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用尚科技

效用為尚

【資料圖】

B E I J I N G Y O N G S H A N G

智能變電站的發(fā)展趨勢

2009 年，國家電網(wǎng)提出“堅強智能電網(wǎng)”的概念，全面開啟了電網(wǎng)進入智能化技術(shù)的時代。各科研院所、高校和設(shè)備制造廠商圍繞智能電網(wǎng)技術(shù)開展研究，智能變電站也順應(yīng)時代潮流應(yīng)運而生。智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分，是未來變電站技術(shù)發(fā)展的趨勢。

隨著十幾年的技術(shù)發(fā)展，智能變電站技術(shù)已逐漸成熟，形成完整的體系和標(biāo)準(zhǔn)示范。新型智能變電站應(yīng)該從變電站運行維護的實際需求實現(xiàn)智能化。變電站自動化系統(tǒng)的功能主要有兩個：一是電網(wǎng)的運行操作；二是電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測。需要系統(tǒng)簡單、功能強大的智能化系統(tǒng)來實現(xiàn)這兩個功能。從電網(wǎng)運行的角度，運行人員主要負責(zé)電網(wǎng)的運行操作，所有操作都應(yīng)該是傻瓜式操作，只要按規(guī)定動作按下正確的按鈕，就能一鍵式完成操作指令，不需要擔(dān)心誤操作和執(zhí)行不到位的問題。控制操作的功能和設(shè)備到位狀態(tài)由自動化人員負責(zé)，有任何問題由自動化運維人員解決。這就對自動化運維人員提出了更高的要求。

隨著這類需求的出現(xiàn)，智能變電站一鍵順控技術(shù)應(yīng)運而生。國家電網(wǎng)公司提出，公司堅持220千伏及以上在運變電站一鍵順控“能改則改”，預(yù)計到“十四五”末，220千伏及以上、110千伏及以上在運變電站一鍵順控應(yīng)用比例將分別達95%和55%。

一鍵順控的定義

變電站順序控制功能也稱程序化操作，是指通過自動化系統(tǒng)的單個操作命令，根據(jù)預(yù)先規(guī)定的操作邏輯和五防閉鎖規(guī)則，自動按規(guī)則完成一系列斷 路器和隔離開關(guān)的操作，最終改變系統(tǒng)運行狀態(tài)的 過程，從而實現(xiàn)變電站電氣設(shè)備從運行、熱備用、冷備用、檢修等各種狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。

智能變電站的一鍵順控是指，智能變電站的高級應(yīng)用功能中利用智能變電站的順控功能，將變電站的常見操作根據(jù)一定的五防邏輯在智能變電站的監(jiān)控后臺上編制成操作模塊按鈕，操作人員在操作時不需要編制內(nèi)容復(fù)雜的操作票，只需要根據(jù)操作任務(wù)名稱調(diào)用“一鍵順控”按鈕對應(yīng)的操作票進行操作即可完成目的操作。

一鍵順控操作是先進的倒閘操作模式，可實現(xiàn)操作票預(yù)制、操作任務(wù)生成、設(shè)備狀態(tài)自動判別、防誤聯(lián)鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動、操作過程自動順序執(zhí)行等智能化應(yīng)用，在保障操作安全的前提下，可有效減少操作和停電時間，降低經(jīng)濟損失和對生產(chǎn)生活造成的不便，還能夠有效降低倒閘操作誤操作的概率，從而降低電網(wǎng)事故率，防止大面積停電，避免造成惡劣的社會負面效應(yīng)。

一鍵順控近兩年已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的變電站自動化系統(tǒng)中，特別是在一些升級改造的變電站中，都引入了一鍵順控操作來實現(xiàn)變電站主設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

一鍵順控的實現(xiàn)過程

在變電站部署監(jiān)控主機、獨立智能防誤主機和Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機。雙套防誤校核通過獨立智能防誤主機與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置的防誤邏輯來實現(xiàn)，雙重保險，Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機為調(diào)控機構(gòu)遠方一鍵順控提供通道。

