變電站一鍵順控技術(shù)研究

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）18-0084-04

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2025.18.018

Abstract：With thecontinuous growth of power demandandthecontinuous expansionof thegridscale，the equipment operationenvironmentofthesubstationisbecomingmoreandmorecomplex.Thispaperanalyzesthetechnicalrouteand practicalaplcationofonekeysequentialcontrolinsubstationstoaddresstheproblemsoflowfciencyhavywokloadnd significantsafetyhazardsintraditionalswitchingoperations.Startingfromthesystemstructureofonekeysequentialcontroland theworkingconditionsoftheequipment，thispaperelaboratesonthecomponentsandcontrolmodeofonekeysequencecontrol. Thenthispaperanalyzes thedualconfirmationmechanismofonekeysequentialcontrolandthedualverificationmechanismof erorpreventionsystem，andintroducestheoperationprocessofonekeysequentialcontrolprogram.Theresearchresultsshow thatadoptingone keysequentialcontrolcansignificantlyreduce thenumberofoperationsteps，shortenthe durationof power outages，andefectivelyreducetheriskofmisoperation，therebyreducingtheprobabilityofpowergridacidentsandpreventing large-scalepower outages，which is of great significance for maintaining thestable operation of thepower grid.

Keyword：one-keysequentialcontrol;substation;dualconfirmation mechanism;dual verificationmechanism;operatioproce

近年來，變電站的自動化和智能化水平得到了快速發(fā)展和提高1。隨著智能變電站數(shù)量的逐年增加，變電站的電氣設(shè)備操作更加復(fù)雜，維護人員的工作量急劇增加2。與此同時，電網(wǎng)安全運行水平和服務(wù)質(zhì)量的要求也在不斷提高，傳統(tǒng)的人工逐項操作方式已難以適應(yīng)電力系統(tǒng)長期發(fā)展的需要，并且變電站傳統(tǒng)的投切操作依賴于人工判別，容易導(dǎo)致誤操作[3-4]。在保證現(xiàn)有智能變電站安全運行的基礎(chǔ)上，希望變電站內(nèi)的設(shè)備能夠由調(diào)度中心或監(jiān)控主站進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并能自動采集站內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)少人或無人值守的自動遠(yuǎn)程控制[5]。

一鍵順控是一種先進的切換運行模式，可實現(xiàn)操作工單預(yù)制、運行任務(wù)生成、設(shè)備狀態(tài)自動識別、防錯聯(lián)鎖智能檢查、操作步驟一鍵啟動和運行過程自動順序執(zhí)行等[6-9]。變電站一鍵順控通過安裝磁感應(yīng)裝置、微動開關(guān)、姿態(tài)傳感器等裝置實現(xiàn)對刀閘位置的雙重確認(rèn)，協(xié)助運維人員輕松應(yīng)對復(fù)雜的操作需求，將原先依賴的傳統(tǒng)操作票流程轉(zhuǎn)化為更加高效的任務(wù)票模式，降低誤操作風(fēng)險，最大限度提高變電站供電可靠性，縮短人工操作造成的停電時間[10-1]。應(yīng)用一鍵順控技術(shù)后，變電站設(shè)備的停機和恢復(fù)時間由實施前的“小時級\"縮短到現(xiàn)在的“分鐘級”，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍[12]。新一代集控系統(tǒng)建成后，主站可利用轄區(qū)智能變電站的“一鍵順序控制”功能進行順序控制操作，并且已在多個變電站的應(yīng)用中效果良好，大大節(jié)省了維護人員的時間，提高了工作效率。

1一鍵順控的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一鍵順控融合了先進的自動控制、傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及狀態(tài)自動識別與智能判斷功能，能夠?qū)鹘y(tǒng)中繁瑣、重復(fù)且易出錯的人工倒閘操作流程轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖A(yù)制操作項目、模塊化構(gòu)建操作任務(wù)、自動判別設(shè)備狀態(tài)、智能化校驗防誤聯(lián)鎖、一鍵啟動操作步驟，并自動順序執(zhí)行整個操作過程的智能化模式。從圖1的結(jié)構(gòu)中可以看出，一鍵順控系統(tǒng)主要包括一鍵順控主機、智能防誤主機、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機、雙確認(rèn)裝置。

