2022年行業(yè)分析變電站自動(dòng)化系統(tǒng)控制與操作功能的分析

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)控制與操作功能的分析一套成熟的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品，其牢靠性決不會(huì)低于常規(guī)站的掌握。如分層分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，其監(jiān)控系統(tǒng)冗余配置，掌握與防誤操作亦分層分級(jí)設(shè)置，掌握與操作的牢靠性及敏捷性都很高?，F(xiàn)就其主要特點(diǎn)及與常規(guī)方式的差異進(jìn)行分析與介紹。

1掌握與操作的高牢靠性

變電站的設(shè)計(jì)首要考慮的便是掌握與操作的高牢靠性，采納自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站更要將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)縝密設(shè)計(jì)。通常用于高壓電力系統(tǒng)的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品都具有以下功能，以保證掌握操作的高牢靠性。

1.1多級(jí)多地點(diǎn)掌握功能

自動(dòng)化系統(tǒng)的掌握操作方式有遠(yuǎn)方遙控、站控、就地(后備操作)3種方式。

遠(yuǎn)方遙控：由調(diào)度人員在調(diào)度端發(fā)出下行掌握命令。

站控操作：運(yùn)行人員在變電站層監(jiān)控主機(jī)發(fā)出操作命令，通過交互式對(duì)話過程，選擇操作對(duì)象、操作性質(zhì)，完成對(duì)某一操作過程的全部要求。

就地操作：作為后備掌握方式，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)故障或網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可在間隔層的測(cè)控單元的小開關(guān)手動(dòng)掌握或通過就地監(jiān)控單元裝置上的薄膜鍵盤進(jìn)行就地掌握。

上述3種操作方式通過軟件或使能開關(guān)可相互切換，當(dāng)切換到后備手動(dòng)掌握時(shí)，站控及遙控命令不被執(zhí)行；當(dāng)切換到站控操作時(shí)，后備手動(dòng)掌握不產(chǎn)生任何作用，計(jì)算機(jī)對(duì)一臺(tái)設(shè)備同一時(shí)刻只能執(zhí)行一條掌握命令，當(dāng)同時(shí)收到一條以上命令或預(yù)操作命令不全都時(shí)，應(yīng)拒絕執(zhí)行，并給出錯(cuò)信息。每個(gè)被控對(duì)象只允許以一種方式進(jìn)行掌握。

1.2操作過程中軟件的多次返校

1.2.1操作員權(quán)限設(shè)密，以杜絕誤操作及非法操作。目前成熟的監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)備都具有良好的容錯(cuò)力量，即便運(yùn)行人員在操作過程中發(fā)生一般性錯(cuò)誤，均不引起系統(tǒng)的任何功能丟失或影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)意外狀況引起的故障，系統(tǒng)都具有恢復(fù)功能。

1.2.2操作員工作站發(fā)出的操作指令，都必需經(jīng)過選擇—校核—執(zhí)行等操作步驟，返校通過后再送至該點(diǎn)執(zhí)行下一步驟。當(dāng)某一環(huán)節(jié)出錯(cuò)，操作指令中斷，并告警提示。每次操作結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄操作過程并存盤。

1.3監(jiān)控系統(tǒng)的雙機(jī)配置

220kV及以上電壓等級(jí)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)多作雙機(jī)雙網(wǎng)配置，作為人機(jī)接口的監(jiān)控主站冗余配置，熱備用工作方式，可保證任意設(shè)備故障時(shí)對(duì)掌握功能無影響。時(shí)下的做法，監(jiān)控主站用以太網(wǎng)相聯(lián)并以HUB作為該以太網(wǎng)的管理。該網(wǎng)上任一裝置特別，可將熱備機(jī)切換為主機(jī)工作。

監(jiān)控系統(tǒng)硬件的冗余配置，系統(tǒng)分層分布式結(jié)構(gòu)，為變電站的掌握與操作的牢靠性供應(yīng)了保證。

2操作閉鎖的實(shí)現(xiàn)方式

為保證變電站掌握與操作系統(tǒng)的牢靠性、精確?????性，變電站的防誤操作的設(shè)計(jì)也是重要環(huán)節(jié)之一。由于是計(jì)算機(jī)監(jiān)控，變電站不再采納繁瑣的電氣聯(lián)鎖，可便利地實(shí)現(xiàn)多級(jí)聯(lián)鎖。對(duì)于分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，其操作閉鎖方式也為分層分級(jí)式閉鎖而與該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。每個(gè)間隔的測(cè)控裝置，已引入該間隔的溝通電流、電壓、斷路器位置及刀閘幫助接點(diǎn)作為遙測(cè)、遙信之用，這也為實(shí)現(xiàn)本間隔內(nèi)的斷路器及刀閘操作的防誤操作供應(yīng)了必要條件。智能型裝置可很便利地利用上述信息進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)該間隔的操作閉鎖功能。