監(jiān)控系統(tǒng)主機主要負責(zé)變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和處理工作，對變電站內(nèi)的設(shè)備進行一鍵順控、防誤閉鎖、運行監(jiān)控、操作和控制。監(jiān)控主機通過對一鍵順控操作票的存儲和管理，實時接收和執(zhí)行本地及遠方調(diào)控機構(gòu)下發(fā)的一鍵順控指令，來完成生成任務(wù)、模擬預(yù)演、執(zhí)行指令、防誤校核及操作記錄等任務(wù)，并將執(zhí)行結(jié)果上傳。

Ｉ區(qū)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)機具備數(shù)據(jù)采集、處理和遠傳等功能的通訊樞紐，可執(zhí)行一鍵順控和單點遙控的指令轉(zhuǎn)發(fā)、執(zhí)行結(jié)果上送等。它為遠方調(diào)控機構(gòu)一鍵順控等功能提供通道和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

智能防誤主機具有面向全站設(shè)備操作閉鎖的功能，同時能為一鍵順控操作提供模擬預(yù)演、防誤校核功能。它從五防主機獲取遙信狀態(tài)信息，從監(jiān)控主機獲取全站設(shè)備狀態(tài)；根據(jù)監(jiān)控主機預(yù)演指令執(zhí)行操作票全過程防誤校核，并將結(jié)果返回至監(jiān)控主機；一鍵順控操作執(zhí)行時，可對每步控制指令進行校核，并將結(jié)果返回給監(jiān)控主機。

一鍵順控關(guān)鍵技術(shù)——

“雙確認(rèn)”技術(shù)

斷路器設(shè)備的狀態(tài)雙確認(rèn)，通過至少2個非同樣原理或非同源的狀態(tài)指示同時發(fā)生對應(yīng)變化，分為主判據(jù)、輔助判據(jù)。斷路器雙確認(rèn)主判據(jù)，采用斷路器合位、分位輔助接點，輔助判據(jù)采集三相電流或電壓。隔離開關(guān)雙確認(rèn)主判據(jù)，采用隔離開關(guān)的合位、分位輔助接點，輔助判據(jù)由傳感器系統(tǒng)或視頻圖像識別系統(tǒng)。

傳感器系統(tǒng)的工作原理是在刀閘機構(gòu)傳動部件上安裝微動開關(guān)，快速接通動、靜觸點并上傳位置信號，以此作為隔離開關(guān)位置的輔助判據(jù)。微動開關(guān)原理簡單、結(jié)構(gòu)可靠后期維護工作量小無須供電，但是其現(xiàn)場安裝精度要求高、難度大，需安裝在刀閘機構(gòu)箱內(nèi)，須停電施工，且部分刀閘無法安裝，尤其對于改造項目存在一定困難。

視頻圖像識別系統(tǒng)的工作原理變電站視頻主機采集并輸出位置狀態(tài)和圖像信息，自動判別位置信息。視頻系統(tǒng)可與高清智能巡檢、安防、消防等功能的結(jié)合復(fù)用，安裝簡單、施工無須停電，但其投資費用相對較高，且后期維護工作量較大。

按照國網(wǎng)基建部最新印發(fā)的通用設(shè)計要求，均采用微動開關(guān)作為隔離開關(guān)和接地開關(guān)的輔助判據(jù)。

一鍵順控帶來對于變電設(shè)計的

新要求與思考

按照國網(wǎng)公司的要求，要實現(xiàn)變電站一鍵順控，從設(shè)計的角度需要涉及如下內(nèi)容。

(1) 智能防誤主機。需配置 1 套智能防誤主機，智能防誤功能模塊 1 套部署于監(jiān)控主機，1 套部署于智能防誤主機；當(dāng)與生產(chǎn)部門達成一致時，2 套智能防誤功能模塊也可分別由 2 臺監(jiān)控主機集成。

