智能變電站中順序控制功能在煤礦供電系統中的應用

郝國強

（山西晉城煤業集團，山西 晉城 048000）

1 智能變電站順序控制概述

當前，為適應煤礦供電系統的智能化建設，對煤礦供電系統提出了更高的要求。智能變電站在煤礦供電系統中有著極好的應用前景。在智能變電站中，將基于五防邏輯設計的監控后臺集成到操作模塊按鈕上。順序控制是智能變電站電氣設備管理的重要特征，通過順序控制，在操作時僅需要根據操作任務名稱調用“一鍵順控”按鈕即可完成對應的目的操作[1]。

與常規變電站對比，智能變電站順序控制不僅不需要操作人員編寫操作票，而且由計算機程序自動執行操作，避免了人為操作中可能存在的疏忽和缺漏，操作速度快、效率高，能大大減輕操作人員的操工作強度，提高了變電站的自動化水平。

2 智能變電站順序控制的平臺

智能變電站順序控制的平臺主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分構成[2]。

2.1 硬件平臺

符合順序控制的智能變電站的硬件需要具備較好的電操作性能，為了提高操作成功率和準確率，需要硬件設備具有較好的可靠性。其設備主要包括一次設備和二次設備。

（1）一次設備。智能變電站順序控制的一次設備如手車、斷路器、隔離刀閘和接地刀閘等應具有電氣操作的功能。此外，為了保障順序控制的順利實施，一次設備還應具有良好的魯棒性和可靠性。

（2）二次設備。二次設備是承擔順序控制的實際執行的設備，必須滿足IEC 61850標準。此外，二次設備還承擔著采集一次設備的運行數據。

各硬件平臺間的通信協議遵循IEC 61850標準，通信鏈路應具備較高的有效性和可靠性，調度主站與集控站間可使用高速光纖進行通信，站內各層可使用以太網通信[3]。此外，二次設備還應具備良好的測控功能，以確保多任務操作系統的順利執行。

2.2 軟件平臺

軟件平臺主要由智能單元和后臺服務器組成。智能單元負責執行間隔內、跨間隔的操作規則；后臺服務器負責執行所有的操作規則[4]。后臺服務器在執行順序操作時，需先從智能單元中調取操作規則，如匹配則繼續執行，如不一致則報警，提示操作人員核查操作規則的準確性。同時，智能單元還應具有可擴展性，如遇變電站有擴容、擴建等新規劃，操作規則應及時擴展和修改。在順序控制操作時，應先核實操作員的工作職責，確保設備名稱和編號無誤后執行順序操作，全部操作執行完畢后再執行記錄和檢查。

3 智能變電站順序控制的實現

3.1 順序控制的流程

順序控制的流程圖如圖1所示。首先，設備要接受操作命令，完成設備運行狀態的切換。隨后自動判斷設備的運行狀態，當運行狀態符合要求時，可以由人工確認預演程序化操作，強制進入仿真程序。如預演失敗則返回上一層，再次由人工確認預演的程序化操作，強制進入仿真程序。當預演仿真操作成功時，進入下一步執行人工輸入操作；在人工確認完成程序化操作票后，對操作進行結束確認，如正確則操作結束。如不正確，則返回人工確認預演的程序化操作，重新再執行一遍。在對組合操作票進行操作時，系統會對組合操作票進行人工確認，強制執行仿真預演和所需的邏輯驗證，以確保操作票的順利執行。

圖1 操作流程框圖

3.2 程序化操作

程序化操作界面位于間隔分圖中，共有運行、冷備用、熱備用、檢修4個狀態。當需要執行操作時，通過鼠標左鍵點擊目標狀態，能夠啟動程序化操作，啟動后再通過權限驗證，即可實施程序化操作，實現間隔狀態的切換。根據操作要求找到唯一的操作票，彈出“順控”的對話框，如圖1所示。

圖2中，標題欄的下方顯示為“10 kV備用531開關由運行轉檢修”，下方為4個按鈕，分別為“增加”“刪除”“調取”和“退出”。當操作票為典型票狀態時，“增加”“刪除”按鈕處于灰化的狀態。按鈕下方為任務列表，顯示正在執行的操作任務。任務列表的下方為操作項列表，顯示操作項序號及操作項內容。最下方是狀態信息欄，顯示的是程序化操作總狀態。

圖2 程序化操作對話框

3.3 單間隔典型票程序化操作界面

3.3.1 操作票調取

在對話框中，點擊“調取”按鈕實施操作票的調取，之后“調取”按鈕變為“預演”，調取成功后進入等待預演狀態。若調取失敗，失敗信息會以紅色字體發出警告。

3.3.2 操作票預演

點擊“預演”對操作票進行自動預演，點擊“預演”按鈕后，變化為“終止預演”，系統自動播放預演動畫。

3.3.3 操作票執行

預演成功后，點擊“執行”按鈕執行操作，任務列表中的任務以及所有的操作項均使用綠色的帶圈的“√”號標識成功執行任務。

4 智能變電站順序控制運行中需注意的問題

4.1 認識到控制源的唯一性

當前，部分變電站已經不需要有專人值班。自動控制源主要包括計算機、集控站和上級調度等。若協調不利會導致發生多源控制的問題。因此，在控制源的選擇上應由一個系統的互鎖、閉鎖機制，以保證在同一時刻有且僅有一個控制源的操控控制對象[5]。

4.2 保障系統的安全與身份認證機制

為確保順序控制的安全穩定運行，除了必要的物理隔離裝置外，還應充分考慮到源于內部的惡意入侵、黑客攻擊和無意的誤操作等。因此，對順序控制系統予以嚴格的安全和身份認證管理對保障系統的安全非常重要[6]。

4.3 要與監控系統實施聯動

順序控制應與監控系統實現實時關聯。當實施順序控制操作時，應能將監控系統及時切換到順序操作的對象上，當發生異常時可以隨時對順序控制過程進行處理。

4.4 異常處理

在順序控制過程中，如因事故或異常發生警告時，應立即停止操作。當設備未達到操作條件、分合不當時，也應立即停止。順序控制停止后，應立即排查警告原因并及時處理，解決異常處理后再進行常規順序控制操作。

4.5 保障順序控制操作的連續性

為保障順序控制的連續執行，在操作票的編制過程中，應將人工干預應于在順序控制操作前或者后執行，避免整個操作過程中可能出現的人工干預，如在電源空氣開關的分、合操作、臨時接地線的拆接等[7]。

4.6 順序控制操作票的相對固定性

為了保障順序操作的安全性和連續性，順序控制操作票必須經審核、測試、論證和驗收合格后，才能在順序控制中使用。一旦投入使用，即不能輕易更改[8]。

4.7 提高順序控制操作的效率

為減少順序控制的操作壓力，可以將不常用、非典型以及簡單的操作任務挪出順序控制操作范圍。此外，還應避免因順序控制操作過多而引起的操作混亂，便于順序控制的安全運行，減少因非典型操作而產生的風險[9-10]。

5 結 論

電力系統的安全穩定運行對礦山領域的安全生產有著非常重要的意義。寫操作票是變電運行的重要工作內容。操作票的正確編寫是保障電力系統安全穩定運行的有效手段。在順序控制得到應用之前，一般由操作員手工填寫變電倒閘操作票。隨著電力系統結構的日益龐大，變電站的設備日益增多，手工填寫操作票越來越難以適應電力系統發展的需要。智能變電站順序控制采用數據庫技術，有效提高了操作效率，降低操作風險，降低電力系統故障發生率，對礦山智能化建設產生良好的推動作用，促進礦山行業的良性發展。