變電站順序控制系統(tǒng)改造技術(shù)探討

王瑞

摘 ?要：利用順序控制（下稱“順控”）技術(shù)進(jìn)行倒閘操作，通過(guò)在順控系統(tǒng)中預(yù)設(shè)控制邏輯，可實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，極大地節(jié)省操作時(shí)間，減輕工作強(qiáng)度，降低誤操作、漏操作風(fēng)險(xiǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：順控;改造方案;實(shí)例分析

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）02-0103-02

Abstract： The switching operation is carried out by using the sequence control （hereinafter referred to as "sequence control"） technology. By presupposing the control logic in the sequence control system， the automatic conversion of the operation mode of the equipment in the station can be realized， the operation time can be greatly saved and the work intensity can be reduced， therefore， it has a broad application prospect to reduce the risk of misoperation and leakage operation.

Keywords： sequence control; transformation scheme; case analysis

順控系統(tǒng)在當(dāng)前智能變電站（下稱“智能站”）中已廣泛部署，但存在一定不足。不同廠家、不同變電站順控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模式不統(tǒng)一、“雙確認(rèn)”判據(jù)不完善、操作覆蓋面窄、人工干預(yù)環(huán)節(jié)復(fù)雜，運(yùn)維人員因素，導(dǎo)致智能站順控實(shí)用化程度低。此外，大多數(shù)綜合自動(dòng)化變電站（以下簡(jiǎn)稱“綜自站”）一、二次設(shè)備功能不完善、信息交互程度不足，難以承載順控功能應(yīng)用。但為提升運(yùn)檢效率，減少現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)工作量，有必要在智能站、綜自站中開(kāi)展順控系統(tǒng)改造。

1 順控總體方案

順控系統(tǒng)依托變電站自動(dòng)化平臺(tái)構(gòu)建，由監(jiān)控主機(jī)、順控主機(jī)、測(cè)控裝置、Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)、運(yùn)維班工作站等設(shè)備組成。其中，監(jiān)控主機(jī)接入變電站站控層網(wǎng)絡(luò)，可采集站內(nèi)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，具備一、二次設(shè)備的監(jiān)視與控制功能，可方便開(kāi)展順控應(yīng)用。順控主機(jī)是可選設(shè)備，適用于綜自站，具備順控相關(guān)設(shè)備的信號(hào)采集及控制功能，擁有完善的防誤閉鎖邏輯，可在不改變?cè)凶詣?dòng)化設(shè)備的前提下擴(kuò)展變電站順控功能。測(cè)控裝置是順控操作的基本執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)采集及輸出控制功能。Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)負(fù)責(zé)變電站對(duì)外順控信息交互，支持運(yùn)維班遠(yuǎn)方順控服務(wù)調(diào)用。運(yùn)維班工作站設(shè)在變電站所屬運(yùn)維班駐地，是實(shí)施遠(yuǎn)方順控操作的主體。

順控系統(tǒng)根據(jù)操作任務(wù)的實(shí)施主體不同，可分為集中式、分布式、集中式與分布式相結(jié)合等三種實(shí)施方案。通過(guò)三種方案的比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)采用監(jiān)控主機(jī)（或順控主機(jī)）作為實(shí)施主體的集中式方案可方便獲取全站數(shù)據(jù)，靈活開(kāi)展跨間隔操作，站端及運(yùn)維班順控實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。

在此方案中，順控系統(tǒng)可分為運(yùn)維班、地市公司（省檢修公司）及變電站三層。站端順控時(shí)，由監(jiān)控主機(jī)（或順控主機(jī)）解析操作票，并經(jīng)邏輯預(yù)演及五防驗(yàn)證后，按預(yù)定的序列依次向保護(hù)、測(cè)控裝置下發(fā)控制命令。運(yùn)維班順控時(shí)，遠(yuǎn)方順控指令通過(guò)Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至變電站Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)，由網(wǎng)關(guān)機(jī)啟動(dòng)監(jiān)控主機(jī)（或順控主機(jī)）的順控功能，在站端完成操作票解析與執(zhí)行，運(yùn)維班工作站和Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)中無(wú)需存儲(chǔ)操作票，維護(hù)工作量小。

