智能变电站顺序控制技术的应用研究

刘兴勇 卢卓群 吕昕昕 傅振宇 王大鹏 王涛

摘 要： 随着智能变电站的推广，电网运行方式更加复杂，倒闸操作更加频繁，顺序控制技术得到了广泛的应用。本文介绍了智能变电站顺序控制的功能要求，实现的方式及优缺点，以及实现顺序控制智能变电站需具备的硬件和软件条件。并总结了顺序控制在智能变电站应用中需注意的事项。

关键词： 智能变电站；顺序控制；倒闸操作

0 引 言

随着智能变电站数量的增多，电网架构越来越复杂，导致操作任务也越来越多。如果仍然使用傳统倒闸操作方式，则会极大地增加运维人员的工作量，增大操作失误的可能性。智能变电站顺序控制利用强大的硬件和软件支撑，减少操作过程的人为错误，不仅提高了操作效率以及安全运行可靠性，还降低了误操作的几率，同时也为应对变电站运维人员紧缺，提供了一条新的路径。

1智能变电站顺序控制

智能变电站顺序控制是指由顺序控制服务器根据操作票对变电站设备进行系列化操作，依据设备的执行结果信息的变化来判断是否到位，确认到位后自动或半自动执行下一指令，直至执行完成所有的指令。

《智能变电站技术导则》对变电站程序控制功能要求：（ a） 满足无人值班及区域监控中心站管理模式的要求；（ b） 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；（ c） 应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； （d）应具备投、退保护软压板功能； （ e） 应具备急停功能； （ f） 可配备直观图形图像界面，在站内和远端实现可视化操作。

2智能变电站顺序控制实现方式

智能变电站顺序控制的实现方式主要有：集中式、集中式与分布式相结合两种。

2.1集中式顺序控制

集中式是指以监控主机、通信网关机为主体的实现方式。由监控主机、通信网关机解析操作票，并根据操作顺序依次向测控装置下发控制命令，达到顺序控制的目的。

集中式方案将操作票的存储、执行，操作逻辑的判断、态的判断均在某一台站控层设备实现。集中式方案的优点是实现简单可靠，对目前的设备改动以及运行管理模式影响较小，并且对于规约没有要求。缺点是需要后台机与间隔层测控装置密切协调完成。

2.2集中式与分布式相结合顺序控制

集中式与分布式相结合的方式是指：单间隔的顺序控制操作由相应的测控装置实现，跨间隔的顺序控制操作通过集中式的方式实现。

集中式与分布式方案将操作票的存储、执行，操作逻辑的判断、态的判断均在间隔层IED 装置中实现，其优点是执行快效率高，操作票存储在IED 可靠性高，其缺点是在220 kV 以上的变电站中的单间隔操作会涉及到多个IED，需要实行跨IED 操作，对于跨IED 的操作如何实现，目前尚没有被广泛认可的方案。

3智能变电站顺序控制硬件和软件平台

3.1智能变电站顺序控制硬件平台

智能变电站顺序控制的实现现场设备必须符合智能变电站技术导则的要求，即系统结构分层分布化、一次设备智能化、二次设备网络化、信息采集数字化。设备必须能够根据操作票的逻辑和操作顺序正确发出控制命令，也要确保各状态数据的采集准确及时。同时，还要具备一定的容错机制。无论是间隔内顺控还是多个间隔或者跨电压等级的顺控，因采用IEC61850标准通信协议和高速工业以太网通信，均可以通过智能单元内部或智能单元之间的信息交互实现，不需要置专设顺控工作站或顺控单元。因此，智能变电站顺序控制的硬件平台应满足以下要求：

（1）一次设备应具备遥控操作功能。断路器、隔离开关、接地刀闸、手车开关等一次设备均应实现电动操作，即通过遥控操作能够实现断路器、隔离开关的分合，手车的推入和拉出等。其位置信号的采集应采用双辅助接点遥信且具备完善的防误闭锁功能。为了获得较高的操作正确性和操作成功率，一次设备应具有较高的可靠性。

（2）二次设备应符合IEC61850的规约及智能变电站技术导则的规定。二次设备是顺控功能的具体执行的重要组成部分，还负责采集一次设备的状态。因此，二次设备必须具有较高的可靠性，能够依据操作票的逻辑和操作顺序正确发出控制命令，准确实时的采集一次设备信息保证顺序控制的顺利执行。在实际应用中，智能变电站二次设备应采用32位及以上的CPU、32M及以上容量的存储器、支持4个以上的高速工业以太网接口、具有GPS对时功能，二次设备除具有常规的保护测控功能外，还应具备一定的容错机制、支持多任务操作功能。

3.2智能变电站顺序控制软件平台

智能变电站顺序控制的软件平台分为智能单元与后台监控系统两个部分。智能单元内部保存与本间隔内操作、与本间隔相关的跨间隔跨电压等级操作所需的所有操作规则；后台监控系统则保存全部的操作规则。后台监控系统应能够支持IEC61850等国际标准，实现站内智能电气设备间的信息共享和互操作，满足常规变电站、数字化变电站及电厂电气监控对后台监控系统的需求。后台监控系统的每次顺序控制操作，首先与从相关智能单元中读取的操作规则进行比较，如果规则一致则继续操作，如果规则不一致则给出报警，提醒操作人员重新核对操作规则的正确性。操作规则应随变电站增容、切改、扩建等变化而做相应的变化。

4智能变电站顺序控制在应用中需注意的事项

智能变电站在执行顺序控制操作时应注意的问题：

（1）、控制源的唯一性：智能变电站的控制源一般有装置本身、监控系统、各级调度中心等，在实际操作中各控制源应具有完备的互锁、闭锁机制，确保同一时刻每个控制对象只能接受唯一的控制源操作。

（2）、系统的安全性：智能变电站通信系统应采用局域网的模式，在不同的网络分区加装隔离装置与加密装置。在运行维护中应特别注意操作人员的身份验证与操作权限的管理，确保操作的正确性和安全性。

（3）、设备状态的判别：应有两个及以上非同源或非同样原理的判据均满足时，才能确定设备状态。

（4）、与视频监控系统的联动：在顺序控制程序执行时，系统应自动把视频监控画面切换到操作设备。运维人员通过监控画面直观的观察设备当前的运行状态、切换过程和最终状态。当出现异常情况时可以对顺序控制程序进行人工干预。

（5）、应具备合理的自动判断功能：当系统发生异常告警信号、设备分合不到位或不满足操作条件时，顺序控制应自动停止执行。告警信号消除后或状态无异常，顺序控制程序能自动继续执行。

5 结束语

本文介绍了顺序控制在智能变电站中的应用，该模式提高了变电站倒闸操作的效率，降低了误操作的风险，节省了大量的人力物力，随着智能变电站的大力推广，顺序控制模式在未来会有广阔的应用前景。

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