順序控制技術在220 kV公園智能變電站的應用

陳磊

（國網福建電力有限公司福州供電公司，福建福州350009）

順序控制技術在220 kV公園智能變電站的應用

陳磊

（國網福建電力有限公司福州供電公司，福建福州350009）

順序控制操作也稱程序化操作，是一種可以按單個操作任務指令，根據預先規定的操作邏輯和五防閉鎖規則，完成一系列電氣單元連續自動控制、最終改變系統運行狀態的過程。操作票的執行和操作過程中的校驗由站內智能設備自動完成，從而實現電氣設備在運行、熱備用、冷備用、檢修等各種狀態間的自動轉換。介紹了智能變電站順序控制的要求及實現方式，分析比較了國內現有的幾種典型順序控制方案，并以220 kV公園智能變電站為例，詳細介紹了順序控制功能的具體實施過程。針對順序控制技術在現場實際應用中存在的問題提出了解決建議。

智能變電站；順序控制；設備控制；硬件平臺

1 智能變電站順序控制的要求及實現方式

1.1 智能變電站技術導則要求

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。

1.2 順序控制的硬件平臺

所有納入順序控制操作的一次設備均需具備電動操作功能，一次設備具有較高的可靠性；參與順序控制的站內智能設備及二次網絡要求穩定、可靠，必須符合智能變電站技術導則以及IEC61850的規定具備一定的容錯機制，保護設備具有可遠方投退的保護軟壓板，并可實現保護定值區的遠方切換。

1.3 順序控制的軟件平臺

智能變電站對順序控制軟件的一般要求為：順序操作開始前，先對操作人員的身份進行驗證，查看是否具備操作權限；對要操作的設備名稱和編號進行核對，操作全過程應可控，遇到緊急情況或異常現象應立即停止，并作出提示，已操作完的步驟應進行標記，整個操作過程按操作票內容依次進行，禁止跳、漏項，全部操作結束后應復查項目，并再次核對設備狀態。

2 220 kV公園智能變電站概況

該站是一座220 kV智能化變電站，220 kV及110 kV系統為GIS設備，10 kV系統KYN中置式智能開關柜設備，二次采用“三層兩網”網絡拓撲結構，通過交換機、合并單元、智能終端裝置等智能組件實現智能化保護。220 kV線路及主變配置雙重化的智能終端、合并單元及測控裝置；110 kV采用單套配置的合智一體裝置及保測裝置。220 kV系統接線方式為內橋接線，進線有2條；110 kV系統接線方式為雙母接線，配出線有9條；10 kV系統采用單母線分段。

3 順序控制方案分析

3.1 順序控制的總體方案選擇

目前，國內順序控制的典型方案有以下3種。

3.1.1 集中式控制（利用變電站內后臺服務器實現）

將順控操作票存儲在后臺服務器中，執行順序操作時，由運維人員選定操作票后，后臺服務器依據操作票向相應測控裝置依次下發控制命令，由智能組件自動完成操作任務。操作票的存儲和邏輯判別由后臺服務器統一管理（不設置單獨的五防服務器），實現簡單可靠，可以處理各種電氣接線的復雜情況；缺點是當變電站擴建后，新增間隔的操作票調試只能針對本間隔，無法與運行間隔實現聯調。

3.1.2 分布式控制

順序控制功能由間隔層裝置實現，操作票也存儲在相應間隔層設備。這種方案的優點是便于擴張，擴建間隔時只需對新增設備進行調試；缺點是后臺服務器需要頻繁訪問間隔層設備，易造成網絡信息訪問量過大，且操作票存儲機構不一致，不利于跨間隔操作。

3.1.3 復合式控制

順序控制功能由后臺服務器與間隔層測控裝置共同實現。本次220 kV公園智能變電站采用了集中控制模式，這樣可簡化站內網絡結構，既便于管理，也便于現場施工調試。

3.2 順控實現條件

公園變電站一次設備除10 kV設備外，均采用GIS設備。作為智能變電站，公園變對220 kV線路、主變過程層網絡以及站控層網絡進行了雙重化配置，以確?？刂浦噶钅軌蚩煽肯逻_、設備狀態信息能可靠上送。公園智能變電站的順控操作采用了回退再確認及人工復核機制。在順控操作過程中，當某一執行條件不符合時，順控程序會當即停止在相應步驟，等待運行人員經過檢查使得操作條件滿足后下發確認指令，程序才會繼續執行并對之前未滿足條件進行再次檢查確認。

3.3 順序控制策略

順序控制按實現方式可分為基于狀態轉換的實現方式及基于智能操作票系統兩種方式。本站采用基于狀態轉換模式，根據設備“四態”（“運行、熱備用、冷備用、檢修”）在相應的一次設備狀態、二次回路信號設有定義庫。狀態轉換前，應先確定當前設備狀態符合定義狀態，并在操作前對設備的可操作性進行確認，滿足條件后，由操作員下達指令，后臺程序按票完成設備狀態轉換，操作后再檢查設備狀態是否到達預期，最終完成一個間隔乃至全站運行狀態的改變。

