調控一體化模式下集控操作防誤體系建設

林燁，潘令春，李瑋

(國網臺州供電公司，浙江 臺州 310007)

調控一體化模式下集控操作防誤體系建設

林燁，潘令春，李瑋

(國網臺州供電公司，浙江 臺州 310007)

調控一體化運行模式下，調控中心遙控操作日益增多，而現有的調度自動化系統不具備完善的遙控防誤操作功能，針對此問題，提出了一種由調控層、站控層、間隔層共同組成的垂直一體化變電設備防誤體系建設方案，該方案在應用現有變電站防誤系統基礎上，利用智能電網調度技術支持系統中電網模型和電網實時信息，引入電網拓撲的概念，形成了調控層基于實時數據的遙控操作安全防誤方案，該方案可以保證新模式下調控中心遙控操作的安全性。

調控一體化；防誤操作；電網拓撲；調控中心

1 引言

隨著電力公司調控一體化體系建設和變電站無人值守模式的全面推進，原集控中心和受控站的部分遙控操作任務轉移到了調控中心，但調控中心集中監控系統遙控操作防誤功能尚未有效建立。以浙江電網集中監控系統為例，目前僅有遙控操作監護推窗確認、遙控設備名稱人工輸入驗證、電容電抗遙控投切邏輯校驗等簡單功能，既無變電站層級的操作防誤校驗，也無系統層級的防誤校驗。另外，調控中心管轄的不同變電站設備存在調度雙重命名完全一致的情況，與單一變電站遙控操作存在跑錯間隔的可能相比，調控中心遙控操作還存在跑錯變電站的風險。

調控中心遙控操作在面臨種種困難的同時，也存在對電網接線情況掌握更為全面的優勢，可以充分開展系統拓撲五防。另外，調控中心監控業務與變電站現場運維業務的有效分離，可以不再考慮設備檢修、調試等情況下遙控操作，使得遙控防誤規則更為簡潔有效。同時，在調控擬寫操作票時，可以利用調控規程、操作許可規定等規則事先對監控操作進行防誤校驗。調控中心遙控操作還可以充分利用變電站現有站控層閉鎖邏輯，層層把關，有效確保調控中心監控操作安全。

現有的調度自動化D5000系統不具備針對遙控操作的防誤約束功能，同時對變電站一次設備狀態信息采集也不全面，這對調控中心遙控操作的安全造成很大隱患。針對此問題，研究調控一體化模式下的各種防誤問題，結合現有的調度自動化D5000系統，設計一套基于D5000平臺的調控一體化智能防誤系統。

2 變電設備操作防誤體系構架

對于調控中心遙控拉合開關的操作，防誤的關鍵是防止誤選設備間隔。完善調控中心遙控操作防誤功能主要可采取以下措施：

(1)在集中監控系統中加強設備遙控權限管理，監控系統與操作票互聯，有操作票發過來時，相關操作設備遙控功能才開放，或者緊急操作時，可以手動解除遙控功能閉鎖。

(2)在集中監控系統中加強遙控設備監護確認的功能，引入遙控設備三重命名(變電站名+調度雙重命名)校驗的措施，在監護功能上采用圖形界面選擇方式，監護人選擇與操作人一致的變電站和設備后才能通過監護校驗，并進一步優化規范監控系統遙控操作和監護的流程。

(3)調控中心遙控操作可采用系統層級的防誤技術措施。利用系統拓撲分析實現開關操作的合環、解環、母線失電、母線充電、帶接地合開關、變壓器各側開關操作、變壓器中性點操作等提示，防止監控員誤合、誤分開關。利用D5000系統潮流計算等模塊功能對遙控操作進行校核，若操作后導致負荷損失、單設備超熱穩限額或形成系統孤島運行等情況，則系統暫停執行操作指令并給出相應提示信息，等待監控員進行繼續執行與否的判斷。利用檢修標示牌和接地標示牌，對相應間隔開關操作進行閉鎖和提示，并通過拓撲搜索找出相互操作閉鎖的設備，實現和對端站設備間的操作閉鎖。

