基于保護軟壓板遠方投切應用技術的探討

王大軍　張東　安運志

【摘 要】實施調控一體化后，電力二次設備投切操作仍以現場人工投退其硬壓板方式為主，為提高電網運行安全效率效益水平，經過探索，依托OPEN3000調度控制自動化系統、調度數據傳輸網、變電站綜合自動化系統和微機保護測控裝置等子站端二次設備，采用了基于保護軟壓板遙控操作的二次設備遠方投切技術，經過實際應用，為確保設備和電網安全、穩定、可靠、優質、經濟運行提供技術支撐，節約了電網運維管理成本，提高了調度控制能力與管理水平。

【關鍵詞】二次設備；遠方；投切；軟壓板；遙控；自動化

【Abstract】Actualized integration of dispatcher control， but all operations of power secondary equipment depend on substation operators.To raise the level of safety and efficiency benefits of power networks running，after investigation，depending on OPEN3000 dispatcher control automatic system， dispatching data transmission network，substation automation system and substation secondary equipment，we adopt a new technique of remotely switching secondary equipment which based on telecontrolling protective device soft strap.After application，offering technical support to ensure the safeness、stabilization、reliableness、excellence and economy operation of electrical installations and power netwoks，saving managerial cost that operation of power netwoks，raising the level of dispatcher control management.

【Key words】Secondary equipment；Remote；Switching；Soft strap；Telecontrol；Automation

0 引言

遠方投退和切換重合閘、備自投等電力二次設備相關功能已成為智能變電站的重要功能之一，但是對于常規變電站，二次設備操作仍以現場人工投退其硬壓板的方式為主。實施調控一體化后，變電站已實現無人值守，而大量頻繁的二次設備投切操作制約著電網運行效率。同時為減輕運維人員工作量，迫切需要通過技術支撐系統實現對電力二次設備遠方投切控制。基于上述情況，根據電力安全工作規程并結合實際情況對電力二次設備遠方投切技術進行研究和應用。

1 電網概況

受阿勒泰地區特殊地理位置、區域形狀以及人口分布等因素影響，阿勒泰地區電網發展起步較晚，也相對緩慢，電網結構、網架分布的合理性較差，受供電區域大、變電站分布分散的特點影響，電網網架結構呈現特點是東西狹長，南北分散，變電站之間距離較長。近年來，隨著對電網建設投資力度的不斷增大，變電站綜合自動化、調度控制自動化和遠動通信數據網建設水平顯著提高，實施調控一體化后，變電站已實現無人值守，電網運行過程中的輸配電線路帶電作業、電磁環網合解環、小電源與系統解并列、負荷倒供和事故處理均需要大量頻繁投切電力二次設備，但該操作需由維操隊人員到現場就地完成。特別是為提高供電可靠性和優質服務水平需要逐年大量遞增的各類輸配電線路帶電作業，而帶電作業安全要求退出線路各側廠站重合閘，這就需要維操隊人員頻繁往返于各廠站之間。每次實際操作時間不足1min，而路途時間平均約1.2h。由于路途、交通、車輛等原因導致延長了電網運行方式調整、事故處理和帶電作業等待時間，而且因不能及時到達變電站投切二次設備，二次設備無法配合電網運行方式改變，易引起次生事故導致事故范圍擴大，增加了電網不安全因素，同時又占用大量人力物力資源，增加了維操隊人員的工作強度和電網運維成本壓力，造成了不必要的人力物力財力浪費。