(2) 斷路器。斷路器雙確認(rèn)主判據(jù)采用位置遙信信息，輔助判據(jù)采用遙測信息。

主判據(jù)采用斷路器的合位、分位雙位置輔助接點。對于分相斷路器，采用三相輔助接點串聯(lián)方式。

輔助判據(jù)采用三相電流和電壓。110kV 及以上電壓等級各間隔，220kV 變電站的 66kV 出線及主變進線間隔的電壓輔助判據(jù)，宜取自母線及各間隔三相電壓互感器（提高輔助判據(jù)可靠性的同時，可提高二次回路可靠性并適應(yīng)遠期結(jié)算關(guān)口點調(diào)整）；當(dāng)實際工程中配置三相電壓互感器存在困難時，也可取自三相帶電顯示裝置。35kV、10kV 電壓等級各間隔（無功間隔除外）的電壓輔助判據(jù)，電壓宜取自母線三相電壓互感器及各間隔三相帶電顯示裝置。

(3) 隔離開關(guān)、接地開關(guān)。隔離開關(guān)、接地開關(guān)雙確認(rèn)主判據(jù)采用輔助開關(guān)接點位置信息，輔助判據(jù)采用傳感器位置信息。主判據(jù)采用隔離開關(guān)、接地開關(guān)的合位、分位雙位置輔助接點。對于分相操作機構(gòu)，采用三相位置串聯(lián)方式。輔助判據(jù)采用微動開關(guān)，在分閘、合閘位置各安裝 1 只微動開關(guān)。對于三工位開關(guān)，隔離開關(guān)、接地開關(guān)各安裝 2 只微動開關(guān)，對于分相操作機構(gòu)，采用三相位置串聯(lián)方式。

對于新建智能變電站，依據(jù)國網(wǎng)公司要求，實現(xiàn)一鍵順控較為規(guī)范和易于實現(xiàn)。對于改造升級變電站，存在一些情況，值得我們思考并在設(shè)計階段就將問題解決。

需改造升級的變電站，目前許多都存在隔離開關(guān)、接地開關(guān)位置信號只接入了“合位”節(jié)點，未接入“分位”信號，開關(guān)不在合位時默認(rèn)為處于分位。這種接線方式不符合一鍵順控的技術(shù)要求，設(shè)計時需確認(rèn)開關(guān)的遙測信號回路是否接入了“分”“合”兩個信號。

同時在設(shè)計時應(yīng)注意改造是否需要實現(xiàn)空開、保護壓板的一鍵順控操作，順控操作應(yīng)具備完善的防誤閉鎖功能，模擬預(yù)演和指令執(zhí)行過程中應(yīng)采用監(jiān)控主機內(nèi)置防誤閉鎖邏輯和獨立智能防誤主機雙校核機制，且兩套系統(tǒng)宜采用不同廠家產(chǎn)品。

另外還應(yīng)考慮，對于設(shè)備較為老舊的變電站一鍵順控改造，要充分考慮到在順控過程中，一次設(shè)備分合不到位或刀開關(guān)本體異常、雙確認(rèn)裝置未傳回刀開關(guān)位置信息等情況的出現(xiàn)，均可能存在誤操作風(fēng)險。鑒于目前變電站“視頻+”機器人巡視系統(tǒng)已日趨完善，在設(shè)計時可考慮在出現(xiàn)開關(guān)操作不到位或雙位置判據(jù)不一致的情況時，將機器人巡視系統(tǒng)對現(xiàn)場再次確認(rèn)做為判據(jù)。

結(jié)語

一鍵順控的項目實施復(fù)雜繁瑣，在實施過程中有各種風(fēng)險。設(shè)計作為工程實施的先行工作，在最初的可研階段就應(yīng)準(zhǔn)確分析各種可能存在的問題，擬定對策。

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