智能变电站顺序控制技术应用研究

毛志强，熊倩，李彬，鲍新，张德才

（国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

智能变电站顺序控制技术应用研究

毛志强，熊倩，李彬，鲍新，张德才

（国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

随着智能化变电站的推广，顺序控制技术也得到了大量的应用。针对顺序控制技术的设备实际位置自动检测功能、报警分析能力、遇障报警终止功能不完善问题，提出结合“人眼识别”装置和电流测量的方法进行实际位置判别，并对顺序控制操作票进行优化处理以提高顺序控制的灵活性。实践证明效果良好，增加了顺序控制技术的可靠性和实用性。

智能化变电站；顺序控制技术；设备实际位置判别；报警分析；遇障终止

0 引言

倒闸操作是变电运维日常工作的重点也是保证电网安全稳定运行的基础，如何避免人为原因引起的误操作一直以来是运维人员必须要解决的课题。

顺序控制实现倒闸操作的一键启动［1］，最大限度地避免了倒闸操作过程中的人工干预，但在倒闸操作中各步骤之间的相互判别验证仍然不能够满足双重判别条件，限制了顺序控制在现场的应用。为了保证顺序控制每一步操作的双重判别条件，利用“人眼识别”技术、二次设备通信条件判断、电流测量判据等手段增加顺序控制的第二种判据。同时，对顺序控制操作票的执行过程进行了相应优化，进一步提高顺序控制技术的可靠性。

1 顺序控制基本功能要求

所谓顺序控制是指通过自动化系统的单个操作命令，根据预先规定的倒闸操作逻辑和电气设备所设置的正确的五防闭锁规则，自动完成一系列电气设备倒闸操作，最终改变系统运行状态的过程［2］。通过顺序控制能够实现变电站电气设备在运行、热备用、冷备用、检修等各种方式的自动转换。

国家电网公司颁布的《智能变电站技术导则》提出了对顺序控制的功能要求［2］，即满足无人值班及区域监控中心站管理模式的要求；可接收和执行监控中心、调度中心和本地自动化系统发出的控制指令，经安全校核正确后自动完成符合相关运行方式变化要求的设备控制；具备自动生成不同主接线和不同运行方式下典型操作流程的功能；具备投、退保护软压板功能；具备急停功能；可配备直观图形图像界面，在站内和远端实现可视化操作。

为了保证顺序控制的可靠性，使用间隔层设备与站控层顺序控制操作服务器（模块）共同完成顺序控制操作功能［3-5］。将本间隔操作的所有顺序控制操作票都写入间隔层测控装置或保护测控装置中，所有间隔内（单一间隔）的顺序控制操作均由间隔层装置负责实现，而顺序控制操作中涉及跨间隔（各个间隔之间）的操作则由顺序控制操作服务器（模块）负责完成［6］。顺序控制操作流程如图1所示。

图1 顺序控制操作流程

2 顺序控制技术应用中存在的问题

2.1 电气设备实际位置的判定

现阶段，顺序控制操作所使用的电气设备位置信息均根据设备的辅助接点上传的位置信号来判定其实际位置。断路器的实际位置状态由其辅助接点通过测控装置上送至后台监控系统，隔离开关的防误操作也是在其控制回路中串接断路器的常开辅助接点来实现。当断路器执行由运行转为检修的顺序控制操作过程中，如果出现断路器的“假分”状态，即断路器主触头未断开而其辅助接点的位置继电器放电向后台监控反馈信息为断路器已断开，则会导致带电误合接地开关的恶性误操作事故［7-8］。

按照《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》要求，当无法看到设备实际位置时，电气设备的实际位置应有两个及以上的间接指示发生相应（一致）变化，才可判定设备的实际状态。

目前，缺少断路器分合操作后判断其实际位置的第二种判据是影响顺序控制操作可靠性的主要制约因素。

2.2 保护和测控装置通信中断

一次设备以及二次保护装置的压板能够遥控操作是实现顺序控制操作的首要条件，但顺序控制操作启动之后的第一步是核对性模拟仿真预演，以判断顺序控制操作所需要执行的步骤是否满足预置的五防闭锁条件和顺序控制逻辑，并不进行保护和测控装置通信状态的判断，如果在顺序控制操作过程中由于通信中断使设备遥控失败，将造成顺序控制操作的异常退出，降低了顺序控制操作效率。

2.3 异常状况退出

目前，顺序控制的异常处理全靠人工干预，当出现异常时，操作人员将顺序控制模块强制退出以保证操作的安全。由于顺序控制模块对操作过程中所发生的异常或事故没有判断能力，导致在操作过程中无法做出快速响应。因此，通过相关技术手段增加顺序控制对异常或事故的判断能力，可以增强顺序控制的实用性。

2.4 典型顺序控制操作票的灵活性

由于顺序控制的典型操作票是固化到顺序控制模块当中的，在使用时直接调用不再填写操作票。在执行某些操作时，可能不用执行整张顺序控制票的全部内容，只需要执行其中的几步或部分操作，但由于投入使用后的顺序控制操作典型票无法修改或重新填写，降低了顺序控制操作的实用性和灵活性。

3 顺序控制技术优化方案

3.1 电气设备实际位置的第二种判据

断路器分合之后，线路负荷电流的突然变化是最直接的电气量判据，根据变化率设置顺序控制的判断条件完全可以满足设备实际位置判断的需要［9-11］。

断路器分闸时，线路负荷电流由一定的数值变为0；断路器合闸时，线路负荷电流由0变为一定的数值，再加上现有断路器辅助接点所反馈的断路器实际位置信息就可以判定断路器的实际位置，具体方案如下。

