變電站站控系統及一鍵順控不停電快速改造技術方案

崔 敏，梁 爽，張艷超

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

近年來，變電站投入數量逐年增加，變電站內設備操作的復雜程度與日俱增，加大了運維人員的工作量。隨著智能變電站引入一鍵式順序控制技術，其具備操作項目軟件預制、操作任務模塊式搭建、設備狀態自動判別、防誤聯鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動以及操作過程自動順序執行等功能，可以實現變電站主設備狀態轉換的一鍵順序控制。此外，一鍵順控操作可以提高操作效率，降低誤操作風險，提高供電可靠性，已經逐步在我國各電壓等級變電站中推廣應用[1]。隨著人們對電力供應及時性、穩定性提出了更高的要求，變電站一鍵順控不停電快速改造亟需解決。

1 技術方案

本方案主要包括兩部分，一是變電站監控系統站控層安全Ⅰ區設備改造，二是一鍵順控系統改造。監控后臺改造方案中，軟件和硬件均升級。一鍵順控改造方案基于一鍵順控功能部署在監控主機上，不考慮單獨部署。

1.1 監控系統站控層安全I區設備改造

若變電站早期投運的監控主機和數據通信網關機等設備存在不支持一鍵順控、不滿足信息安全要求等問題，則需更換軟件和硬件。將硬件改造為國內主流生產商產品，采用支持一鍵順控功能的監控系統軟件。操作系統改造為國產四級安全操作系統，滿足電力監控系統網絡安全防護要求。采用數據庫及圖形自動轉換工具對工程備份進行升級，縮短備份數據轉換時間，保證數據遷移的準確性和可靠性。此外，將數據通信網關機改造為具有支持單點遙控、一鍵順控指令轉發以及執行結果上送等功能。采用遠動數據轉換工具將舊版數據庫一鍵式升級，確保數據庫和轉發表與改造前規則相同。

1.2 一鍵順控系統改造

變電站一鍵順控功能由監控主機、智能防誤主機、I區數據通信網關機、測控裝置以及一次設備區的雙確認輔助判據配套設備共同實現。

監控主機在一鍵順控操作項原有確認條件基礎上增加刀閘輔助判據信號，輔助判據只作為一鍵順控邏輯判斷，不作為監控后臺遙控邏輯判斷。對于斷路器的位置確認，采用位置遙信+遙測判據[2]。位置遙信作為主要判據，采用分/合雙位置輔助接點，分相斷路器遙信量采用分相位置輔助接點。遙測量提供輔助判據，采用三相電流或電壓，三相電流取自本間隔電流互感器，三相電壓取自本間隔電壓互感器或母線電壓互感器。對于組合電器、敞開式隔離開關的位置確認，采用位置遙信+非同源遙信判據[3]。位置遙信作為主要判據，可采用傳感器（微動開關、磁感應傳感器）位置信息或視頻圖像識別位置信息提供輔助判據。

新增智能防誤主機，與監控主機的防誤邏輯相互獨立，共同實現一鍵順控防誤雙校核。新增公用測控裝置，將微動開關、磁感應傳感器等獲取的刀閘位置信息接入并上送監控主機。如果采用視頻圖像識別方式提供刀閘輔助判據，則可以增加變電站在線智能巡視主機、高清視頻設備以及正反向隔離裝置等。巡視主機接入視頻管理設備，實時采集視頻流，具備開關位置圖像識別分析功能。高清視頻設備負責拍攝開關刀閘位置圖片。配置正向隔離裝置，輔助完成一鍵順控視頻聯動指令從安全Ⅰ區到安全Ⅳ區的轉發；配置反向隔離裝置，輔助完成視頻確認反饋信息從安全Ⅳ區到安全Ⅰ區的擺渡。

2 實施方案

為了實現工程不停電快速改造，需要在工廠聯調和現場實施環節制定全面、安全的工作流程。

2.1 工廠聯調

在廠內搭建一鍵順控改造測試驗證平臺，完成工程備份數據遷徙、信息點校核、圖形轉換以及一鍵順控調試等工作。采用“監控數據庫/圖形轉換升級工具”將工程現場運行的原監控系統的數據庫、圖形庫文件轉換為新監控系統數據庫結構及圖形對應要求的文件。對原監控數據庫進行轉換升級后，通過“自動對點工具+人工專項校核+實際裝置通信”的組合方式開展三遙信息的測試校核，避免數據庫升級后出現信號錯配、漏配、多配、錯位以及反相等問題。

搭建1臺在運原監控主機和1臺改造新監控主機測試環境，通過自動對點裝置掃描變電站全站系統配置文件（Substation Configuration Description，SCD）文件，設置間隔周期50 ms觸發全部遙信上送，完成后分別從新、原監控的歷史庫中導出告警信息文件，采用文件對比工具查驗兩文件是否一致，從而達到校核數據庫遙信的目的。全遙信校核測試網絡如圖1所示，監控主機告警信息文件比對流程如圖2所示。