2 可行性研究

結合現場具體情況和工作要求，經過分析，通過調控端實現遠方投切二次設備的方案主要有3 種：第一種方案是在調控端增加功能界面，并對現場保護重合閘等控制回路進行改造，通過自動化系統數據口向子站端二次設備下發遙控命令，電信號觸發中間繼電器，利用雙位置繼電器對保護重合閘等出口壓板和閉鎖壓板進行投退，實現遠方投切二次設備，該方法需要改變二次回路接線，增加二次電纜，投入較多。第二種方案是在調控端增加遠方修改定值系統，由調控端通過遠方修改定值系統向子站端二次設備下發遙控命令，遠方修改裝置內部控制字即改定值方式，實現遠方投切二次設備。該方法需增設專用服務器和專用通信通道，工程量比較大，且《國家電網公司十八項重大反事故措施》不建議開放遠方修改定值功能。第三種方案是在調控端增加功能界面，并對子站端二次設備改造升級，由調控端通過自動化系統數據口向子站端二次設備下發遙控命令，遠方投退保護軟壓板。軟壓板與保護開入回路組成邏輯關系，在二次設備硬壓板投入時由遠方遙控投退相應軟壓板。該方法符合反措要求，按照《繼電保護及安全自動裝置遠方操作技術規范》的要求，應在安全Ⅰ區實現繼電保護及安全自動裝置遠方遙控操作功能。

經過研究，方案三為可行技術方案，即采用基于保護軟壓板遙控操作的二次設備遠方投切技術，在調控主站端依托OPEN3000調度控制自動化系統實現，在子站端依托變電站綜合自動化系統實現，如圖1所示。采用調度數據網作為調控端和變電站端之間的數據傳輸通道，通過調度數據網和I區數據通信網關機將調控端下發的遙控指令轉發至站端二次設備，并將站端二次設備的狀態信息轉發調控端。但若要實施，仍存在諸多具體問題和困難。

3 存在的問題及解決措施

3.1 “雙確認”問題及技術實施

遠方遙控操作的安全要求，即“雙確認”問題，這是需要解決的首要問題，根據電力安全工作規程規定，“雙確認”是指至少應有兩個非同樣原理或非同源的指示發生對應變化，且所有這些確定的指示均已同時發生對應變化，才能確認該設備已操作到位。遠方遙控一次設備的結果可以引起監控系統2個以上指示的變化，包括變位、遙信和遙測等，但二次設備因其特殊性，遠方遙控軟壓板后不能引起其本身以外的狀態改變。為了滿足“雙確認”要求，我們采取以下技術實施方法：一是，遠方遙控操作后的軟報文，裝置上送相應軟壓板“分/合”報文遙信變位信息，此報文做成光字牌壓板指示，遙控命令下達后，檢查監控畫面上軟壓板位置信號是否正確變位，屬于遙控確認信息；二是，裝置“備自投/重合閘充電”狀態作為獨立的遙信點，在充電完成后向監控系統發送遙信軟報文，在監控畫面上顯示“備自投/重合閘充電”信號，檢查監控畫面上光字牌是否正確變位，屬于遙信確認信息。即以備自投/重合閘軟壓板遙信狀態和“備自投/重合閘充電”狀態作為“雙確認”指標。

3.2 完善設備監控信息表并完成軟壓板數據入庫

調控一體化后，調控端僅進行遠方拉合斷路器等一次設備操作，相應的設備監控信息表無遠方投切二次設備部分，特別是軟壓板遙控遙信部分，而現場設備廠家、型號和版本不同，相關保護軟壓板不健全、名稱不統一、功能不完善，因此，首先是梳理原有監控信息點表和收集整理現場裝置軟壓板名稱功能，還要根據標準和操作要求確定并進行規范統一需增加的軟壓板名稱功能，最后針對所需補充裝置軟壓板功能進行修訂、補充和完善信息點表相關內容。

對二次設備軟壓板進行定義描述和監控信息表描述、數據庫修改、生成。對數據通信網關機遠傳數據庫進行修改、配置，增加相應軟壓板遙控、遙信信息量。例如具體增加“重合閘投入軟壓板”遙控點表和“重合閘投入軟壓板”、“重合閘充電完成”或“重合閘充電未滿”遙信點表。逐一核對站端遠傳庫軟壓板遙信點表和遙控點表，確保所有信息點號對應正確，防止點號不一致發生誤操作。

