基于母聯(lián)電流分析的變電站遠(yuǎn)方操作防誤技術(shù)

孫涵 魯偉 劉瑜 王麗萍 魏霞 高嶺

摘要：近年來社會用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。變電站是電力系統(tǒng)中對電壓、電流進(jìn)行變換，接受電能及分配電能的重要場所，其設(shè)備需要不同專業(yè)的檢修人員定期與不定期檢驗，因此運行人員除了需配合基本的設(shè)備巡檢、倒閘操作外，還需配合檢修人員到變電站進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)管控。為此，尋找一種既能滿足風(fēng)險管控要求，又能減少運行人員現(xiàn)場作業(yè)管控工作量的方法成為了當(dāng)前運行人員十分迫切的需求。本文就基于母聯(lián)電流分析的變電站遠(yuǎn)方操作防誤技術(shù)展開探討。

關(guān)鍵詞：變電站;遠(yuǎn)方;作業(yè)管控

引言

隨著“大運行”體系建設(shè)的推進(jìn)，無人值守變電站逐步推廣，通過多級調(diào)度協(xié)同的大電網(wǎng)實時監(jiān)控和安全控制技術(shù)，完成多級調(diào)度協(xié)調(diào)控制和故障聯(lián)合處置，已經(jīng)完成了對電網(wǎng)的有效控制。目前斷路器遠(yuǎn)方操作逐漸常態(tài)化，迫切需要進(jìn)一步擴大遠(yuǎn)方操作范圍，以便減輕無人值守變電站運維過程中運維人員花費大量時間往返現(xiàn)場的現(xiàn)象。

1變電站遠(yuǎn)方作業(yè)管控基礎(chǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及近年來變電站輔助系統(tǒng)的投資建設(shè)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率基本達(dá)到95%，現(xiàn)場作業(yè)的可視化監(jiān)控具備了條件;隨著移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動式布控球監(jiān)控得到了廣泛應(yīng)用，通過移動布控球能彌補固定式視頻監(jiān)控的盲區(qū);人臉識別、人證合一身份鑒別技術(shù)的準(zhǔn)確性為進(jìn)出站的管理提供了有力的技術(shù)支持;傳感器的發(fā)展為變電站實現(xiàn)虛擬安全圍欄的在線監(jiān)測提供了條件;定位技術(shù)的精準(zhǔn)性為作業(yè)人員軌跡的追蹤提供了便利;程序開發(fā)能實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)關(guān)鍵點（隱蔽性工程）的作業(yè)把控;移動智能終端及直播技術(shù)的普及使得遠(yuǎn)方許可、遠(yuǎn)方驗收具有了可能性。

2變電站遠(yuǎn)方作業(yè)管控的實現(xiàn)方法

2.1隔離開關(guān)（接地開關(guān)）遠(yuǎn)方操作

目前變電站的開關(guān)刀閘主要操作模式是：隔離開關(guān)（接地開關(guān)）在站端操作并確認(rèn)狀態(tài)，斷路器在調(diào)控主站進(jìn)行遙控操作。將隔離開關(guān)（接地開關(guān)）的操作轉(zhuǎn)移到調(diào)控主站進(jìn)行之后，原有的現(xiàn)場安全操作風(fēng)險也將集中轉(zhuǎn)移至調(diào)控主站。利用新的技術(shù)手段來保障操作安全成為了首要解決的問題，而這種方式主要涉及到兩個方面，一是狀態(tài)確認(rèn)，二是防誤校核。（1）《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電部分）》2.3.6.5規(guī)定：“電氣設(shè)備操作后的位置檢查應(yīng)以設(shè)備實際位置為準(zhǔn)，無法看到實際位置時，可通過設(shè)備機械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙測、遙信等信號的變化來判斷。”進(jìn)行調(diào)度遠(yuǎn)方操作時，調(diào)度員應(yīng)該通過隔離開關(guān)（接地開關(guān)）的遙測、遙信等信號的變化來判斷操作前后隔離開關(guān)（接地開關(guān)）的位置。為保證操作的可靠性，隔離開關(guān)（接地開關(guān)）應(yīng)向調(diào)度端上送雙位置接點信號以輔助確認(rèn)，避免因分合不到位導(dǎo)致事故發(fā)生。（2）現(xiàn)有的地區(qū)調(diào)控系統(tǒng)里大多未包含防誤模型，隔離開關(guān)（接地開關(guān)）遠(yuǎn)方操作的實施將極大的增加變電站的遠(yuǎn)方操作工作量，需要在調(diào)度端增設(shè)相應(yīng)的遙控拓?fù)浞勒`功能。通過調(diào)控主站遙控拓?fù)浞勒`校核、變電站站控層五防閉鎖、間隔層五防閉鎖和開關(guān)刀閘的就地機械閉鎖等四層防誤，從技術(shù)上保證遠(yuǎn)方操作的可靠性。

