智能变电站中顺序控制功能在煤矿供电系统中的应用

郝国强

（山西晋城煤业集团，山西 晋城 048000）

1 智能变电站顺序控制概述

当前，为适应煤矿供电系统的智能化建设，对煤矿供电系统提出了更高的要求。智能变电站在煤矿供电系统中有着极好的应用前景。在智能变电站中，将基于五防逻辑设计的监控后台集成到操作模块按钮上。顺序控制是智能变电站电气设备管理的重要特征，通过顺序控制，在操作时仅需要根据操作任务名称调用“一键顺控”按钮即可完成对应的目的操作[1]。

与常规变电站对比，智能变电站顺序控制不仅不需要操作人员编写操作票，而且由计算机程序自动执行操作，避免了人为操作中可能存在的疏忽和缺漏，操作速度快、效率高，能大大减轻操作人员的操工作强度，提高了变电站的自动化水平。

2 智能变电站顺序控制的平台

智能变电站顺序控制的平台主要由硬件平台和软件平台两部分构成[2]。

2.1 硬件平台

符合顺序控制的智能变电站的硬件需要具备较好的电操作性能，为了提高操作成功率和准确率，需要硬件设备具有较好的可靠性。其设备主要包括一次设备和二次设备。

（1）一次设备。智能变电站顺序控制的一次设备如手车、断路器、隔离刀闸和接地刀闸等应具有电气操作的功能。此外，为了保障顺序控制的顺利实施，一次设备还应具有良好的鲁棒性和可靠性。

（2）二次设备。二次设备是承担顺序控制的实际执行的设备，必须满足IEC 61850标准。此外，二次设备还承担着采集一次设备的运行数据。

各硬件平台间的通信协议遵循IEC 61850标准，通信链路应具备较高的有效性和可靠性，调度主站与集控站间可使用高速光纤进行通信，站内各层可使用以太网通信[3]。此外，二次设备还应具备良好的测控功能，以确保多任务操作系统的顺利执行。

2.2 软件平台

软件平台主要由智能单元和后台服务器组成。智能单元负责执行间隔内、跨间隔的操作规则；后台服务器负责执行所有的操作规则[4]。后台服务器在执行顺序操作时，需先从智能单元中调取操作规则，如匹配则继续执行，如不一致则报警，提示操作人员核查操作规则的准确性。同时，智能单元还应具有可扩展性，如遇变电站有扩容、扩建等新规划，操作规则应及时扩展和修改。在顺序控制操作时，应先核实操作员的工作职责，确保设备名称和编号无误后执行顺序操作，全部操作执行完毕后再执行记录和检查。

3 智能变电站顺序控制的实现

3.1 顺序控制的流程

顺序控制的流程图如图1所示。首先，设备要接受操作命令，完成设备运行状态的切换。随后自动判断设备的运行状态，当运行状态符合要求时，可以由人工确认预演程序化操作，强制进入仿真程序。如预演失败则返回上一层，再次由人工确认预演的程序化操作，强制进入仿真程序。当预演仿真操作成功时，进入下一步执行人工输入操作；在人工确认完成程序化操作票后，对操作进行结束确认，如正确则操作结束。如不正确，则返回人工确认预演的程序化操作，重新再执行一遍。在对组合操作票进行操作时，系统会对组合操作票进行人工确认，强制执行仿真预演和所需的逻辑验证，以确保操作票的顺利执行。

图1 操作流程框图

3.2 程序化操作

程序化操作界面位于间隔分图中，共有运行、冷备用、热备用、检修4个状态。当需要执行操作时，通过鼠标左键点击目标状态，能够启动程序化操作，启动后再通过权限验证，即可实施程序化操作，实现间隔状态的切换。根据操作要求找到唯一的操作票，弹出“顺控”的对话框，如图1所示。

图2中，标题栏的下方显示为“10 kV备用531开关由运行转检修”，下方为4个按钮，分别为“增加”“删除”“调取”和“退出”。当操作票为典型票状态时，“增加”“删除”按钮处于灰化的状态。按钮下方为任务列表，显示正在执行的操作任务。任务列表的下方为操作项列表，显示操作项序号及操作项内容。最下方是状态信息栏，显示的是程序化操作总状态。

图2 程序化操作对话框

3.3 单间隔典型票程序化操作界面

3.3.1 操作票调取

在对话框中，点击“调取”按钮实施操作票的调取，之后“调取”按钮变为“预演”，调取成功后进入等待预演状态。若调取失败，失败信息会以红色字体发出警告。

3.3.2 操作票预演

点击“预演”对操作票进行自动预演，点击“预演”按钮后，变化为“终止预演”，系统自动播放预演动画。

3.3.3 操作票执行

预演成功后，点击“执行”按钮执行操作，任务列表中的任务以及所有的操作项均使用绿色的带圈的“√”号标识成功执行任务。

4 智能变电站顺序控制运行中需注意的问题

4.1 认识到控制源的唯一性

当前，部分变电站已经不需要有专人值班。自动控制源主要包括计算机、集控站和上级调度等。若协调不利会导致发生多源控制的问题。因此，在控制源的选择上应由一个系统的互锁、闭锁机制，以保证在同一时刻有且仅有一个控制源的操控控制对象[5]。

4.2 保障系统的安全与身份认证机制

为确保顺序控制的安全稳定运行，除了必要的物理隔离装置外，还应充分考虑到源于内部的恶意入侵、黑客攻击和无意的误操作等。因此，对顺序控制系统予以严格的安全和身份认证管理对保障系统的安全非常重要[6]。

4.3 要与监控系统实施联动

顺序控制应与监控系统实现实时关联。当实施顺序控制操作时，应能将监控系统及时切换到顺序操作的对象上，当发生异常时可以随时对顺序控制过程进行处理。

4.4 异常处理

在顺序控制过程中，如因事故或异常发生警告时，应立即停止操作。当设备未达到操作条件、分合不当时，也应立即停止。顺序控制停止后，应立即排查警告原因并及时处理，解决异常处理后再进行常规顺序控制操作。

4.5 保障顺序控制操作的连续性

为保障顺序控制的连续执行，在操作票的编制过程中，应将人工干预应于在顺序控制操作前或者后执行，避免整个操作过程中可能出现的人工干预，如在电源空气开关的分、合操作、临时接地线的拆接等[7]。

4.6 顺序控制操作票的相对固定性

为了保障顺序操作的安全性和连续性，顺序控制操作票必须经审核、测试、论证和验收合格后，才能在顺序控制中使用。一旦投入使用，即不能轻易更改[8]。

4.7 提高顺序控制操作的效率

为减少顺序控制的操作压力，可以将不常用、非典型以及简单的操作任务挪出顺序控制操作范围。此外，还应避免因顺序控制操作过多而引起的操作混乱，便于顺序控制的安全运行，减少因非典型操作而产生的风险[9-10]。

5 结 论

电力系统的安全稳定运行对矿山领域的安全生产有着非常重要的意义。写操作票是变电运行的重要工作内容。操作票的正确编写是保障电力系统安全稳定运行的有效手段。在顺序控制得到应用之前，一般由操作员手工填写变电倒闸操作票。随着电力系统结构的日益庞大，变电站的设备日益增多，手工填写操作票越来越难以适应电力系统发展的需要。智能变电站顺序控制采用数据库技术，有效提高了操作效率，降低操作风险，降低电力系统故障发生率，对矿山智能化建设产生良好的推动作用，促进矿山行业的良性发展。