遙控操作安全約束系統的建設與應用

樓書氫

（國網江西省電力公司吉安供電分公司，江西 吉安 343009）

0 引言

隨著電網的建設和發展，越來越多的無人值班站的遙控操作都將通過電力調控中心的SCADA 系統(數據采集與監視控系統)來執行，遙控誤操作所帶來的后果也將越發嚴重。目前，無人值班站內一般都配置有1 套獨立的“五防”系統，但該系統只針對間隔層基本“五防”的防誤，無法實現對站控層的操作防誤。并且，SCADA 系統具備遙控功能，該“五防”系統無法對遙控進行實時在線的約束防誤，這給電網的安全穩定運行帶來了很大的誤操作隱患。這些隱患包括誤選操作設備、帶地刀合閘、帶電掛接地線或合接地刀閘、帶負荷拉刀閘等。同時，在實際遙控操作時，也不易判斷誤操作后可能對電網帶來的影響，這是誤操作造成的最大隱患。因此，無人值班站迫切需要建立具有區域防誤閉鎖及遙控操作安全約束功能的系統，以實現電力調控中心的遙控無誤操作。

1 遙控操作安全約束系統的結構

遙控操作安全約束系統主要由系統硬件、應用軟件及安全約束子系統3 部分構成。

系統硬件部分主要有安全約束系統服務器和安全約束系統工作站，其主要構成如圖1 所示。安全約束系統服務器是遙控操作安全約束系統運行的核心，它從SCADA 系統中獲取系統所有的實時數據，并處理來自于SCADA 系統的遙控操作請求，同時也可用來存儲各類數據，使安全約束系統工作站的數據與之同步。此外，遙控操作安全約束系統與SCADA 系統的接口，均按照TCP/IP 協議以及標準IEC104 規約，采用以太網通信方式，來獲取電網內運行設備的實時遙信、遙測數據。

圖1 遙控操作安全約束系統硬件

應用軟件部分主要有智能分析性約束、自定義綜合性條件約束、流程控制功能，圖庫圖形建模工具、自定義數據庫維護工具，實時數據接口，以及遠方操作命令控制接口。

2 遙控操作安全約束系統的工作原理

2.1 遙控操作安全約束系統功能

遙控操作安全約束系統從SCADA 系統中采集獲取所有的實時遙信、遙測數據，通過信息整合，構建基于電網主網所有運行設備狀態信號的遙控操作安全約束系統數據平臺，并應用系統自帶的遙控操作安全約束機制來實現電力調控中心的遙控無誤操作。

遙控操作安全約束系統如圖2 所示。

圖2 遙控操作安全約束系統

在圖2 中，操作約束中心處理機是基于“五防”規則的防誤操作系統的核心模塊，可根據不同的任務，與實時數據庫、操作規則庫交互作用，以決定或者解決不同的問題，是整個遙控操作安全約束系統的控制中心，可實現對調度下令的遙控操作的安全約束功能；操作描述規則庫用于存放各種電氣操作規則；術語和語句模型庫用于存放調度操作指令的語句模型；電網模型描述庫為遙控操作安全約束系統提供基礎的電網拓撲模型數據。

對于遙控操作的防誤，遙控操作安全約束系統采用在線約束模式，即系統在收到SCADA 系統的遙控請求后，先在后臺自動進行模擬預演，通過運行系統自帶的“五防”規則，對遙控操作進行校核。如果遙控操作不滿足“五防”規則，則遙控操作安全約束系統回復禁止遙控。如果遙控操作滿足“五防”規則，則遙控操作安全約束系統運用實時的遙信、遙測數據執行網絡拓撲和潮流計算，并根據計算結果做下一步判斷。如果操作結果改變當前電網的運行方式，如出現合環、解環、并列、解列或者造成重要用戶停電等，遙控操作安全約束系統將給出告警和詳細的操作后果，監控人員可以根據提示確定是否繼續操作。若監控人員確認繼續操作，遙控操作安全約束系統則向SCADA 系統發送允許遙控回復。

2.2 遙控操作安全全約束系統工作流程

遙控操作安全約束系統從技術上實現了對遙控操作的邏輯判斷，提高了遙控操作的安全性。其工作原理如圖3 所示。

遙控操作安全約束系統能夠將SCADA 系統和實際操作的智能監護系統進行有機結合，將電力系統操作規程的操作流程融入到SCADA 系統中，形成具有操作安全約束的監控自動化系統，這為提高SCADA 系統進行遙控操作的安全性提供了充足的保障。同時，該系統針對部分地區電網特殊的網架結構擴展了安全校核規則，在線對遙控操作進行了基于站控層的安全分析校核，可及時、準確地將分析結果提交給監控人員。最終的分析結果不僅有能否進行操作，還有能否進行操作的原因，甚至有些情況還需監控運行人員去選擇是否進行操作，這樣就形成一個類似于決策分析系統的軟件來輔助監控人員進行電網操作，以盡可能降低安全隱患。

遙控操作安全約束系統內部的工作流程如圖4所示。

圖3 遙控操作安全約束系統的工作原理

圖4 遙控操作安全約束系統內部工作流程

3 遙控操作安全約束系統的應用

遙控操作安全約束系統集成了SCADA 系統和遙控操作安全約束系統自身的在線約束模式，并且融合了一系列安全約束機制，但與之前的無約束遙控操作過程相比只增加了2 個流程步驟，即“是否通過約束系統檢查”和“是否通過約束系統的檢查判斷”，其操作流程示意如圖5 所示。

圖5 監控人員遙控操作流程

以220 kV 葛山變井葛線213 開關遙控操作為例。在遙控操作安全約束系統未建立之前，對井葛線213 開關的遙控分閘操作步驟為：

(1)監控人員登錄調控中心SCADA 系統，經廠站一次接線圖進入220 kV 葛山變畫面；

(2)點擊進入井葛線213 間隔分畫面，選擇待遙控開關井葛線213，輸入登錄用戶口令并確認遙信名稱后，將信息發送至遙控操作監護人員處，并再次確認無誤；

(3)返回遙控操作畫面下進行遙控預置，預置成功后，直接進行遙控操作。

遙控操作安全約束系統建成之后，220 kV 葛山變井葛線213 開關的遙控分閘操作的步驟與之前相比，只增加了“是否通過約束系統檢查”和“是否通過約束系統的檢查判斷”2 個步驟，并彈出提示告警窗口，進一步就當前對井葛線213 開關進行遙控分閘操作帶來的后果進行提示與告警。待確認無誤并繼續操作后，即完成220 kV 葛山變井葛線213 開關的遙控分閘操作。

在SCADA 系統下執行遙控操作，遙控操作安全約束系統在遙控預置的環節上，讓監控人員選擇是否通過安全約束系統(即“五防校驗”)對要執行的開關遙控操作進行檢驗。點擊選擇后，SCADA系統將要執行的遙控命令發送至遙控操作安全約束系統；遙控操作安全約束系統通過電網接線模型和電網實時遙測、遙信數據，對將要執行的遙控操作進行檢查判斷，對電網內不允許的誤操作進行遙控閉鎖。這樣就確保了監控人員的遙控操作順利執行，大大提高了遙控操作的安全性和電網運行的可靠性。

4 結束語

電力調控中心遙控操作安全約束系統投運后，對變電站的遙控操作進行了基于站控層的防誤分析和操作預控，有效避免了監控人員遙控誤操作事故的發生，保證了設備乃至整個電網的安全穩定運行與可靠供電，具有良好的經濟與社會效益。