變電站二次設(shè)備操作管控系統(tǒng)

李志遠，郭軍慷，王玉財，張慶平，周新意

（1.國網(wǎng)寧夏電力有限公司寧東供電公司，寧夏靈武，751400；2.南京新和普電力科技有限公司，江蘇南京，210000）

0 引言

目前，國內(nèi)最普遍的防誤操作票管理系統(tǒng)，可以在操作票指令生成時就開展五防規(guī)則檢查，針對違背五防規(guī)則的指令，系統(tǒng)就會給予明確警告。所謂五防，指的是預(yù)防帶電進行隔離開關(guān)操作、預(yù)防錯誤開閉斷路設(shè)備、預(yù)防帶電接地操作、預(yù)防接地開合隔離開關(guān)、預(yù)防錯誤進入帶電隔離室。值得注意的是，上述防誤操作票系統(tǒng)的功能均是在電網(wǎng)一次設(shè)備狀況拓撲圖形的背景下施行的，還沒有包含二次保護設(shè)備的搭建，也未把一次設(shè)備狀態(tài)與二次保護設(shè)備的功能進行聯(lián)合，所以無法表現(xiàn)為此設(shè)備對一次設(shè)備的保護能力[1]。

筆者所闡述的是構(gòu)建在二次設(shè)備模式下的變電站二次設(shè)備操作管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但有效維持了原有防誤操作票系統(tǒng)的全部功能，同時還增添了二次設(shè)備模型構(gòu)建、設(shè)置了全面的操作流程庫，完成了一次設(shè)備防誤操作和二次設(shè)備保護提示作用，一旦發(fā)現(xiàn)操作有誤便開啟告警功能。操作票與檢修申請單相互關(guān)聯(lián)，并根據(jù)執(zhí)行狀態(tài)相互驗證，閉環(huán)操作，極大的加強了安全防誤機制。

1 操作票簡介

1.1 操作票

操作票是指在電力系統(tǒng)中運行電氣操作的書面依據(jù)，包括調(diào)度指令票和變電操作票。需要填入操作票的電氣操作項目如下：（1）拉、合斷路器；（2）拉、合斷路器后的檢查；（3）拉、合隔離開關(guān)；（4）拉、合隔離開關(guān)后的檢查；（5）掛接地線前對線路進行驗電；（6）掛、拆接地線；（7）裝(投)取熔斷器；（8）檢查電源電壓、電流值；（9）合隔離開關(guān)前檢查開關(guān)已拉開；（10）拉隔離開關(guān)后檢查開關(guān)應(yīng)拉開；（11）并、解列前后檢查變壓器負荷分配；（12）改變配電變壓器分接開關(guān)的位置等。

操作票執(zhí)行步驟首先是發(fā)布和接收操作任務(wù)，填寫操作票，經(jīng)審核批準與模擬操作后，發(fā)布執(zhí)行命令；然后現(xiàn)場依據(jù)操作票內(nèi)容進行操作后，進行操作復(fù)查與操作匯報；最后蓋章記錄完工。

1.2 操作票與檢修工作關(guān)系

操作票最初接受的操作任務(wù)來源于檢修票。電力系統(tǒng)中，設(shè)備無論是計劃檢修還是臨時檢修，都需要提交檢修票。其涉及有電力系統(tǒng)設(shè)備的檢測、檢查、維修、保養(yǎng)等內(nèi)容，整體來講，檢修票不但是檢修部門對檢修任務(wù)的詳細表述，同時還是調(diào)度部門進行操作票制作的核心根據(jù)。當檢修部門有檢修計劃需求時需要經(jīng)過如下步驟：第一步，提交檢修票供調(diào)度運行部門進行審核批準；第二步，根據(jù)檢修票的工作內(nèi)容，運行部門有關(guān)人員（以下簡稱運行人員）需填寫操作票，為檢修申請創(chuàng)造檢修條件；第三步；現(xiàn)場進行操作票執(zhí)行以后，方能正式進行檢修作業(yè)；第四步；檢修作業(yè)完成，告知調(diào)度部門，工作人員需要制定另一張操作票，恢復(fù)電網(wǎng)設(shè)備之前狀態(tài)，工作全部完成。如圖1所示，該圖即為操作票和檢修票之間的關(guān)系。