3.3 電力二次設備技術實施

以往都是由維操隊人員到現場就地投退二次設備的硬壓板來實現二次設備或其部分功能的投退和切換。根據上文確定的方案三，由調控員取代維操隊人員來進行遠方遙控操作二次設備軟壓板，而現場主要裝設有南瑞繼保、長園深瑞、國電南自、許繼和北京四方等廠家的二次設備，二次設備包括有微機測控裝置、保護裝置或保測一體裝置、備自投裝置等不同類型。根據設備監控信息表和裝置特點進行確認、改造和升級，例如設置“重合閘軟壓板”或“閉鎖重合閘軟壓板”、“重合閘充電完成”或“重合閘充電未滿”指示等，并進行功能測試，經過現場實際驗證后，才能確認該設備具備遠方投切功能的基本條件。

3.4 子站端技術實施

變電站綜合自動化系統是將變電站內實現控制、保護、信號、測量等功能的電氣二次設備經過功能的組合和優化設計，實現對變電站進行監控、運行操作以及與調度通信等綜合性的自動化系統。依托站端綜合自動化系統完成其后臺監控系統相應間隔軟壓板分畫面制作、定義、關聯、調試，對于上述實施改造升級后的具備遠方遙控軟壓板相關功能的設備，在子站端后臺監控系統和遠動機（數據通信網關機）上按照設備監控信息表配置相應信息點，例如“重合閘投入軟壓板”或“閉鎖重合閘軟壓板”遙控點、“重合閘投入軟壓板狀態” 或“閉鎖重合閘軟壓板狀態”遙信點、“重合閘充電完成”或“重合閘充電未滿”遙信點，完成與裝置軟報文信息的對應和關聯。部分子站端后臺監控系統與保護裝置、備自投裝置廠家不同時，需由相關廠家提供給子站端后臺廠家裝置版本資料及通信規約，完成通信規約轉換。

3.5 調控主站端技術實施

調控主站端依托OPEN3000調度控制自動化系統實現，該系統是由前置、后臺子系統組成的計算機系統，完成實時信息處理、分析計算、并實現對電力設備的控制和操作。充分利用調度控制系統基礎平臺提供的模型管理、數據傳輸、網絡通信、人機界面、系統管理等功能，按照各廠站一次接線情況和設備監控信息表，在調控端自動化系統上配置相應的監控信息點和操作界面，完成軟壓板和“充電完成”或“充電未滿”光字牌遠方監視功能。調控端還要與各子站端嚴格逐一對點，實現設備監控信息表與現場設備、子站端、調控端信息點的對應。根據遠方遙控操作要求，完成“五防”校驗數據庫的生成。

遠方遙控軟壓板試驗時，現場需退出調試的備自投裝置或保護測控裝置出口壓板，將本調試裝置外的運行中測控及保護測控裝置“遠方/就地”控制選擇開關放至“就地”位置，防止誤控運行中設備。注意軟壓板的遙控是否成功必須進入現場裝置參數菜單進行核對，禁止只憑裝置的液晶顯示或報文上送顯示判斷。同時完成新增軟壓板遠方遙信信號和充電光字牌監視試驗，調控端要嚴格執行遠方遙控操作“雙確認”要求。

3.6 數據傳輸通道技術實施

數據傳輸通道是調控主站系統和子站設備交換信息的通道，調控一體化實施后，無人值守變電站均已通過調度數據網接入調度控制自動化系統，采用調度數據網作為調控主站和各廠站之間的數據傳輸通道。按照規定，應采用基于IEC104規約的遙控業務實現子站端二次設備軟壓板遠方遙控操作。

3.7 專業管理及制度實施

此項技術實施過程中采用“一個到位、三不放過”原則，即技術監督人員現場到位、壓板功能不清楚不放過、遙信對點不一致不放過、遙控試驗不合格不放過，嚴控節點，確保遙控操作和遙信變位的準確性、可靠性。

根據相關規程規定，結合實際情況適時編制、審核、發布《電力二次設備遠方操作技術規范》和《調度控制遠方遙控操作管理規定》，并滾動編制二次設備遠方遙控操作危險點分析及預控措施，規定要求調控員在執行遙控操作時應兩人且分步進行，過程應包括選擇操作對象、發令及監護、系統返校、輸入密碼、確認執行操作等步驟，遠方操作時，如出現裝置異常、控制回路斷線、通信中斷、遙控操作失敗、軟壓板雙確認不一致等相關異常時，應立即停止操作，并通知運維單位處理，防止誤操作。組織調控員學習和做好預案，并跟蹤考查。