一鍵順控系統(tǒng)的核心組件為一鍵順控主機，它扮演著至關(guān)重要的角色，負(fù)責(zé)存儲與管理順控操作票，同時實時接收并執(zhí)行來自本地操作站或遠(yuǎn)程調(diào)控中心的一鍵順控指令。該主機不僅負(fù)責(zé)生成操作任務(wù)、進行模擬預(yù)演、執(zhí)行指令，還承擔(dān)著防誤校核及記錄操作過程的職責(zé)，并在操作完成后上傳執(zhí)行結(jié)果。此外，智能防誤主機作為另一個關(guān)鍵部分，針對全站設(shè)備提供了強大的防誤功能，能夠在模擬預(yù)演及實際操作執(zhí)行階段實現(xiàn)雙重校驗，確保操作無誤。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機則在此基礎(chǔ)上，不僅具備數(shù)據(jù)采集、處理及遠(yuǎn)程通信的基本功能，還特別增添了單點遙控功能，并且能夠轉(zhuǎn)發(fā)一鍵順控指令及上報執(zhí)行結(jié)果，進一步增強了系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)速度。雙確認(rèn)裝置用于實時監(jiān)測斷路器、隔離刀閘等設(shè)備實際位置的裝置。當(dāng)集控站（運維班）發(fā)起一鍵順控操作時，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、變電站端安全I(xiàn)區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機調(diào)用變電站端一鍵順控服務(wù)，實現(xiàn)集控站（運維班）端一鍵順控操作，分為分步控制模式和綜合控制模式。

2一鍵順控的雙確認(rèn)機制

2.1隔離開關(guān)傳感器雙確認(rèn)

順控操作依賴于遠(yuǎn)方遙控實現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的正確動作，為了確保操作的可靠性，必須對動作設(shè)備進行雙確認(rèn)。傳感器裝置需確保在隔離開關(guān)切換狀態(tài)時，能準(zhǔn)確判斷其分閘、合閘到位和位置異常的狀態(tài)，主要類型有微動開關(guān)、磁感應(yīng)、姿態(tài)和壓力傳感器4種。其中微動開關(guān)置于隔離開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)，當(dāng)傳動機構(gòu)運動到位后，作用于動作簧片上，快速接通動、靜觸點并上傳位置信號。磁感應(yīng)傳感器由運動的磁鋼部件和固定的磁感應(yīng)部件組成。當(dāng)隔離開關(guān)分、合閘到位后，磁鋼部件運動到磁感應(yīng)部件的相應(yīng)位置，進而判斷隔離開關(guān)是否操作到位。姿態(tài)傳感器應(yīng)用陀螺儀原理，安裝于隔離開關(guān)運動部件，隨機構(gòu)動作測量隔離開關(guān)分合旋轉(zhuǎn)角度及距離來判斷隔離開關(guān)是否操作到位。壓力傳感器采用高精度壓力傳感器，配合無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、低功耗及智能休眠技術(shù)，可安全、準(zhǔn)確地檢測刀閘狀態(tài)。

視頻圖像識別是利用隔離開關(guān)位置狀態(tài)變化信號聯(lián)動變電站視頻主機，采集隔離開關(guān)位置狀態(tài)信息，并自動完成圖像智能分析識別和位置狀態(tài)判斷，分為就地圖像識別和站控層集中分析識別。就地圖像識別是指在每個間隔配置就地圖像識別裝置，接人本間隔高清攝像機，負(fù)責(zé)本間隔所有刀閘的視頻雙確認(rèn)，裝置內(nèi)置視頻智能分析算法，自動檢測刀閘的分合閘狀態(tài)，并將這一狀態(tài)以無源接點的形式傳輸至測控裝置或智能終端，作為判斷刀閘當(dāng)前狀態(tài)的輔助依據(jù)。站控層集中分析識別則在每個間隔配置專用高清攝像機，站控層配置智能分析服務(wù)器，內(nèi)置視頻智能分析算法，自動識別刀閘分合閘位置，識別結(jié)果通過DL/T860或DL/T634.5104協(xié)議控制智能開出裝置的繼電器出口輸出至測控裝置，作為刀閘狀態(tài)的輔助判據(jù)。

2.2 斷路器的雙確認(rèn)