(4)調控中心遙控操作防誤可利用變電站站控層五防功能，遙控操作經變電站站控層五防校驗，多層把關，防止調控中心遙控誤操作。

傳統變電站調度控制體系里，為防止站內設備誤操作，站內間隔層和站控層有一套防誤操作體系，該防誤體系由間隔層的電氣閉鎖和站控層的微機五防兩部分組成[1-3]。但在“調控一體化”模式下，調控員在調控中心直接對變電設備進行遙控操作，操作任務往往涉及幾個變電站甚至幾個供區，因此現有的基于變電站間隔層和站控層的防誤系統已經不能滿足“調控一體化”模式防誤操作的要求，調控中心需要建立一套有針對性的防誤操作體系。

圖1 間隔層、站控層、調控層三層防誤體系

如圖1所示，目前調控中心防誤系統由間隔層、站控層、調控層三層組成，三層防誤體系垂直貫通、各有側重。間隔層的電氣閉鎖關注的是間隔內設備間的互相閉鎖；站控層的微機五防實現了設備與設備間、間隔與間隔間的全站設備聯閉鎖關系；調控層的遙控操作防誤體系側重于站與站、供區與供區設備間的聯閉鎖關系。運行人員在站內操作仍舊依賴變電站防誤系統；調控員在調度端的遙控操作，則先通過調度端的防誤安全校核，再將操作指令下發給變電站綜合自動化系統，經過站內站控層和間隔層的防誤校驗，最后出口。

3 調度層遙控操作防誤體系建設

目前調度技術支持系統中，都有完備的調度范圍內設備的電網模型，開關位置、閘刀位置、潮流等電網實時信息也已經采集完整，因此可以利用調度支持系統中電網模型和實時信息，實現電氣島的定義，再利用設備狀態間的拓撲關系來實現設備操作的防誤校核。

調度端的電網拓撲防誤校核應具備以下功能：

(1)通過基于實時數據的電網拓撲防誤校核，可以避免開關、刀閘遙控的誤操作；

(2)防誤校核還應考慮調度技術支持系統中檢修標識牌、接地標識牌等標識牌對遙控操作的影響；

(3)實現遙控操作對系統影響的提示，如開關操作的充電提示、失電提示、系統并列提示、系統解列提示等；

(4)通過操作票實現防走錯間隔；沒有操作票，則遙控權限不開放；

(5)掛牌的遙控權限不開放。

該系統不同于單獨的變電站防誤閉鎖，第一，從防誤原理上全面考慮全網的防誤閉鎖功能，可以徹底避免一些跨變電站、跨供區的惡性事故發生；第二，該防誤校核基于智能電網調度技術支持系統，全面共享系統的模型、圖形和實時數據，同時也可以規避AVC系統發生誤遙控的風險；第三，該防誤校核自動獲取智能電網調度技術支持系統電網接線方式變化，無需另外配置校核規則，也無需單獨配置電網模型。

3.1 基于實時數據的電網拓撲防誤

電網拓撲防誤校核依賴調度支持系統中開關、閘刀、主變、發電機、母線、接地閘刀等一次設備模型，配合開關位置、閘刀位置、潮流等實時信息，將電網視為電氣島，并將電氣島狀態定義為接地島、活島和死島三種類型。下面介紹電網拓撲分析中經常用到的一些基本概念：