從方案可行性上來(lái)看，監(jiān)控主機(jī)（或順控主機(jī)）接入站控層網(wǎng)絡(luò)，可獲取站域多源數(shù)據(jù)，擁有全局控制權(quán)限，實(shí)現(xiàn)順控僅需升級(jí)相關(guān)程序;Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)是變電站對(duì)外信息交互的接口，對(duì)其配置文件進(jìn)行簡(jiǎn)單修改后，可拓展操作票及操作指令的轉(zhuǎn)發(fā)功能，為運(yùn)維班順控創(chuàng)造技術(shù)條件;站端與Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器間使用IEC104規(guī)約，通過(guò)擴(kuò)充應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ASDU），可在不改變?cè)袔Y(jié)構(gòu)和通信方式的前提下實(shí)現(xiàn)順控信息交互。

綜上所述，采用基于監(jiān)控主機(jī)（或順控主機(jī)）的集中式方案，實(shí)施簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，在技術(shù)上具備可行性，可作為變電站順控系統(tǒng)改造總體方案。

2 順控改造方案

2.1 自動(dòng)化設(shè)備改造方案

自動(dòng)化設(shè)備是變電站順控實(shí)施的主體，下面以智能站、常規(guī)站為例，分別介紹具體改造方案。

（1）智能站。智能站采用“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，站內(nèi)一、二次設(shè)備按過(guò)程層、間隔層、站控層分層構(gòu)建，通過(guò)應(yīng)用IEC61850通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備間的信息網(wǎng)絡(luò)共享及互操作，具備順控改造的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

其具體改造方案如下：a. 完善監(jiān)控主機(jī)順控功能。智能站普遍采用一體化監(jiān)控主機(jī)，集成信息監(jiān)控及防誤閉鎖功能，實(shí)施改造需升級(jí)順控軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)順控操作界面，編制典型操作票及閉鎖邏輯，完善變電站運(yùn)行狀態(tài)信息及設(shè)備“雙確認(rèn)”判據(jù)。b. 完善運(yùn)維班順控功能。新增Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)，同步調(diào)試地市公司（省檢修公司）Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器、運(yùn)維班工作站的遠(yuǎn)方順控功能。c. 驗(yàn)證典型操作票及防誤閉鎖邏輯。逐項(xiàng)驗(yàn)證線路、母聯(lián)、主變、母線等間隔運(yùn)行態(tài)、熱備用態(tài)、冷備用態(tài)間轉(zhuǎn)換的典型操作票，驗(yàn)證倒母線、主變中性點(diǎn)切換、電源切換等運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換的典型操作票，驗(yàn)證順控操作防誤閉鎖邏輯。d.調(diào)試運(yùn)維班及站端順控功能。依托順控系統(tǒng)開(kāi)展運(yùn)維班遠(yuǎn)方順控及廠站端順控的調(diào)試工作。

（2）綜自站。綜自站采用“兩層一網(wǎng)”架構(gòu)，包括站控層設(shè)備、間隔層設(shè)備及站控層網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備操作時(shí)，由監(jiān)控主機(jī)下發(fā)遙控命令，經(jīng)測(cè)控裝置響應(yīng)后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)出口接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。

綜自站投運(yùn)時(shí)間較早，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，設(shè)備功能不完善，開(kāi)展順控操作的主要難點(diǎn)在于綜自站五防系統(tǒng)均為微機(jī)獨(dú)立五防，操作前需手動(dòng)開(kāi)票并模擬預(yù)演，存在大量人工確認(rèn)環(huán)節(jié)，無(wú)法滿足順控一鍵執(zhí)行的要求。除此之外，綜自站監(jiān)控主機(jī)軟硬件平臺(tái)較為落后，擴(kuò)展順控功能需整體更換裝置，調(diào)試驗(yàn)證工作量大。