方案一：使用电流作为第二种判据。一般情况下，电气设备在未通电时，保护和测控装置读取的电压电流值也不为零，但数值非常小一般在0.005 A以下，因此并不影响电流数值的判断。假设整定正序电流值为I1，顺序控制模块判断断路器已合闸的条件为

顺序控制模块判断断路器已分闸的条件为

方案二：使用电流变化率作为第二种判据。顺序控制模块判断断路器已合闸的条件为

顺序控制模块判断断路器已分闸的条件为

式中：ΔI1为整定值，根据工程需要由工作人员设定。

3.2 电气设备实际位置的“人眼识别”

以上第二种判据的获取方案只能解决断路器的实际位置判断，仍然无法有效解决隔离开关的位置判断问题。而且当线路空载或负荷电流较小（1～10 A）时，断路器的位置判断也不准确。为此，介绍另外一种方案—“人眼识别”。

随着电子技术的发展“人眼识别”装置得到广泛应用，利用摄像头自动读取设备的实际位置，经通信协议转换后上传至顺序控制模块，解决了设备的实际位置读取问题。“人眼识别”装置整体构成方案如图2所示。

图2 “人眼识别”装置整体构成方案

利用摄像采集模块读取电气设备的实际位置指示，经通信传输模块上传至分析显示模块，经分析后确定电气设备的实际位置，并通过规约转换器将电气设备实际位置传输至顺序控制模块作为顺序控制的电气设备实际位置的判据。

利用上述系统，可以完全解决顺序控制系统的电气设备实际位置读取问题，极大提高了顺序控制的实用性。

3.3 保护测控装置通信状态的判断

为解决由于保护测控装置通信中断带来的问题，在工程实际应用中顺序控制模块启动后的第一步为核对性模拟仿真预演，在仿真预演的同时读取操作中所涉及的保护、测控、交换机等设备的通信状态信息；第二步设置对所有涉及二次设备的通信状态判断条件，当设备判定操作所设计的二次设备通信状态良好后转入后续操作。

3.4 顺序控制操作的异常退出问题修正

操作过程中出现异常时，如果能及时终止顺序控制将极大提高顺序控制的实用性，济南供电公司采取了两种方案以避免事故或异常状态下的顺序控制操作。

方案一：根据运行经验，在比较重要的操作之后设置暂停，当顺序控制执行完该步操作后系统将自动暂停，以保证运维人员有足够检查和确认设备状态的时间。如图3所示，在第3步和第5步操作之后增加了暂停标志，即顺序控制系统在执行完该步操作之后系统暂停，等待操作人员确认设备状态后由操作人员决定是否进行后续操作，有助于顺序控制操作后的设备状态检查，能够保证操作的安全性。

图3 顺序控制系统暂停标志

方案二：在顺序控制系统中设定“敏感字”。顺序控制系统实时读取设备的遥信报文信息，当报文中出现“事故总”、“异常”、“跳闸”等信息时顺序控制模块自动终止当前操作，并发出报警信息提示操作人员。

3.5 顺序控制操作票的优化

为解决顺序控制操作票缺乏实用性和灵活性的问题，在实践中采用屏蔽某些步骤并自动生成操作记录的方法，如图4所示。

图4 顺序控制操作票的在线删除

当某些步骤在操作中不需要执行时，选中不需要执行的步骤，并点击“删除步骤”，在执行该顺序控制操作票时就不再执行该步骤。删除操作并不会改变原有设定好的顺序控制操作票，下次使用时仍是原有顺序控制操作票。

对删除操作增加日志记录功能，详细记录何时由何人删除的操作票编号及步骤、删除后是否执行该操作票、执行是否成功等内容。删除步骤后有预演记录，删除步骤后未执行操作退出顺序控制票也有记录，如图5所示。

图5 顺序控制操作票的执行记录

4 结语

2015年8月至今，在220kV清照变电站和220 kV茂李变电站的投运过程中使用顺序控制操作技术进行送电操作，解决了电气设备实际位置的判定不准确、保护和测控装置通信易中断、易出现异常情况退出及灵活性不足的问题，实践效果良好。

［1］郑博明，吴奕，杨洪，等.变电程序化操作的设计与实现［J］.电力系统自动化，2006，30（9）：105-107.

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［7］罗钦，段斌，肖红光，等.基于IEC 61850控制模型的变电站防误操作分析与设计［J］.电力系统自动化，2006，30（22）：61-65.

［8］丁泉，朱来强，胡道徐，等.变电站程序化操作及远动装置执行.电力自动化设备，2007，27（8）：119-120.

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Application Research on Intelligent Substation Sequence Control Technology

MAO Zhiqiang，XIONG Qian，LI Bin，BAO Xin，ZHANG Decai
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China）

With the gradual popularization of the intelligent substation，the sequence control technology has been widely used. Aiming at imperfect problems such as the automatic detection of the actual location of equipment，alarm analysis and fault termination of the sequence control technology，a method combined with human eyes recognition and current measurement is proposed.In order to improve the flexibility of sequence control，the sequence control operation ticket is optimized.Practice shows that it has good effects，which can increase the reliability and practicability of the sequence control technology.

intelligent substation；sequence control technology；actual location of equipment；alarm analysis；fault termination

TM63

A

1007－9904（2016）12－0025－04

2016-06-30

毛志强（1988），男，工程师，从事电力设备运维和状态检修工作。