圖1 操作票與檢修票關(guān)系圖

1.3 操作票系統(tǒng)的發(fā)展

對操作票系統(tǒng)的演變歷程進行分析，可以概述為人工制作、操作票流程系統(tǒng)、防誤操作票系統(tǒng)三大板塊。手工制定完全采用手工填寫記錄；操作票流程系統(tǒng)已將操作票的制定和流程轉(zhuǎn)移到計算機實現(xiàn)；防誤操作票系統(tǒng)在操作票流程的基礎(chǔ)上增加了電網(wǎng)一次設(shè)備接線圖。

針對早期防誤操作票系統(tǒng)功能健全逐步豐富了企業(yè)對操作票的多元化要求，對操作票的制定產(chǎn)生了有效的輔助效果，但需要注意是，基于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，目前國內(nèi)尚未實現(xiàn)對其的全面覆蓋。其一，在我國，電力系統(tǒng)的組建是基于一次設(shè)備與二次設(shè)備而組成，當下只針對一次設(shè)備進行建模，無法表現(xiàn)二次設(shè)備對一次設(shè)備的保護，不能真實模擬電網(wǎng)一次與二次設(shè)備之間的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系；其二，隨著基建、檢修、技改等工作日益增多，調(diào)度崗位工作人員的操作負荷在不斷提升，怎樣科學(xué)的通過技術(shù)手段在保障安全的前提下增強工作效率也是相關(guān)企業(yè)必須要關(guān)注的重要問題。；其三，由于操作票和檢修票之間的實際工作順序制約關(guān)系，操作票的制定很難脫離檢修票。這時二次設(shè)備智能防誤操作票管理系統(tǒng)的出現(xiàn)就是為了解決以上的問題。

2 變電站中二次設(shè)備管理操作系統(tǒng)的設(shè)計要點分析

2.1 二次保護建模

二次保護建模是指對二次保護設(shè)備進行拓步建模，將二次設(shè)備納入到電網(wǎng)圖形中，模擬一次設(shè)備的保護狀態(tài)信息。依靠科學(xué)進行保護方法設(shè)計，對保護設(shè)備中的相關(guān)數(shù)值進行確定，憑借和能量關(guān)系系統(tǒng)EMS潮流計算連接，得出一次設(shè)備在運行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在對操作票進行編制的過程中，讓一次設(shè)備處在失去保護或者保護值超過指定范圍時，發(fā)出明確的警告信息[3,4]。

總體來講，保護方式可以宏觀劃分成母線保護法、線路保護法、變壓器保護法、短引線保護法、斷路器過流保護法等，每一種保護方法從不同層面開展對一次設(shè)備的保護工作。

2.2 操作規(guī)則庫設(shè)計

操作規(guī)則庫是以數(shù)據(jù)庫形式存放的用于描述和保存運行人員關(guān)于開列操作票的專業(yè)知識，允許現(xiàn)場專家進行配置，包括增加新的操作任務(wù)、配置新的操作規(guī)則模板。

2.3 操作告警

操作告警是指對現(xiàn)場操作人員進行的有誤操作進行告警。可以實時查看相關(guān)操作關(guān)聯(lián)設(shè)備的狀態(tài)。

2.4 科學(xué)設(shè)計操作票和檢修票之間的閉環(huán)管理要點

根據(jù)檢修票內(nèi)容，經(jīng)過拓撲分析獲得檢修設(shè)備的關(guān)聯(lián)設(shè)備，智能生成操作票。停電操作票完成停電操作后，才可以進行檢修操作；檢修工作完成后，才可以執(zhí)行送電操作票。

3 變電站二次設(shè)備操作管控系統(tǒng)功能

整體來講，在中國，針對變電站的二次設(shè)備操作管理系統(tǒng)秉承了原有防誤操作票系統(tǒng)的優(yōu)點，但需要注意的時，在針對二次保護建設(shè)、規(guī)則制定以及操作票執(zhí)行過程監(jiān)測、誤操作警報等三個層面均有技術(shù)上的革新，組成了科學(xué)完成的分析功能，有效完成了一次設(shè)備防誤操作和二次保護設(shè)備狀態(tài)信息警報兩種能力兼具的操作票系統(tǒng)，同時可以基于檢修票內(nèi)容自動生產(chǎn)操作票。二次設(shè)備操作管控系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。