為實(shí)現(xiàn)綜自站順控操作，其具體改造方案如下：a. 新增變電站順控主機(jī)。在綜自站中加裝獨(dú)立的順控主機(jī)，順控主機(jī)自帶防誤閉鎖邏輯，通過(guò)接入站控層網(wǎng)絡(luò)獲取站內(nèi)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。站端順控操作時(shí)，五防驗(yàn)證在順控主機(jī)中完成;運(yùn)維班順控操作時(shí)，僅發(fā)送順控啟動(dòng)命令，不另設(shè)五防邏輯，由站端順控主機(jī)實(shí)現(xiàn)五防驗(yàn)證;優(yōu)化設(shè)計(jì)順控操作界面，編制典型操作票及閉鎖邏輯。b. 完善運(yùn)維班順控功能。具體方案同智能站改造。c. 驗(yàn)證典型操作票及防誤閉鎖邏輯。具體方案同智能站改造。d. 調(diào)試運(yùn)維班及站端順控功能。具體方案同智能站改造。

2.2 一次開(kāi)關(guān)設(shè)備改造方案

一次開(kāi)關(guān)設(shè)備主要有SF6組合電器、敞開(kāi)式設(shè)備及開(kāi)關(guān)柜設(shè)備三種。通過(guò)開(kāi)展技術(shù)改造，可實(shí)現(xiàn)變電站斷路器及SF6組合電器、敞開(kāi)式電器、充氣式開(kāi)關(guān)柜、固體絕緣式開(kāi)關(guān)柜隔離開(kāi)關(guān)的順控操作，接地刀閘的遙控操作受驗(yàn)電可靠性及管理制度的制約，不建議納入順控范圍。

其具體改造方案如下：（1）完善一次開(kāi)關(guān)設(shè)備雙位置接點(diǎn)信號(hào)。擴(kuò)展斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)，完善分位、合位雙位置遙信開(kāi)入回路，通過(guò)測(cè)控裝置上送站控層網(wǎng)絡(luò)。（2）開(kāi)展一次開(kāi)關(guān)設(shè)備電動(dòng)機(jī)構(gòu)改造。對(duì)不具備遙控功能的設(shè)備開(kāi)展電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)改造，并完善相關(guān)控制回路。（3）擴(kuò)展隔離開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)第二判據(jù)。對(duì)SF6組合電器、充氣式及固體絕緣式隔離開(kāi)關(guān)，擴(kuò)展其機(jī)構(gòu)箱傳動(dòng)部件限位接點(diǎn)，完善相關(guān)遙信回路，通過(guò)測(cè)控裝置上送站控層網(wǎng)絡(luò);對(duì)敞開(kāi)式隔離開(kāi)關(guān)，在設(shè)備觸頭上加裝分相無(wú)線壓力傳感器。（4）調(diào)試驗(yàn)證一次設(shè)備遙信、遙控等回路。對(duì)變電站一次設(shè)備遙信、遙控回路進(jìn)行逐間隔核對(duì)，對(duì)限位接點(diǎn)、無(wú)線壓力傳感器的安裝位置及動(dòng)作特性進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。

2.3 二次設(shè)備改造方案

（1）智能站。智能站保護(hù)裝置受限于信息數(shù)據(jù)集的完整性，在進(jìn)行軟壓板投退、定值區(qū)切換等遙控操作時(shí)缺乏位置狀態(tài)第二判據(jù)，暫不納入順控改造范圍。其他站內(nèi)二次設(shè)備的具體改造方案如下：a.完善無(wú)線壓力傳感器的接入。新增隔離開(kāi)關(guān)無(wú)線通信接收裝置，調(diào)試相關(guān)通信鏈路，實(shí)現(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的可靠、正確上送。b.加裝具備遙控功能的電源空氣開(kāi)關(guān)，完善相關(guān)遙信、遙控回路。

（2）綜自站。綜自站二次設(shè)備軟硬件平臺(tái)落后，且多為硬壓板或切換把手操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遙控功能。若對(duì)綜自站開(kāi)展二次設(shè)備改造，存在改造難度大、施工周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性差等缺點(diǎn)。除此之外，部分綜自站測(cè)控裝置擴(kuò)展能力不足，無(wú)法接入順控操作所需的遙信、遙控回路。