電氣島：電網中連通的電氣設備所組成的集合。

接地島：電氣島中如果有接地隔離開關處于合位或者電氣島中的某些設備設置了接地標示牌，則該電氣島定義為接地島。

活島：如果電氣島中存在發電機或等值電源等設備，稱該電氣島為活島。

邏輯母線：邏輯母線指通過一個或多個閉合開關和隔離開關相連的若干節點，最終表示了非開斷設備之間的連接關系，在可以和物理母線明顯區別的前提下，邏輯母線常簡稱為母線。

連通支路：電氣設備的一端節點和另一端節點有路徑連通，這條路徑稱為連通支路。

調度端的變電設備操作過程中禁止將接地島合環到活島上，另外對死島進行充電、兩個不同活島合環、活島解環成死島都需提示。具體到開關操作和閘刀操作，兩者是有所區別的，開關的拓撲防誤禁止設備狀態的改變，閘刀的拓撲防誤是預防狀態改變帶來的風險。

3.2 基于實時數據的開關拓撲防誤

開關是具有滅弧能力的開斷設備，開關狀態改變能直接影響該電氣島的狀態，因此拓撲校核規則圍繞三點：第一、防止誤合開關將接地島連至活島上；第二、提示用戶斷開或合上開關可能導致下游失電或下游充電；第三、提示用戶斷開或合上開關可能導致系統解環或系統并列。具體規則如下：

(1)開關兩側閘刀都在分位，判定開關在調試態，對操作該開關無任何閉鎖或提示。

(2)開關任一側或兩側閘刀在合位時，判定開關在非調試態，如果開關一端為接地島，一端為活島，則禁止合操作。如圖2所示，對側線路檢修，本側已合閘刀，則禁止開關控合。

圖2 線路對側檢修閉鎖本側開關合

(3)開關任一側或兩側閘刀合上時，判定開關在非調試態，如果開關一端為死島，一端為活島，則提示對下游充電。

(4)開關任一側或兩側閘刀合上時，如果兩端為不同電氣島，則提示系統并列。

(5)兩端都在活島上的開關斷開后， 如果開關任一端節點的電氣島將會由活島變為死島，則提示用戶斷開開關可能導致下游失電。

(6)兩端都在活島上的開關斷開后，如果開關兩端節點的電氣島號不同，則提示用戶斷開開關可能導致系統解列。

(7)開關拓撲防誤中主變開關是特殊的開關，因為主變是不同電壓等級系統的分界點，主變開關斷開時，不判斷開關分閘是否會造成系統解列或下游失電，僅判斷合開關前兩端是否存在一端為接地島，一端為活島。如圖3所示，主變高壓側檢修，禁止合高壓開關。另外，主變三側當中只要有一側接地，就認為主變屬于接地島。

圖3 主變高壓側檢修

(8)由于系統中無功設備不聯成網絡，可以將電容器或者電抗器看作一個死島，(1)～(6)的拓撲防誤規則仍舊適用，但不需要提示對下游充電或下游失電。另外電容器開關和電抗器開關不能同時在合位連接至同一母線上，并且合電容或電抗器開關前，需判斷母線是否有電壓。

3.3 基于實時數據的閘刀拓撲防誤

閘刀作為系統的明顯斷開點，防誤邏輯上是預防開關位置改變帶來的風險，在調度端的拓撲防誤主要有兩個原則：第一、禁止帶接地合閘刀；第二、禁止帶負荷分閘刀。具體規則如下：

(1)如果閘刀兩端有接地閘刀(包括虛擬接地閘刀)，且任意一側接地閘刀在合位，則禁止閘刀合操作。在判斷閘刀任一端節點屬于接地島時，需要越過變壓器判斷。

(2)在活島上，如果閘刀兩端有不經過邏輯母線直接相連的開關，且開關在合位，則禁止閘刀分操作，有經過邏輯母線相連，則允許閘刀分操作。如圖4所示，母線旁路閘刀，旁路開關通過母線與旁路開關相連，旁路開關在合位可以拉開。