圖2 管控系統(tǒng)功能模塊

3.1 完整的拓撲分析功能

筆者認為，完善的拓撲分析功能是建立在圖庫信息一體化技術(shù)與拓撲建模技術(shù)上所搭建的電力圖形平臺上的，因此，其功能主要應(yīng)涵蓋有如下幾個方面。

（1）通過設(shè)定每個一次設(shè)備的保護投運狀態(tài)，描述一次設(shè)備的保護投、退狀態(tài)信息，模擬讓電力系統(tǒng)中的全部一次設(shè)備都處在保護狀態(tài)下，在制定操作票流程中讓一次設(shè)備保護狀態(tài)都退出運轉(zhuǎn)，則給出信息提示設(shè)備處在失去保護的狀態(tài)。

（2）在一次設(shè)備和二次保護設(shè)備之間構(gòu)建聯(lián)系，設(shè)立保護定植數(shù)據(jù)，同時和監(jiān)控系統(tǒng)進行整體，表現(xiàn)設(shè)備的實時狀態(tài)和監(jiān)測信息，涉及斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)以及電力系統(tǒng)的相關(guān)運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等。當制定操作票時，對設(shè)備的操作如果影響到其他設(shè)備的保護定值，將會引起保護裝置動作的情況下，給出具體的提醒信息。

3.2 按照檢修申請自動形成操作票功能

和檢修申請系統(tǒng)進行連接，組建閉環(huán)狀態(tài)下的防誤操作模式機制，依靠分析檢測申請單和電力系統(tǒng)設(shè)備的實際運行狀態(tài)，對電力企業(yè)中的對應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)進行校正；對各電網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)進行檢測和分析，制定相關(guān)安全措施，最終得出檢測目標和檢修要求；對所有檢修申請單進行整合，基于檢修工作目標、檢修時長、對檢修申請單進行分組打包。在這一大背景下，通過檢修申請單組成操作票，由此形成一套閉環(huán)型系統(tǒng)，最大限度提升了操作過程中的安全性。

3.3 操作票實時監(jiān)視與告警

當操作票任務(wù)開始執(zhí)行時，可以在操作票界面實時查看操作票項目的執(zhí)行情況，執(zhí)行到哪個項目、已完成操作的項目是否存在誤操作。操作票實時監(jiān)視過程如圖3所示。

圖3 操作票實時監(jiān)視過程

告警分為誤操作告警、二次設(shè)備異常狀態(tài)等告警。誤操作是指按操作票執(zhí)行操作項目時，相關(guān)聯(lián)的二次保護設(shè)備的狀態(tài)與操作完成后應(yīng)有狀態(tài)不一致。異常狀態(tài)指設(shè)備正常運行時遇到的電流、電壓突變，越限。對于告警信息，可以通過移動短信終端發(fā)送給相關(guān)人員，讓其知悉情況，并及時作出相應(yīng)措施。

4 結(jié)語

在電力系統(tǒng)當中，變電站的二次設(shè)備操作管理系統(tǒng)基于廠站主線圖作為界面，在對操作票進行編制的過程中涉及到了一次設(shè)備防誤操作與二次設(shè)備保護信息警告功能，使對電網(wǎng)模擬仿真更加真實，進而提高了操作票防誤的可靠性；通過建立靈活性強、通用性好的操作規(guī)則庫；對操作票的實時監(jiān)視，能夠讓工作人員清晰了解到操作票任務(wù)目前的執(zhí)行情況，和檢修申請之間形成良性閉環(huán)管理狀態(tài)，讓所產(chǎn)生的操作票在實踐和內(nèi)容上都做到有據(jù)可查，在操作流程上，閉環(huán)管理模式和警告信息也讓操作票的制定具有更強的安全性。變電站二次設(shè)備操作管控系統(tǒng)是一個現(xiàn)代化電網(wǎng)管理不可或缺的信息技術(shù)支持系統(tǒng)，它能夠有效的防止運行電氣設(shè)備誤操作。