變電站順序控制系統改造技術探討

王瑞

摘 ?要：利用順序控制（下稱“順控”）技術進行倒閘操作，通過在順控系統中預設控制邏輯，可實現站內設備運行方式的自動轉換，極大地節省操作時間，減輕工作強度，降低誤操作、漏操作風險，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：順控;改造方案;實例分析

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

順控系統在當前智能變電站（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實現模式不統一、“雙確認”判據不完善、操作覆蓋面窄、人工干預環節復雜，運維人員因素，導致智能站順控實用化程度低。此外，大多數綜合自動化變電站（以下簡稱“綜自站”）一、二次設備功能不完善、信息交互程度不足，難以承載順控功能應用。但為提升運檢效率，減少現場重復工作量，有必要在智能站、綜自站中開展順控系統改造。

1 順控總體方案

順控系統依托變電站自動化平臺構建，由監控主機、順控主機、測控裝置、Ⅰ區運檢網關機、運維班工作站等設備組成。其中，監控主機接入變電站站控層網絡，可采集站內實時運行信息，具備一、二次設備的監視與控制功能，可方便開展順控應用。順控主機是可選設備，適用于綜自站，具備順控相關設備的信號采集及控制功能，擁有完善的防誤閉鎖邏輯，可在不改變原有自動化設備的前提下擴展變電站順控功能。測控裝置是順控操作的基本執行單元，負責電氣設備的數據采集及輸出控制功能。Ⅰ區運檢網關機負責變電站對外順控信息交互，支持運維班遠方順控服務調用。運維班工作站設在變電站所屬運維班駐地，是實施遠方順控操作的主體。

順控系統根據操作任務的實施主體不同，可分為集中式、分布式、集中式與分布式相結合等三種實施方案。通過三種方案的比對分析，發現采用監控主機（或順控主機）作為實施主體的集中式方案可方便獲取全站數據，靈活開展跨間隔操作，站端及運維班順控實現方式簡單，技術優勢明顯。

在此方案中，順控系統可分為運維班、地市公司（省檢修公司）及變電站三層。站端順控時，由監控主機（或順控主機）解析操作票，并經邏輯預演及五防驗證后，按預定的序列依次向保護、測控裝置下發控制命令。運維班順控時，遠方順控指令通過Ⅰ區集中控制服務器轉發至變電站Ⅰ區運檢網關機，由網關機啟動監控主機（或順控主機）的順控功能，在站端完成操作票解析與執行，運維班工作站和Ⅰ區運檢網關機中無需存儲操作票，維護工作量小。

從方案可行性上來看，監控主機（或順控主機）接入站控層網絡，可獲取站域多源數據，擁有全局控制權限，實現順控僅需升級相關程序;Ⅰ區運檢網關機是變電站對外信息交互的接口，對其配置文件進行簡單修改后，可拓展操作票及操作指令的轉發功能，為運維班順控創造技術條件;站端與Ⅰ區集中控制服務器間使用IEC104規約，通過擴充應用服務數據單元（ASDU），可在不改變原有幀結構和通信方式的前提下實現順控信息交互。

綜上所述，采用基于監控主機（或順控主機）的集中式方案，實施簡單、維護方便，在技術上具備可行性，可作為變電站順控系統改造總體方案。

2 順控改造方案

2.1 自動化設備改造方案

自動化設備是變電站順控實施的主體，下面以智能站、常規站為例，分別介紹具體改造方案。

（1）智能站。智能站采用“三層兩網”結構，站內一、二次設備按過程層、間隔層、站控層分層構建，通過應用IEC61850通信規約實現站內設備間的信息網絡共享及互操作，具備順控改造的實現基礎。

其具體改造方案如下：a. 完善監控主機順控功能。智能站普遍采用一體化監控主機，集成信息監控及防誤閉鎖功能，實施改造需升級順控軟件，優化設計順控操作界面，編制典型操作票及閉鎖邏輯，完善變電站運行狀態信息及設備“雙確認”判據。b. 完善運維班順控功能。新增Ⅰ區運檢網關機，同步調試地市公司（省檢修公司）Ⅰ區集中控制服務器、運維班工作站的遠方順控功能。c. 驗證典型操作票及防誤閉鎖邏輯。逐項驗證線路、母聯、主變、母線等間隔運行態、熱備用態、冷備用態間轉換的典型操作票，驗證倒母線、主變中性點切換、電源切換等運行方式轉換的典型操作票，驗證順控操作防誤閉鎖邏輯。d.調試運維班及站端順控功能。依托順控系統開展運維班遠方順控及廠站端順控的調試工作。

（2）綜自站。綜自站采用“兩層一網”架構，包括站控層設備、間隔層設備及站控層網絡。設備操作時，由監控主機下發遙控命令，經測控裝置響應后驅動相應出口接點，實現站內設備運行方式的轉換。

綜自站投運時間較早，技術標準不統一，設備功能不完善，開展順控操作的主要難點在于綜自站五防系統均為微機獨立五防，操作前需手動開票并模擬預演，存在大量人工確認環節，無法滿足順控一鍵執行的要求。除此之外，綜自站監控主機軟硬件平臺較為落后，擴展順控功能需整體更換裝置，調試驗證工作量大。

