变电站隔离开关电机电源顺控智能化操作研究

张树培，赵江梅，陈远达，周寒英

（云南电网有限责任公司保山供电局，云南 保山 678000）

0 前言

变电站顺序控制[1]是指发出一组操作指令，并逐条执行，由系统根据设备状态信息变化情况判断每步操作是否到位，确认到位后自动执行下一指令，直至执行完所有指令。

随着智能变电站的推广和常规变电站的智能化方向改造，实现设备的顺序控制将有利于缩短停电时间和减轻运维人员的工作量，但在常规变电站的顺序控制研究中，由于需要操作到的所有一、二次设备还没有被远程控制技术全面覆盖，所以一些人工操作的步骤还无法用顺序控制代替。

1 变电站隔离开关顺序控制现状

常规变电站的顺序控制技术研究主要面向已实现调控一体化的无人值班站，按文献[2]所述，顺控技术的实现主要依托调控主站与变电站的通信和变电站综合自动化系统对站内一二次设备的遥控操作，其顺控框架的基本逻辑如图1[3]所示。

图1 变电站顺序控制框架逻辑图

通过人机交互模块下达顺控操作指令后，系统从操作票模块中生成操作票，经人工确认操作票内容和顺序后，在顺序控制模块中生成相应的操作指令并经通信模块依次下达到变电站，实现远方操作，每一操作步骤在操作前后，都由安全校核模块对操作准备条件和操作完成情况进行校核，通过安全校核后才能继续操作，直至操作全部完成。

在变电站常见的线路停复电、倒母线、主变停送电等操作中，对隔离开关的操作比重超过所有操作的三分之一，公司操作票业务指导书中要求“采用电动方式操作隔离开关后，必须断开隔离开关操作机构电源”[4]（通常断电机电源空气开关），但由于目前变电站没有隔离开关操作机构电源远方操作功能的设计标准，导致所有需要操作隔离开关的顺序控制无法全自动完成，如文献[5-6]所列举的顺控模式，大部分针对顺控操作的研究没有覆盖隔离开关电机电源空开的远方操作。

2 隔离开关电机电源远方操作改造方案

要解决隔离开关电机电源的远方操作问题，运用技术成熟、运行稳定的变电站综合自动化系统来实现无疑是最优选项，借鉴断路器、隔离开关的远方操作模式，参考文献[7-8]对电源空开的远程操控实现形式，提出以下两种改造方案：

2.1 在隔离开关控制回路中进行改造

该方案的设计思路是，利用测控装置的遥控分/合闸节点驱动交流接触器，利用交流接触器的主触点代替空气开关让隔离开关电机电源得电。改造原理如图2所示，在传统的隔离开关控制回路中新增了控制KM3接触器的遥控回路，并将KM3的主触点新增至电机回路中。

图2 方案一改造原理图

改造后的遥控分闸回路由测控装置遥控分闸输出节点、继电器K4构成，遥控合闸回路由测控装置遥控合闸输出节点、断路器常闭辅助触点DL、接触器KM3，继电器K4常闭节点构成。当测控装置发出遥控分闸（遥控合闸）命令后，遥控分闸（遥控合闸）输出节点控制接触器KM3失电（得电），使KM3的主触点起到接通或断开隔离开关操作电源的目的。该方案虽然起到了远方投退隔离开关电机电源的效果，但回路整体的可靠性降低，改造过程中误接线的风险更高，但由于设备成本较低，可用于低电压等级需要大量改造的情况。

2.2 基于可远程控制的空气开关回路改造

该方案的设计思路是，运用可以进行远方脉冲控制的空气开关替换现有空开控制电机电源，并在二次回路上配合该空开进行相应改造。以与某知名厂家空气开关配套使用的远程控制附件RCA为例，其样式、原理和功能说明详见表1所示。

表1 新电机电源空开附件功能说明表

图3 方案二改造原理图

基于RCA远控附件，改造原理如图3所示。通过新增空开QF1的远控附件RCA、顺控电源开关（选配）、测控装置遥控合闸和遥控分闸回路、QF1的常开和常闭辅助节点（选配），将遥控合闸或遥控分闸脉冲信号送至RCA的Y2端子，当Y2接收交流脉冲信号后，RCA远控附件动作，再通过机械联动控制QF1分合。该方案的设计聚焦于远控附件，没有变动隔离开关的核心回路，可靠性更高，相应的投资也更大，适合用于高电压等级的主网设备改造。

3 隔离开关电机电源远方操作方案

在上述介绍的两种变电站隔离开关电机电源空气开关远程控制改造方案中，方案一是通过在隔离开关控制回路中进行改造实现电机电源远方操作；方案二是基于可远程控制的空气开关对二次回路进行改造实现电机电源远方操作。以下从安全性、可靠性、规范性和经济性对两种方案进行对比：

1）安全性：首先在方案一的改造中，由于是在原有的隔离开关控制回路上进行改造，改接线过程中交直流电源混连的风险高于方案二；其次，方案一需要新增的交流接触器和中间继电器相比方案二需要新增的空开附件物理体积更大，回路更多，在狭小的隔离开关机构箱内施工过程中，人身安全和设备安全隐患大于方案二。

2）可靠性：首先方案一的实质是利用接触器的主触点代替隔离开关电机电源空开，完成电机电源控制的，空气开关的遮断容量大于接触器触点容量，在合闸于电源短路等故障情况下，方案二的可靠性更高；其次，如果交流接触器某相触点因故障导致缺相或短路，将会造成电机电源失电，严重时有可能损坏电机。

3）规范性：方案一和方案二中对回路的改造均与目前变电站典型回路设计不一致，但依据安全规程，作业过程中要在拉开的隔离开关电机电源空气开关上悬挂禁止类标示牌，采用方案一会使该安全措施彻底失去意义，方案二相较而言更贴近目前的规范要求。

4）经济性：就材料设备费用而言，方案一主要包括二次电缆和接触器及继电器，方案二主要包括二次电缆和新空开及空开附件，方案一综合消耗电缆长度与方案二相当，相同改造范围内，方案二空开及空开附件购置费用在方案一接触器、继电器购置费的3倍左右，但这部分费用比重较轻，计及施工费等其他项目费用综合支出计算后，方案二投入只比方案一高出15%左右。

综上所述，两种隔离开关电机电源空气开关的远方操作方案比较结果如表2所示，通过以上对比来综合评价两个方案后，更建议选用方案二来实现隔离开关电机电源空气开关的顺控操作。

表2 改造方案对比评价表

4 结束语

在实现调控一体化的常规变电站完成隔离开关电机电源空气开关远程控制的改造后，明显增加了调控主站对变电站的顺序控制范围，让大部分倒闸操作都能程序化、自动化实现，在顺序控制进一步的推进中，还需要规范二次空开的远程控制回路设计，同时也需要完善监控技术和传感技术，将更真实、可靠的变电站设备动作数据反馈至调控主站以应对文献[9]中所述的由远程控制带来的电网风险，逐渐提高顺序控制的安全性、可靠性和规范性。