智能化變電站順序控制功能的討論

晉 飛 王思誠

（濰坊供電公司，山東 濰坊 261041）

國家電網公司2009年頒布的《智能變電站技術導則》中，將變電站內設備的順序控制功能作為智能變電站的基本系統功能之一。所謂變電站電氣設備順序控制，是指通過自動化系統的單個操作命令，根據預先規定的操作順序和五防閉鎖邏輯，自動按規則完成一系列斷路器和隔離開關的操作，從而最終改變系統運行狀態的過程，實現變電站電氣設備從運行、熱備用、冷備用、檢修等各種狀態的自動轉換。

1 順序控制的優勢

1.1 人工常規操作

隨著生產力的發展，用電需求的增多，相應變電站和站內設備的數量也在不斷增加，導致變電站內電氣接線方式越來越復雜，設備的操作次數越來越多。目前常規變電站的倒閘操作的流程一般由上級調度下令，變電站內值班員向本地操作員和監護人交代操作任務，操作人和監護人根據預先準備好的操作票，在模擬板上進行模擬操作預演，預演正確后對設備進行操作，操作過程中只能實現對單個設備的選擇－返校－執行操作控制方式，而且每一步操作完成后都需要去現場檢查確認設備實際狀態，只有設備狀態對應正確后才進行下一步操作。

由于操作票中的操作項與檢查項是同等數量，所以在這種操作方式下，操作人員操作項目多，持續時間長、勞動強度大、操作風險高，從而給操作人員帶來了較大壓力。整個操作過程由人工實現一定程度上也增加了誤操作的可能，影響了電網的安全運行水平。

1.2 順序控制操作

國家電網公司頒布的《智能變電站技術導則》在基本系統功能部分提出了對順序控制的功能要求，即：滿足無人值班及區域監控中心站管理模式的要求；可接收和執行監控中心、調度中心和本地自動化系統發出的控制指令，經安全校核正確后，自動完成符合相關運行方式變化要求的設備控制；具備自動生成不同主接線和不同運行方式下典型操作流程的功能；具備投、退保護軟壓板功能；具備急停功能；可配備直觀圖形圖像界面，在站內和遠端實現可視化操作。

圖1 順序控制流程示意圖

根據技術導則中的要求可以看出，順序控制操作是由順控主機通過程序來實現對開關、刀閘及保護裝置的控制和操作，是一個全自動的過程，過程中的每一步操作都是連貫執行，無需人工干預，與人工常規操作相比減少了人工操作的時間和設備狀態檢查時間，這樣有效減少了操作時間，進而縮短了停電時間，這就減輕了對生產生活造成的不便，降低了因為停電造成的經濟損失。順序控制操作通過自動判斷邏輯閉鎖，脫離了人為因素的干預，還能夠有效降低倒閘操作誤操作的發生，從而降低了設備、人身、電網的事故率，防止因為倒閘操作出現的大面積停電事故，避免造成惡劣的社會負面效應。

2 順序控制的必要功能

順序控制操作經過現場試驗，筆者認為還需必備以下幾種功能：

1．操作的模擬仿真預演功能。在設備進行正式操作前，必須在順序控制主機上提前進行模擬操作仿真預演，目的為了檢驗順序控制執行時操作邏輯的準確性，這樣才能保證順序控制的正確性。

2．順序控制操作票的導入導出功能。從安全管理的方面考慮，順序控制生成的倒閘操作票一定要為標準格式，方便實現了操作票從順控主機中的導入導出，每一份操作票都會進行模擬仿真預演，經過驗收合格后才可以投入使用，最終生成的操作票不得隨意更改，可以保存為經典操作票，方便以后導出進行常規操作使用。

3．設備狀態的自適應功能。由于順序控制生成的操作票是固定的，如果操作前被操作間隔設備各元件所處的狀態有以達到操作完成狀態的，順序控制操作應能夠恰當地跳過這些狀態已到位的操作步驟，從而保證安全、正確、高效地完成整個順序控制操作。

4．順序控制操作的人工干預控制功能。順序控制操作是通過程序來實現的，無需人工干預，但是如果操作過程中出現異常狀況，比如：變電站自動化系統發生事故或異常告警信號；操作中的設備出現分、合不到位或未滿足操作條件；操作中相關的保護裝置發生動作出口跳閘等突發情況，具備了立即停止的功能，同時人工干預控制的功能也是必要的。