圖1 全遙信校核測試網絡

圖2 監控主機告警信息文件比對流程

結合圖形界面展示的遙測信息點，采用61850仿真工具逐個施加遙測量，測試新、原監控系統的實時顯示值是否一致。全遙測校核測試網絡如圖3所示。

圖3 全遙測校核測試網絡

此外，采用61850仿真工具對斷路器、刀閘、保護復歸等遙控點逐個進行控制校驗，查看是否能夠正確接收控制命令。對斷路器、刀閘等分別進行遙控合選擇、遙控合執行、遙控分選擇以及遙控分執行等操作，對保護復歸等直控信號進行復歸直控操作。而人工專項校核主要針對三遙其他相關字段信息，如遙測的變比設置、上下限、突變門檻、觸發語音文件、虛點標志以及存儲時間等。采用與現場型號配置一致的保護測控裝置進行實際通信，抽檢復測該裝置的三遙信息。通過三遙信息測試校核時的圖形界面變化對圖形界面進行專項檢查，完成監控圖形校核。對于新監控聯閉鎖邏輯，可以采用以下兩種方式測試校核規則的正確性。一是將新監控主機、原監控主機導出聯閉鎖邏輯規則文件，通過文件比對工具進行快速對比；二是采用監控主機中的聯閉鎖邏輯可視化展示與校核功能，對聯閉鎖邏輯文件進行逐個查看和校核[4]。

對新監控主機的主要功能及性能等開展工廠內的標準流程化測試，測試網絡如圖4所示。

圖4 監控主機基本功能及性能測試網絡

數據通信網關機的工廠調試主要包括程序安裝、數據庫和轉發表轉換、信息校核等。對新數據通信網關機進行軟件程序下載安裝，采用遠動數據庫升級工具將工程備份數據庫及轉發表一鍵式升級為新程序配套文件。將通道轉發表、SCD文件導入自動對點裝置，通過自動掃描將轉發表與SCD信息映射，再通過自動對點功能完成各通道轉發表校核。采用兩套IEC104模擬主站工具對新數據通信網關機、原數據通信網關機進行同步監視，采用自動對點工具按轉發表遙信點進行逐點校核，采用自動對點工具進行批量加量（相同值或遞增值），通過數據通信網關機監視工具和模擬主站核對遙測值的正確性。數據通信網關機數據校核測試網絡如圖5所示。

圖5 數據通信網關機數據校核測試網絡

針對升級后數據庫中三遙信息的其他相關字段信息和通道參數進行人工專項核對，采用61850仿真工具和104模擬主站對轉發表中的遙控點進行逐點測試，采用與現場型號配置一致的保護測控裝置進行實際通信，抽檢復測該裝置的三遙信息。

智能防誤主機工廠調試包括智能防誤主機軟件安裝部署、防誤閉鎖邏輯規則的錄入與校驗、與監控主機的通信交互測試。監控主機一鍵順控功能工廠調試包括一鍵順控操作票錄入及校核、一鍵順控基本功能測試以及與數據通信網關機的通信交互測試。其中，一鍵順控操作票錄入與校驗可以采用一鍵順控操作票不停電校核、一鍵順控離線鏡像仿真測試等手段。一鍵順控基本功能測試包括預制操作票庫、生成任務、模擬預演、指令執行以及操作記錄等。對新增測控裝置、監控主機進行廠內標準化流程測試，包括軟硬件校核、基本功能測試及通信測試。

2.2 現場實施

現場實施工作主要包括監控后臺改造、數據通信網關機改造以及一鍵順控系統改造。

2.2.1 監控后臺改造現場實施

將在運監控主機、操作員站斷開B網后只保留接入A網，以避免新監控、原監控因型號版本不一致帶來的同步問題，也可采用IPTABLES限制雙機IP訪問方式。先退出1臺原監控主機（原操作員站），將1臺新監控主機（新操作員站）接入B網，新監控主機（新操作員站）的IP采用退出設備的IP。新監控主機及操作員站接入系統如圖6所示。

圖6 新監控主機及操作員站接入系統

比對接入新監控與原監控圖形界面中的數據信息，在新操作員站逐個對遙控點進行遙控選擇指令下發，在測控裝置上查驗是否正確響應。三遙校核完畢后，進行100 h試運行，采用未掛網的新監控主機與五防設備進行通信測試。采用輪替接入方案，將其他監控主機、操作員站等逐個無縫替換。

2.2.2 數據通信網關機改造現場實施

調度主站封鎖與在運原數據通信網關機之間的網絡通道，先退出改造1臺數據通信網關機，確保運行正常后解除通道封鎖。功能驗收完畢后，進行100 h試運行。采用輪替接入方案，更換第2臺在運原數據通信網關機。

2.2.3 一鍵順控系統改造現場實施

條件允許時可以采用間隔停電方式進行測試，測試內容包括預制操作票庫、生成任務、模擬預演、指令執行以及操作記錄等。聯合調試校驗微動開關（磁感應開關傳感器）與公用測控裝置的接點連接是否正確，明確信號是否正常上傳站控層、雙確認時間是否滿足要求。對于新增視頻類設備的現場調試，可以通過安裝部署巡視主機、攝像機、圖像識別算法等手段實現[5]。

3 結 論

隨著電力企業改革的不斷深入，對生產高效、施工安全以及工程質量的要求持續提升。通過優化工程設計、工廠調試、現場實施等環節，形成模塊式作業內容，可以為其他改造工程提供參考，助力變電站站控系統及一鍵順控改造項目的標準化、規范化、高效化作業。