其具體改造方案如下：a.新增測(cè)控裝置。根據(jù)順控操作遙信、遙控回路的接入規(guī)模，新增測(cè)控裝置，完善相關(guān)二次回路。b.完善無(wú)線壓力傳感數(shù)據(jù)的接入。具體方案同智能站改造。c.加裝具備遙控功能的電源空氣開(kāi)關(guān)。具體方案同智能站改造。

3 改造實(shí)例分析

3.1 變電站簡(jiǎn)介

以國(guó)網(wǎng)某110kV變電站改造為例，該變電站于2008年4月投運(yùn)，110kV部分采用單母分段接線，主變一臺(tái)、110kV出線三回;10kV采用單母分段接線，出線八回。該站綜自為南瑞繼保RCS-9700系統(tǒng)，測(cè)控型號(hào)為RCS-9705C，該型號(hào)具備測(cè)控五防功能，但現(xiàn)場(chǎng)未配置測(cè)控五防邏輯。站內(nèi)五防系統(tǒng)為獨(dú)立五防，廠家為珠海共創(chuàng)。

3.2 改造實(shí)施內(nèi)容

結(jié)合該站實(shí)際情況，提出改造思路為：新增綜自站順控系統(tǒng)硬件（包括：順控主機(jī)、Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)等），升級(jí)相關(guān)軟件（順控系統(tǒng)軟件、防誤閉鎖軟件），站內(nèi)保護(hù)、測(cè)控裝置不做改動(dòng)，最大程度地維持站內(nèi)二次設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀。

（1）新增站端順控主機(jī)一臺(tái)，具備順控程序及防誤閉鎖程序。（2）新增公用測(cè)控屏一面，以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)部分隔離開(kāi)關(guān)的遙控功能。（3）新增站控層交換機(jī)一臺(tái)，用于站控層設(shè)備的通信。（4）更換規(guī)約轉(zhuǎn)換器一臺(tái)，用于接入其他廠家二次設(shè)備。（5）新增Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)一臺(tái)，用于運(yùn)維班與站端監(jiān)控系統(tǒng)間的通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方順控操作。（6）新增地市公司（省檢修公司）Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器一臺(tái)，用于接入全部變電站及運(yùn)維班工作站。（7）新增地市公司（省檢修公司）工作站一臺(tái)，具備運(yùn)維班工作站順控權(quán)限分配的功能。（8）新增運(yùn)維班工作站一臺(tái)，用于開(kāi)展運(yùn)維班遠(yuǎn)方順控操作。（9）新增縱向加密裝置三臺(tái)，用于保障變電站、地市公司（省檢修公司）、運(yùn)維班工作站間順控信息交換的安全性。（10）新增路由器三臺(tái)，用于搭建變電站、地市公司（省檢修公司）、運(yùn)維班工作站間的通信網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)束語(yǔ)

按照集中式順控模式，在變電站推行順控操作完全具備可行性。通過(guò)對(duì)監(jiān)控主機(jī)（或順控主機(jī)）、Ⅰ區(qū)運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī)、Ⅰ區(qū)集中控制服務(wù)器、運(yùn)維班工作站等設(shè)備開(kāi)展技術(shù)改造，在不影響站內(nèi)其他裝置運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)了變電站、運(yùn)維班的一鍵順控操作，極大地減輕了運(yùn)維人員的操作負(fù)擔(dān)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹文輝，等.典型變電站一鍵順控技術(shù)方案及存在問(wèn)題[J].江西電力，2019，43（10）：15-19.

[2]申磊，等.智能變電站一鍵順控技術(shù)研究與應(yīng)用[J].供用電，2018，35（12）：43-49.

[3]杜鎮(zhèn)安，等.遠(yuǎn)方順控操作系統(tǒng)技術(shù)線路分析[J].湖北電力，2018，42（01）：11-15.