斷路器的位置確認(rèn)主要依賴于“位置遙信”與“遙測量”的雙重驗證機制，其中，“位置遙信”作為主要的判斷依據(jù)，而三相電流或電壓的“遙測量”則作為輔助判斷手段，共同實現(xiàn)斷路器的雙確認(rèn)。從圖2中可以看出，當(dāng)斷路器由合位變成分位時，母線電壓由有壓變?yōu)闊o壓或線路、變壓器、母線由有壓變?yōu)闊o壓，只要有一個條件滿足時則認(rèn)為電壓發(fā)生了變化，再把結(jié)果和電流量相比較，只要其中一個條件滿足時輔助判據(jù)則成立，斷路器的位置遙信作為主要判據(jù)。當(dāng)主要判據(jù)與輔助判據(jù)均滿足條件時，可確認(rèn)斷路器處于分閘狀態(tài)。而當(dāng)斷路器由分閘轉(zhuǎn)為合閘時，母線電壓會從無壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袎籂顟B(tài)，或者線路、變壓器、母線也會從無壓狀態(tài)變?yōu)橛袎籂顟B(tài)，只要有一個條件滿足時則認(rèn)為電壓發(fā)生了變化，再把結(jié)果和電流量相比較，只要其中一個條件滿足時輔助判據(jù)則成立，斷路器的位置遙信作為主要判據(jù)。當(dāng)主要判據(jù)和輔助判據(jù)均滿足條件時，則確認(rèn)斷路器處于合閘狀態(tài)。

3一鍵順控的防誤雙校核

一鍵順控在模擬預(yù)演和執(zhí)行過程中需經(jīng)過監(jiān)控主機內(nèi)置的五防邏輯和智能五防主機的五防邏輯雙重校核，圖3為監(jiān)控主機與智能防誤主機的交互流程。變電站監(jiān)控主機首先要和智能防誤主機建立雙向的正常通信，在模擬預(yù)演操作時，變電站監(jiān)控主機會將全部操作項目的防誤請求校驗發(fā)送給智能防誤主機。當(dāng)智能防誤系統(tǒng)接收到請求時，它會啟動對全部操作防誤邏輯的校驗流程，確保每一項操作均符合規(guī)定，并且這些操作項目還需通過變電站監(jiān)控主機內(nèi)部集成的防誤校驗功能進行二次確認(rèn)。智能防誤主機判斷全部操作項目符合防誤邏輯后會將結(jié)果傳到監(jiān)控主機。只有監(jiān)控主機內(nèi)置的五防邏輯和智能五防主機都通過防誤校驗時才算全部操作項目通過五防校驗。在指令執(zhí)行的過程中，每一個操作項目也要進行五防邏輯的雙重校驗。當(dāng)開始執(zhí)行操作時，監(jiān)控主機會將單個操作項目的防誤請求發(fā)送給智能防誤主機，同時單個操作項目也要經(jīng)過監(jiān)控主機內(nèi)置的五防邏輯校驗。智能防誤主機接收到防誤請求校驗后開始對單個操作進行五防邏輯校驗并將結(jié)果傳給防誤主機。當(dāng)兩者的五防校驗全部通過時，每一項操作才能執(zhí)行成功，否則無法執(zhí)行。

4一鍵順控的操作流程

一鍵順控技術(shù)的核心在于將復(fù)雜的人工操作流程轉(zhuǎn)化為自動化、智能化的控制流程，通過高度集成的功能模塊，實現(xiàn)了操作指令的快速執(zhí)行與精準(zhǔn)管理。其實現(xiàn)原理主要包括狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、決策判斷、執(zhí)行操作和反饋確認(rèn)5個步驟。通過傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實時收集開關(guān)刀閘的電壓、電流等參數(shù)，以及開關(guān)刀閘的狀態(tài)位置等信息。控制系統(tǒng)對收集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析，判斷開關(guān)刀閘的當(dāng)前狀態(tài)和運行情況。根據(jù)預(yù)設(shè)的控制邏輯和算法，判斷是否需要執(zhí)行合閘或分閘操作，并確定操作的順序和時間。隨后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，通過電動操作機構(gòu)完成開關(guān)刀閘的合閘或分閘操作，并通過傳感器和監(jiān)測設(shè)備確認(rèn)操作結(jié)果。一鍵順控技術(shù)不僅提高了操作效率，還具備強大的防誤功能，通過內(nèi)置的防誤邏輯驗證模塊，系統(tǒng)能夠?qū)γ恳徊讲僮鬟M行嚴(yán)格的正確性校驗，確保操作流程的安全性與準(zhǔn)確性，為變電站的安全運行提供了有力的保障。