3.4 典型順序控制實例

本文以公園變220 kV榕公線271線路由運行轉開關及線路檢修為例，闡述了順序控制的操作步驟，220 kV線路一次接線圖如圖1所示。

圖1公園變220 kVI段母線接線圖

圖1 中，順控操作票的初始狀態為線路在運行，因此，運行狀態中，榕公線271間隔開關在合位，兩側2711刀閘、2713刀閘、線路PT2714刀閘在合位，接地刀閘均在分位。操作任務要求切換成的狀態為開關及線路檢修，即榕公線271間隔開關在分位，2711刀閘、2713刀閘、2714刀閘為分位，2716甲、乙、丙三把接地刀閘均在合位，則可在后臺操作界面上選擇“榕公線271”間隔，此時間隔狀態顯示在“運行”態，點擊目標狀態“開關及線路檢修”態按鈕，生成相應順控操作票，表1所示為這張順控票的內容。

生成操作票并且核對無誤后，運維人員直接在順控頁面點擊“預演”進行模擬。此時，“預演”不僅包括傳統五防閉鎖邏輯的判斷，還包括關鍵信號過濾、重要壓板篩查等。當后臺程序判斷操作步驟符合邏輯解鎖的條件且設備狀態具備遙控條件時，順控頁面會相應給出“預演通過”信號。當運行人員給出執行指令后，監控后臺直接向測控裝置發送系列步驟的遙控命令。在每一步遙控出口后，比如執行榕公線271開關由合到分，后臺服務器會采集MMS網絡上開關的雙位置信號來判斷開關確已在分位，方可進行下一步遙控操作。當操作序列在自動化系統的操作下全部完成時，順控程序自動退出，頁面顯示“執行完畢”。對于操作過程中無法自動完成的步驟，比如投切壓板、分合PT二次空開、裝拆接地線等可以盡量安排在順序控制操作之前或之后執行，以避免順序控制操作過程的非故障性中斷出現。

表1 220 kV開關及線路由運行轉檢修典型順控票內容

順序操作過程中，如果發生緊急情況，如設備卡殼、損壞、行程不到位等，運維人員可以通過順控頁面上的“中止操作”按鈕馬上終止操作，操作步驟會停止在已執行操作的下一步。在排除故障后，可以繼續執行順控操作，也可以轉為人工完成。

4 存在問題及后續改進措施

4.1 調度主站的順控實施

目前，公園變電站只能實現本地（廠站端）順控操作，遠方順控功能還不能實現。福州地區調控中心正在開展遠方（調度主站）順控操作項目，主要采取方案為：對智能變電站直接遠方下發任務指令，由后臺調取順控操作票進行操作；對于常規變電站，則是直接下發一套操作票，由后臺服務器直接讀取后下發操作。除此之外，遠方順控操作還應與多維視頻監控系統實現聯動。當調控中心在執行順控操作時，每進行一步操作視頻系統都能自動將畫面切換至相應設備，高清探頭的引入使得調控人員能清晰、直觀地看到現場設備狀態轉換，從而判斷設備是否操作到位。一旦出現異常狀況，能及時干預。

4.2 順控操作票的讀取

220 kV公園智能變電站順控操作目前僅能實現單間隔操作功能，無法實現跨間隔順控操作（廠家軟件實現困難），且后臺服務器對于操作票的讀取比較機械化，不夠智能，這是因為調試開始給予廠家的是針對設備四態之間互相轉化的固化操作票。當需要執行一個設備從“運行”→“冷備用”狀態時，服務器是直接讀取“運行”→“冷備用”的順控操作票，以此類推，僅僅針對一個設備停復役的典型操作票就有12張，龐大的票量既占用服務器內存，又增加讀取工作量。因此，更好的做法為：服務器是先讀取“運行”→“熱備用”狀態的操作票，再讀取“熱備用”→“冷備用”狀態的操作票，這樣一個設備停復役的典型操作票只要6張，大大減少了服務器儲備順序操作票庫容量，減輕了運維人員維護工作量，也能更好地體現變電站的智能化。

5 結束語

具有較少人工干預的智能變電站順控操作是高度自動化發展的必然趨勢，其優越性和經濟性已經在220 kV公園變電站得到體現，通過技術改進、經驗積累，對目前順序控制功能的不足之處加以改善，提高其可靠性，促使這種操作模式將來可應用于更加復雜的電氣接線方式中，展現出更好的應用效益。

［1］沈萌，江志清，田肖艷，等.220 kV瀘定智能化變電站順序控制策略的實現與分析［J］.華東電力，2012，40（06）.

［2］茅煒，楊帆.500 kV練塘智能變電站順序控制方案研究［J］.華東電力，2011，39（09）.

［3］洪權，歐陽帆，李大公，等.林海智能變電站順序控制功能實現與分析［J］.湖南電力，2013，33（01）.

〔編輯：張思楠〕

TM762

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.141

2095－6835（2017）19－0141－03