為實現綜自站順控操作，其具體改造方案如下：a. 新增變電站順控主機。在綜自站中加裝獨立的順控主機，順控主機自帶防誤閉鎖邏輯，通過接入站控層網絡獲取站內實時運行數據。站端順控操作時，五防驗證在順控主機中完成;運維班順控操作時，僅發送順控啟動命令，不另設五防邏輯，由站端順控主機實現五防驗證;優化設計順控操作界面，編制典型操作票及閉鎖邏輯。b. 完善運維班順控功能。具體方案同智能站改造。c. 驗證典型操作票及防誤閉鎖邏輯。具體方案同智能站改造。d. 調試運維班及站端順控功能。具體方案同智能站改造。

2.2 一次開關設備改造方案

一次開關設備主要有SF6組合電器、敞開式設備及開關柜設備三種。通過開展技術改造，可實現變電站斷路器及SF6組合電器、敞開式電器、充氣式開關柜、固體絕緣式開關柜隔離開關的順控操作，接地刀閘的遙控操作受驗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）完善一次開關設備雙位置接點信號。擴展斷路器、隔離開關的輔助接點，完善分位、合位雙位置遙信開入回路，通過測控裝置上送站控層網絡。（2）開展一次開關設備電動機構改造。對不具備遙控功能的設備開展電動操作機構改造，并完善相關控制回路。（3）擴展隔離開關位置狀態第二判據。對SF6組合電器、充氣式及固體絕緣式隔離開關，擴展其機構箱傳動部件限位接點，完善相關遙信回路，通過測控裝置上送站控層網絡;對敞開式隔離開關，在設備觸頭上加裝分相無線壓力傳感器。（4）調試驗證一次設備遙信、遙控等回路。對變電站一次設備遙信、遙控回路進行逐間隔核對，對限位接點、無線壓力傳感器的安裝位置及動作特性進行調試驗證。

2.3 二次設備改造方案

（1）智能站。智能站保護裝置受限于信息數據集的完整性，在進行軟壓板投退、定值區切換等遙控操作時缺乏位置狀態第二判據，暫不納入順控改造范圍。其他站內二次設備的具體改造方案如下：a.完善無線壓力傳感器的接入。新增隔離開關無線通信接收裝置，調試相關通信鏈路，實現壓力數據的可靠、正確上送。b.加裝具備遙控功能的電源空氣開關，完善相關遙信、遙控回路。

（2）綜自站。綜自站二次設備軟硬件平臺落后，且多為硬壓板或切換把手操作，無法實現遙控功能。若對綜自站開展二次設備改造，存在改造難度大、施工周期長、經濟性差等缺點。除此之外，部分綜自站測控裝置擴展能力不足，無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.新增測控裝置。根據順控操作遙信、遙控回路的接入規模，新增測控裝置，完善相關二次回路。b.完善無線壓力傳感數據的接入。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關。具體方案同智能站改造。

3 改造實例分析

3.1 變電站簡介

以國網某110kV變電站改造為例，該變電站于2008年4月投運，110kV部分采用單母分段接線，主變一臺、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，測控型號為RCS-9705C，該型號具備測控五防功能，但現場未配置測控五防邏輯。站內五防系統為獨立五防，廠家為珠海共創。

3.2 改造實施內容

結合該站實際情況，提出改造思路為：新增綜自站順控系統硬件（包括：順控主機、Ⅰ區運檢網關機等），升級相關軟件（順控系統軟件、防誤閉鎖軟件），站內保護、測控裝置不做改動，最大程度地維持站內二次設備的運行現狀。

（1）新增站端順控主機一臺，具備順控程序及防誤閉鎖程序。（2）新增公用測控屏一面，以實現站內部分隔離開關的遙控功能。（3）新增站控層交換機一臺，用于站控層設備的通信。（4）更換規約轉換器一臺，用于接入其他廠家二次設備。（5）新增Ⅰ區運檢網關機一臺，用于運維班與站端監控系統間的通信，實現遠方順控操作。（6）新增地市公司（省檢修公司）Ⅰ區集中控制服務器一臺，用于接入全部變電站及運維班工作站。（7）新增地市公司（省檢修公司）工作站一臺，具備運維班工作站順控權限分配的功能。（8）新增運維班工作站一臺，用于開展運維班遠方順控操作。（9）新增縱向加密裝置三臺，用于保障變電站、地市公司（省檢修公司）、運維班工作站間順控信息交換的安全性。（10）新增路由器三臺，用于搭建變電站、地市公司（省檢修公司）、運維班工作站間的通信網絡。

4 結束語

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。通過對監控主機（或順控主機）、Ⅰ區運檢網關機、Ⅰ區集中控制服務器、運維班工作站等設備開展技術改造，在不影響站內其他裝置運行的情況下，實現了變電站、運維班的一鍵順控操作，極大地減輕了運維人員的操作負擔，經濟效益明顯。

參考文獻：

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