在主機啟動順控程序后，進行登陸驗證；選擇操作對象后，鎖定操作對象樹狀圖；選擇設(shè)備狀態(tài)后，鎖定設(shè)備狀態(tài)下拉菜單；根據(jù)操作對象當(dāng)前狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)，生成操作任務(wù)，調(diào)取操作票后，進入順控執(zhí)行界面，進行一鍵模擬預(yù)演（操作條件、五防邏輯校驗）。預(yù)演成功后，方可執(zhí)行操作任務(wù)，所有操作項目執(zhí)行完畢后，操作任務(wù)自動結(jié)束。

5結(jié)束語

本文對變電站一鍵順控技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)和組成部分進行了深人分析，重點研究了一鍵順控的雙確認(rèn)機制、防誤系統(tǒng)的雙校核機制以及一鍵順控程序的操作流程。在未來，隨著自動控制技術(shù)、傳感和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、狀態(tài)自動識別和智能判斷技術(shù)的不斷發(fā)展，一鍵順控技術(shù)將進一步推動變電站向智能化、無人化方向發(fā)展，實現(xiàn)更高效、更安全、更可靠的電力供應(yīng)，為電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展注入新的活力與動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]MENG H，XUE X，HUANG S. Research on One-Key Sequence Control Intelligent Acceptance Technology of Substation in the Context of New Power System [C]//2O24 IEEE 7thInternationalElectricalandEnergyConference （CIEEC）.IEEE，2024：3430-3435.

[2]WANGY，LI H，SHIPING E，etal.Research on intelligent anti-misoperation technology applied to substation onebutton sequential control [C]//2O21 4th International Conference onAdvanced Electronic Materials，Computersand Software Engineering（AEMCSE）.IEEE，2021：258-261.

[3] XIONG Z，GAN X，GAO Y，et al.Study on Application ofOne Key Sequence Control in 75O kV Substation[C]// 2021 6th Asia Conference on Power and Electrical Engineering（ACPEE）.IEEE，2021：269-274.

[4] DING P，YANG C，LV X，et al.Research and Analysis ofOne-button Sequential Control for GIS [C]//Journalof Physics：Conference Series. IOP Publishing，2023，2427 （1）：012015.

[5] MENG H，XUE X，HUANG S，et al.Application of OneKey Sequence Control Transformation and Efficient Acceptance Technology of Substation Based on Evidence Comparison[Cl//2023 IEEE 7th Conference on Energy Internet and Energy System Integration （EI2）. IEEE，2023：381-385.

[6] ZHANG R. Feasibility study on implementing ‘remote one key sequence control'in substation [J].Rural Electrification， 2020，403（12）：44-46.

[7] LEI H，SHI Z. Research and application of one-key sequence control'technology based on substation [J].Power Syst. Clean Energy，2021，37（8）：62-67.

[8]FAN K，F(xiàn)ANGP，WANG S.Research and application of intelligent drafting operation order technology with one-key sequential control[J].Power Systemand Clean Energy， 2019，35：43-49.

[9] CHEN W，WANGH，XIA H，etal.Realization of“one key”sequential operation based on the integrated platform ofmaster control station [J]. Power System Protection and Control，2019，47：171-177.

[10] WANG Y，LI H，SHIPING E，et al. Study on optimal operation mode of one-key sequence control in substation [C]/Journal of Physics：Conference Series. IOP Publishing，2021，1861（1）：012113.

[11] MENG H，XUE X，HUANG S. Research on One-Key Sequence Control Intelligent Acceptance Technologyof Substation in the Context of New Power System[C]//2024 IEEE 7th International Electrical and Energy Conference （CIEEC）.IEEE，2024：3430-3435.

[12] CHEN H，LIU L，LAN G.Research on realization mode of‘one key'sequential control operation of substation equipment [C]//Collection of Award-Winning Papers of 2018 Academic Annual Meeting of Fujian Society of Electrical Engineering，Power Grid Operation Technology.2018：63- 68.