2.2固定視頻監(jiān)控與移動布控球的作業(yè)監(jiān)控實現(xiàn)

目前，變電站采用的是固定式視頻監(jiān)控，始終存在一定監(jiān)控死角，為此可采用由已有視頻監(jiān)控系統(tǒng)與移動布控球機共同組成的遠(yuǎn)程可視化變電站作業(yè)管控方案。當(dāng)工作票填寫并審核完畢后，遠(yuǎn)方作業(yè)管控平臺通過工作地點的匹配，將固定視頻監(jiān)控預(yù)置點自動匹配到作業(yè)監(jiān)控操作圖標(biāo)下。同時，在巡維中心值班人員的管理下移動布控球機配置到視頻監(jiān)控操作下。變電運行值班人員希望查看現(xiàn)場工作時，點擊作業(yè)管控區(qū)域的視頻操作圖標(biāo)就可將當(dāng)前監(jiān)控的攝像頭及預(yù)置點調(diào)出，方便運行人員完成遠(yuǎn)方作業(yè)管控。此外，可利用行為識別技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)人員行為識別，抓取習(xí)慣性違章，并及時在作業(yè)管控平臺中彈窗提示及短信提醒，最終實現(xiàn)變電站作業(yè)人員的行為智能識別及預(yù)警。

2.3軟壓板遠(yuǎn)方投退

目前變電站軟壓板投退主要由運行人員在就地執(zhí)行，當(dāng)電網(wǎng)運行方式改變之后，由運行人員在現(xiàn)場根據(jù)要求投退保護(hù)的軟壓板來滿足運行需求。若在調(diào)度端進(jìn)行操作，首要的問題就是調(diào)度端能夠接受保護(hù)裝置反饋的信息，能夠?qū)Σ僮餍盘柡筒僮髑昂筌泬喊宓难b置進(jìn)行確認(rèn)，也就是需要滿足“雙確認(rèn)”的技術(shù)要求。保護(hù)軟壓板遠(yuǎn)方操作的“雙確認(rèn)”的實現(xiàn)需要從兩方面進(jìn)行，一是通過保護(hù)裝置和調(diào)控主站進(jìn)行升級，能夠滿足相關(guān)操作的硬件要求。調(diào)控主站通過遙控的方式對變電站保護(hù)裝置的軟壓板進(jìn)行操作，通過“選擇-返校-執(zhí)行”的方式對變電站軟壓板進(jìn)行操作，并得到保護(hù)裝置發(fā)出的操作成功或操作失敗的信息反饋;二是保護(hù)裝置應(yīng)以遙信的方式反饋軟壓板位置信息，對于重合閘或備自投軟壓板，以“充電完成”或“充電未完成”作為反饋信號，對于保護(hù)功能軟壓板，以“壓板已投入”和“壓板未投入”作為反饋信號。通過遙控操作和遙信反饋兩個信號共同進(jìn)行確認(rèn)，來實現(xiàn)對于保護(hù)軟壓板遠(yuǎn)方操作的“雙確認(rèn)”，確保軟壓板遠(yuǎn)方操作成功完成。