3 智能變電站順序控制目前存在的問題

目前已投運的智能變電站的順序控制功能都順利通過了驗收，但是在實際運行中都沒有得到運用，通過從設備、技術和管理等方面簡單分析了不能投入運行的因素：

3.1 設備因素無法實現順控

（1）一次設備。順序控制中的一次設備包括斷路器、隔離刀閘、接地刀閘、開關手車等均要具備電動操作功能，也就是通過電氣操作來實現斷路器和刀閘的分合功能，開關手車的推入和拉出功能。然而不論敞開式刀閘還是GIS組合電器刀閘，都經常出現輔助接點分合不到位或接觸器損壞等情況；低壓開關柜的開關手車無法電動進行運行、試驗位置的轉換，正是由于這些故障因素和設備缺陷的存在，所以無法保證順控操作的順利執行。只有一次設備具有較高的可靠性，才能使順序控制操作的正確性和成功率得到保證。

（2）二次設備。順序控制中的二次設備負責采集一次設備的狀態數據，同時也是順序控制功能的具體執行者。順控主機根據操作票的邏輯和操作順序通過站控層向二次設備發出控制命令，二次設備則通過過程層的GOOSE網向需要操作的間隔層的一次設備發出執行命令，一次設備變位的數據信息要及時準確的采集上送到二次設備，由于二次設備就地化，一直處于高壓設備的強磁場環境中，這樣對二次設備的CPU板件、開入開出板件和出口板件的抗電磁干擾性能要求更高了，在現運行的數字化變電站中就曾經發生過就地的二次設備因為電磁干擾出現死機的故障，所以二次設備的可靠運行，也是順序控制操作的重要保障。

3.2 現場設備狀態無法確認

國家電網公司2009年發布的《電力安全工作規程》中的2.3.6.5有明確規定：電氣設備操作后的位置檢查應以設備實際位置為準，無法看到實際位置時，可通過設備機械位置指示、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，判斷時應有兩個及兩個以上的指示，且所有指示均已同時發生對應變化，才能確認該設備已操作到位。

目前順序控制主機采集到了一次設備信息包含了間隔遙測和遙信變位，其中遙信變位是通過一次設備的輔助接點來實現的，一次設備的機械位置指示無法像常規操作那樣由操作員到現場確認，所以不符合《電力安全工作規程》中的規定，這也就成為了順控操作無法實現的又一障礙。

針對這一問題順控廠家提供了幾種解決方案，比如在隔離刀閘操作連桿上加裝行程開關，輔助判斷刀閘分合是否到位，但對于斷路器和手車開關就無法實現；順序控制功能模塊與視頻圖像監控系統實現聯動，在進行順序控制操作時，系統自動把視頻畫面切換到與操作設備有關的對象上，使操作員通過視頻畫面也可以直觀地觀測到設備的當前實際狀態、操作中間的變化狀態、操作結果等，以便出現異常時可隨時對順序控制過程進行干預。這些方案只是當一次設備實際不到位時被動地阻止順控操作，來保障順序控制的可靠性，雖然在試驗過程中得到論證，但實際效果還有待進一步考察。

2.3 順序控制暫無相應的管理規范

智能化變電站作為智能電網中的堅強節點之一，投運尚且不足兩年，而順序控制作為新技術并無運行經驗，國家電網公司頒布的《智能變電站技術導則》只是對順序控制提出了要求，并無使用方面的規程和規定，由于國家電網沒有明確的條文規定順序控制可以投入運行，所以各地市子供電公司的運行規程中也無此說明，操作人員作為執行者，無法做到有章可循、有文可依，這樣導致作為智能變電站高級應用之一的順序控制功能，只停留在驗收過程中的試驗階段，而無法正確投入運行。

4 結論

順序控制可以適應復雜的電氣接線方式和大型電氣設備，對于大規模、高電壓等級的變電站操作，有效的提高了變電站電氣操作的正確性和快速性。不久的將來，待電氣設備可靠、技術成熟、管理規范完善后，順序控制真正應用到實際操作中，其應用效益才會更加明顯，這樣才能充分體現了智能變電站的優越性。

[1] 國家電網公司企業標準 Q/GDW 383-2009.智能變電站技術導則 . 2009，12，（7.1.1.1）

[2] 國家電網公司《電力安全工作規程》（變電部分），2009，7，（2.3.6.5）

[3] 谷月雁、司 剛、劉清瑞.智能變電站中順序控制的功能分析與實現 [J]．電氣技術，2011（1）：58-62．

[4] 吳錦源,梁國坤.順序控制在變電站倒閘操作中的應用[J].南方電網技術,2009(03): 46-48.