圖4 母線旁路閘刀

(3)如果閘刀任一端節點屬于接地島，則禁止閘刀合操作，避免帶接地合閘刀。如圖5所示，線路對側接地，禁止合本側線路閘刀。

圖5 線路對側檢修閉鎖本側線路閘刀

變電站站內防誤系統中，閘刀、接地閘刀的防誤規則比較復雜，如活島上同一間隔，操作會將兩個母線側閘刀同時合在母線上的操作，如果母聯間隔非運行狀態，則提示用戶先將母聯間隔轉為運行狀態，即倒母前，需要檢查母聯開關在合位。旁路閘刀操作，如果旁路開關在合位，則禁止遙控操作旁路閘刀。閘刀兩端都是母線，則至少有一條母線上沒有出線間隔合位開關(連接兩端母線的開關除外)，才允許操作，否則閉鎖操作。且不同變電站因為其特殊接線方式或是特殊設備會有細微區別，因此調度端的閘刀操作命令需要經過變電站站內防誤校核后出口。

在日常工作中，調控員會在調度支持系統主接線圖上設置檢修牌，代替實際中的接地線，以做警示。接地線的作用和接地刀閘相同，因此在系統拓撲防誤校核中要考慮檢修牌的影響。如圖6所示，檢修牌可以轉換成虛擬接地刀閘進行處理。調控員在開關上設置檢修牌時，認為系統增加一個虛擬接地刀閘。該接地刀閘的節點號等于該設備的任一端節點號，然后認為該節點的電氣島狀態為接地島。當調控員在畫面上刪除該檢修牌時，系統中將刪掉該虛擬接地刀閘，并重新定義電氣島的狀態。

圖6 系統接地排轉化為虛擬接地閘刀

4 結語

新的調控一體化模式下調度端單一開關的遙控操作已經常態化，遙控操作閘刀的工作正在探索和試點中，因此構建一個調控層、站控層、間隔層一體化的防誤操作體系是遙控操作展開的前提和保障。

本文在變電站安全防誤校核措施的基礎上，結合調控中心遙控操作的特點，充分體現智能電網調度技術支持系統信息采集實時性、完整性的優勢，提出了一種防誤操作體系構建方法。該方法利用變電站間隔層、站控層的電氣閉鎖和微機五防，加以調度端的拓撲防誤，共同組成了調控一體化模式下垂直一體化變電設備防誤操作體系。經過實際操作檢驗，該防誤體系可以滿足調控一體化模式下，對遙控操作的防誤要求。

[1] 陳躍，甘羽.500kV變電站防止電氣誤操作方案[J].中國電力,2009,42(6):60-64.

[2] 顧擁軍，皮衛華，楊乘勝，等.變電站防誤閉鎖應用分析[J].繼電器,2005,33(2):66-68.

[3] 黃少雄，李瑞超.智能變電站中五防的設計與實現[J].華東電力,2011,39(5):0760-0764.

Construction of Anti-misoperation System for Integrated Control Center In Regulate-control Integration Mode

LINYe,PANLing-chun,LIWei

(State Grid Taizhou Power Supply Company,Taizhou 317000,China)

At the regulate-control integration mode,the remote control operation of the control center is increasing day and day,while the current dispatching automation system has an imperfect anti-misoperation capabilities for remote control.Aim at the problem,a construction scheme of anti-misoperation system for vertically integrated power transformation equipment composed of regulate-control layer,substation control layer and spacer layer is presented in this paper,which uses the smart grid dispatching technology to support the power grid model and power grid real-time information in the system with the introduction of the concept of power grid topology on the basis of applying current substation anti-misoperation system to form a security anti-misoperation scheme of the regulate-control layer for remote control based on real-time data.The scheme can ensure the security of remote control operation of dispatching and control center in the new mode.

regulate-control integration；anti-misoperation；power grid topology；dispatching and control center

1004-289X(2016)05-0012-04

TM71

B

2015-08-12

林燁(1986-)，女，碩士，工程師，從事電力系統繼電保護工作； 潘令春(1983-)，男，碩士，工程師，從事電力系統繼電保護工作； 李瑋(1974-)，男，技師，大專，從事電力系統輸電線路工作。