3操作流程風(fēng)險分析及應(yīng)對措施

1. 多主站操作風(fēng)險。由于軟壓板操作過程采用“選擇-執(zhí)行”模式，當(dāng)同時有多個主站進(jìn)行遙控選擇時，不允許多個主站同時進(jìn)行遙控操作過程;只允許其中一個調(diào)控主站進(jìn)行遠(yuǎn)方操作過程，而其他調(diào)控主站的操作指令則被否定終止。定值操作在通信子站上要進(jìn)行通信過程轉(zhuǎn)換拆分轉(zhuǎn)換，讀取非當(dāng)前區(qū)定值和修改定值都涉及到編輯定值區(qū)的操作，多主站情況下某個主站的編輯定值區(qū)命令可能會被其他主站的編輯定值區(qū)命令覆蓋;如果選擇的編輯定值區(qū)不是預(yù)期的定值區(qū)，讀定值時則會讀到非對應(yīng)區(qū)的定值，會造成調(diào)控主站定值基準(zhǔn)入庫時錯誤或者召喚的定值與基準(zhǔn)定值不匹配;修改定值時則會修改成非對應(yīng)區(qū)的定值，可能導(dǎo)致實際運行定值錯誤。針對多主站操作風(fēng)險，子站在接收到調(diào)控主站的遠(yuǎn)方操作命令時，需要檢查是否有其他調(diào)控主站正在進(jìn)行操作，如果已有調(diào)控主站正在進(jìn)行操作，則閉鎖最新收取到的操作指令。（2）主子站配合失調(diào)風(fēng)險。從上述的流程分析中，可以看出，對于錯誤的操作序列，可以通過邏輯分析控制進(jìn)行識別和處理;在操作無響應(yīng)的情況下通過超時控制恢復(fù)正常狀態(tài)以便能夠進(jìn)行下一次操作。在這樣的控制處理體系下，調(diào)控主站、通信子站、繼電保護(hù)裝置三者所設(shè)置的超時時間不同可能會發(fā)生不同的情況。當(dāng)主站設(shè)置的超時時間比子站或裝置短時，即主站、子站、裝置設(shè)置的時間不匹配時，遠(yuǎn)方操作就有可能發(fā)生誤操作。第一步：主站根據(jù)運行情況需要對站內(nèi)保護(hù)裝置的某軟壓板進(jìn)行退出操作，并在t1時刻下發(fā)了正常流程的選擇命令，子站和保護(hù)裝置也在t2和t3時刻正確執(zhí)行了選擇命令進(jìn)入了執(zhí)行狀態(tài);第二步：由于某些情況，主站沒有接著下發(fā)執(zhí)行命令或者是網(wǎng)絡(luò)原因命令未到達(dá)等。當(dāng)主站的遠(yuǎn)方操作在t4時刻超時退出，由于子站和保護(hù)裝置的超時時間比主站的長，此時子站和保護(hù)裝置都處理正常的執(zhí)行狀態(tài);第三步：在t5時刻，主站由于受到攻擊或誤操作等原因下發(fā)了非法的執(zhí)行命令，子站和裝置收到執(zhí)行命令后在t6和t7時刻執(zhí)行了某軟壓板退出命令，此時就產(chǎn)生了誤操作。同理，如果子站的超時時間設(shè)置比保護(hù)裝置短時，也有可能產(chǎn)生類似的誤操作問題。因此針對主子站配合失調(diào)風(fēng)險，調(diào)控主站、通信子站、繼電保護(hù)裝置三者設(shè)置的超時時間應(yīng)該是調(diào)控主站不小于通信子站不小于繼電保護(hù)裝置。

結(jié)語

遠(yuǎn)方操作應(yīng)用的實施開展在注重每項改造功能的技術(shù)關(guān)鍵點的同時，也要明確辨識改造風(fēng)險，在保證電網(wǎng)安全運行的前提下，完善相應(yīng)的運行管理制度，并制定科學(xué)合理的改造計劃，給遠(yuǎn)方操作技術(shù)的實施提供條件。

參考文獻(xiàn)

國家電網(wǎng)公司.國調(diào)中心關(guān)于修訂印發(fā)繼電保護(hù)和安全自動裝置遠(yuǎn)方操作技術(shù)規(guī)范的通知[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2015.

黃哲忱.熱倒母線操作合閘可靠性在線預(yù)警技術(shù)研究[J].江蘇電機工程，2017，36（1）：65-69.