4 取得效果及注意事項

4.1 取得效果

以本地區調控員遠方遙控操作二次設備情況為例，統計2015年7月至12月數據與2014年同比可知產生的工作效率和經濟效益，如下表所示：

由表1可見，實施二次設備遠方投切技術后，單次投退重合閘總時間由原來的約86min 直接減少為現在的不足1min，帶電作業人員等待時間由原來的89min 直接縮短為現在3min，與2014年同比減少時間達1.2小時，有效減少了帶電作業人員等待時間， 減輕了現場運維人員工作量，避除了行車、操作、設備等方面潛在的安全風險。

由表2可知，2015年7月至12月，調控員共遠方遙控操作976次，同比增加477.51%，其中遠方遙控操作電力二次設備軟壓板789次，占遙控操作次數的80.84%，維操隊人員到變電站現場操作573次，同比減少53.75%，大幅減少了維操隊人員操作量，明顯降低了維操隊人員工作強度和各種風險。據統計，運維車輛物資損耗同比節約了75786元，即全年可直接節約成本達151572元，說明該技術實施后的維操隊人員工作量、物力財力消耗明顯下降，安全、質量、效率、效益水平顯著提高。

實際表明，調度根據輸配電線路帶電作業、電磁環網合解環、小電源與系統解并列、負荷倒供和事故處理要求可及時調整運行方式和投切二次設備，取得了顯著效果：第一方面省卻了維操隊人員到現場操作的人員車輛物資消耗，顯著節省了電網運維管理成本；第二方面大幅減少了維操隊人員工作量，有效減少了電網運行中的誤操作，降低了運維人員的行車風險及現場操作的人身風險，推進了無人值守變電站自動化管理水平；第三方面省卻了維操隊人員到現場操作的交通時間，有效提高了帶電作業工作效率和電網運行操作效率，提升了電網應急處置能力，提高了調度管理水平與控制能力。

4.2 注意事項

此項技術的成功應用，取得了一系列顯著效果，具有很多優點，但也需注意：（1）實行遠方投切二次設備的變電站，設備的相關硬壓板正常應保持固定狀態，如：重合閘出口壓板投入、閉鎖重合閘壓板退出。（2）注意避免由于應退出重合閘軟壓板但實際未能退出而導致帶電作業人員人身事故的發生，避免由于應投入二次設備軟壓板但實際未能投入而導致電網停電事故的發生，所以實際工作中應加強日常巡視核對。（3）一旦設備發生故障，操作時可能引發嚴重事故，所以應加強無人值守變電站二次設備的日常巡檢和維護。（4）嚴格執行《電力二次設備遠方操作技術規范》和《調度控制遠方遙控操作管理規定》，做好二次設備遠方遙控操作危險點分析及預控措施，防止誤操作。

5 結語

經過探索和實際應用，依托調控端OPEN3000調度控制自動化系統、調度數據傳輸網、變電站端綜合自動化系統以及子站端原有各類二次設備，采用基于保護軟壓板遠方遙控操作的技術改造實施，實現了遠方投切重合閘和備自投。實踐證明，此項技術的應用，為確保設備和電網安全、穩定、可靠、優質、經濟運行提供了技術支撐，取得了一系列顯著效果，對電力企業和經濟社會的發展起到了積極促進作用。

【參考文獻】

[1]趙飛月，黃曉安.變電站重合閘壓板遠方投切技術的應用與實施[J].安徽電力，2011（3）：75-80.

[2]陳浩，劉文.遠方投退重合閘在濟南電網的應用[J].山東電力技術，2015，42（8）：74-77.

[3]陳國強，文洪兵.遠方投退重合閘的實現原理及應用探討[J].廣東輸電與變電技術，2008（5）：55-57.

[責任編輯：湯靜]