)無(wú)法確認(rèn)

國(guó)家電網(wǎng)公司2009年發(fā)布的《電力安全工作規(guī)程》中的2.3.6.5有明確規(guī)定：電氣設(shè)備操作后的位置檢查應(yīng)以設(shè)備實(shí)際位置為準(zhǔn)，無(wú)法看到實(shí)際位置時(shí)，可通過(guò)設(shè)備機(jī)械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙測(cè)、遙信等信號(hào)的變化來(lái)判斷，判斷時(shí)應(yīng)有兩個(gè)及兩個(gè)以上的指示，且所有指示均已同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，才能確認(rèn)該設(shè)備已操作到位。

目前順序控制主機(jī)采集到了一次設(shè)備信息包含了間隔遙測(cè)和遙信變位，其中遙信變位是通過(guò)一次設(shè)備的輔助接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一次設(shè)備的機(jī)械位置指示無(wú)法像常規(guī)操作那樣由操作員到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，所以不符合《電力安全工作規(guī)程》中的規(guī)定，這也就成為了順控操作無(wú)法實(shí)現(xiàn)的又一障礙。

針對(duì)這一問(wèn)題順控廠家提供了幾種解決方案，比如在隔離刀閘操作連桿上加裝行程開關(guān)，輔助判斷刀閘分合是否到位，但對(duì)于斷路器和手車開關(guān)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)；順序控制功能模塊與視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，在進(jìn)行順序控制操作時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)把視頻畫面切換到與操作設(shè)備有關(guān)的對(duì)象上，使操作員通過(guò)視頻畫面也可以直觀地觀測(cè)到設(shè)備的當(dāng)前實(shí)際狀態(tài)、操作中間的變化狀態(tài)、操作結(jié)果等，以便出現(xiàn)異常時(shí)可隨時(shí)對(duì)順序控制過(guò)程進(jìn)行干預(yù)。這些方案只是當(dāng)一次設(shè)備實(shí)際不到位時(shí)被動(dòng)地阻止順控操作，來(lái)保障順序控制的可靠性，雖然在試驗(yàn)過(guò)程中得到論證，但實(shí)際效果還有待進(jìn)一步考察。

2.3 順序控制暫無(wú)相應(yīng)的管理規(guī)范

智能化變電站作為智能電網(wǎng)中的堅(jiān)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)之一，投運(yùn)尚且不足兩年，而順序控制作為新技術(shù)并無(wú)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國(guó)家電網(wǎng)公司頒布的《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》只是對(duì)順序控制提出了要求，并無(wú)使用方面的規(guī)程和規(guī)定，由于國(guó)家電網(wǎng)沒(méi)有明確的條文規(guī)定順序控制可以投入運(yùn)行，所以各地市子供電公司的運(yùn)行規(guī)程中也無(wú)此說(shuō)明，操作人員作為執(zhí)行者，無(wú)法做到有章可循、有文可依，這樣導(dǎo)致作為智能變電站高級(jí)應(yīng)用之一的順序控制功能，只停留在驗(yàn)收過(guò)程中的試驗(yàn)階段，而無(wú)法正確投入運(yùn)行。

4 結(jié)論

順序控制可以適應(yīng)復(fù)雜的電氣接線方式和大型電氣設(shè)備，對(duì)于大規(guī)模、高電壓等級(jí)的變電站操作，有效的提高了變電站電氣操作的正確性和快速性。不久的將來(lái)，待電氣設(shè)備可靠、技術(shù)成熟、管理規(guī)范完善后，順序控制真正應(yīng)用到實(shí)際操作中，其應(yīng)用效益才會(huì)更加明顯，這樣才能充分體現(xiàn)了智能變電站的優(yōu)越性。

[1] 國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Q/GDW 383-2009.智能變電站技術(shù)導(dǎo)則 . 2009，12，（7.1.1.1）

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司《電力安全工作規(guī)程》（變電部分），2009，7，（2.3.6.5）

[3] 谷月雁、司 剛、劉清瑞.智能變電站中順序控制的功能分析與實(shí)現(xiàn) [J]．電氣技術(shù)，2011（1）：58-62．

[4] 吳錦源,梁國(guó)坤.順序控制在變電站倒閘操作中的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2009(03): 46-48.