對(duì)于全站的涉及多個(gè)電氣間隔和多個(gè)電壓等級(jí)間的操作閉鎖，目前有3種不同的實(shí)現(xiàn)方式。其一，用軟件實(shí)現(xiàn)，即將全站的防誤操作閉鎖用軟件編程置于監(jiān)控主機(jī)之內(nèi)。監(jiān)控主機(jī)可從通信網(wǎng)上獲得全站全部開關(guān)、刀閘的狀態(tài)信息及每個(gè)間隔掌握終端的操作信息，引入設(shè)備操作規(guī)章，進(jìn)行軟件編程即可實(shí)現(xiàn)全站的操作閉鎖功能。該方式應(yīng)當(dāng)說是最簡(jiǎn)潔經(jīng)濟(jì)牢靠的方案之一。其二，硬件閉鎖，即西門子公司的8TK模式。西門子公司的LSA-678變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)主要特點(diǎn)便是8TK操作閉鎖裝置的相對(duì)獨(dú)立性，8TK純粹作為掌握及操作閉鎖之用，每個(gè)間隔的刀閘信息進(jìn)8TK1實(shí)現(xiàn)該間隔的操作閉鎖，各間隔的刀閘信息經(jīng)重動(dòng)后都進(jìn)入8TK2裝置，母聯(lián)刀閘及母線地刀等直接引入8TK2裝置，8TK2裝置實(shí)現(xiàn)間隔之間的操作閉鎖功能。其三，軟硬相結(jié)合的閉鎖方式，間隔之間的閉鎖采納8TK及類似裝置實(shí)現(xiàn)閉鎖功能，監(jiān)控主機(jī)內(nèi)做一套全站的軟件操作閉鎖。該模式即為浙江金華雙龍500kV變采納的操作閉鎖方式。

軟硬兩級(jí)閉鎖，其牢靠性高，監(jiān)控系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障不影響全站的平安牢靠操作，但該模式接線簡(jiǎn)單，且價(jià)格昂貴，金華500kV變的該套8TK閉鎖裝置約花費(fèi)人民幣300萬元。

以軟件實(shí)現(xiàn)全站的操作閉鎖，對(duì)于一套成熟的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)來說，也應(yīng)當(dāng)是高牢靠性的；既然整個(gè)變電站的監(jiān)控功能都由監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)，那么操作閉鎖軟件功能做在監(jiān)控主機(jī)內(nèi)也應(yīng)是平安牢靠的。對(duì)于雙機(jī)系統(tǒng)冗余配置，閉鎖軟件也為雙套設(shè)置。筆者認(rèn)為對(duì)于220kV及以下自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的無人值班站采納這種模式牢靠、平安、經(jīng)濟(jì)適用。

對(duì)于一個(gè)半開關(guān)接線的500kV變電站，筆者認(rèn)為500kV系統(tǒng)每個(gè)斷路器及兩側(cè)刀閘的操作閉鎖由相應(yīng)測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)以外，每串內(nèi)的斷路器及刀閘之間的閉鎖采納特地一套硬件閉鎖裝置以提高其牢靠性。至于220kV系統(tǒng)為簡(jiǎn)化接線，節(jié)省資金，可不必配置用于間隔之間操作閉鎖的專用硬件裝置。

上述三種模式都可高效牢靠地實(shí)現(xiàn)變電站全部斷路器及刀閘的掌握。而且都具有順控功能，例如：操作某條線路送/停電、旁母代/倒線路、母線切換等各種常規(guī)挨次操作，只需在監(jiān)控主機(jī)的鍵盤上敲入相應(yīng)指令，便可自動(dòng)完成。常規(guī)站可能要花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)的操作，在這里幾分鐘便可完成。

這3種模式適用于全控(斷路器及隔離刀閘采納電動(dòng)操作)的變電站，當(dāng)變電站的隔離刀閘采納手動(dòng)操作時(shí)，站級(jí)的操作閉鎖方式有所不同。方法一，類似上述的軟件閉鎖模式一，只是在主機(jī)上外掛一個(gè)電腦鑰匙，手動(dòng)操作的隔離刀閘配置相應(yīng)的機(jī)械編碼鎖。方法二，配置專用五防PC機(jī)與監(jiān)控主機(jī)串口或以太網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，該P(yáng)C機(jī)完成全站的操作閉鎖功能。監(jiān)控主機(jī)通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接受來自間隔層測(cè)控單元采集的開關(guān)位置信息，也可通過電腦鑰匙回送部分非實(shí)時(shí)開關(guān)狀態(tài)，使主機(jī)一次系統(tǒng)運(yùn)行圖與當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行狀況相全都。上述兩種方法實(shí)現(xiàn)的功能如下：首先操作員在監(jiān)控主站上預(yù)演操作，并對(duì)每一操作依據(jù)系統(tǒng)的防誤規(guī)章進(jìn)行檢驗(yàn)。假如有錯(cuò)則馬上報(bào)警，假如正確則生成操作票。內(nèi)容包括動(dòng)作、對(duì)象、結(jié)果、鎖的編號(hào)或其它提示性的內(nèi)容。預(yù)演結(jié)束后，打印機(jī)打印出操作票，并將正確的操作內(nèi)容及挨次輸入智能鑰匙。操作人員拿智能鑰匙，根據(jù)其顯示的設(shè)備編號(hào)及操作挨次，操作相應(yīng)的電氣裝置。這兩種方式相比較，前者操作閉鎖與監(jiān)控主機(jī)融為一體聯(lián)系緊密；后者防誤操作裝置相對(duì)獨(dú)立，在監(jiān)控系統(tǒng)停用或工作不正常的狀況下，五防PC裝置仍能正常運(yùn)行。畢竟選擇哪種方式，可依據(jù)用戶的習(xí)慣確定。

可見變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的防誤操作分層分級(jí)考慮，其牢靠程度明顯優(yōu)于常規(guī)站的防誤設(shè)計(jì)。

3操作過程

下面以浙江金華雙龍500kV變?yōu)槔?，介紹變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站控的一般操作流程。

金華500kV變自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔層是LSA-678系統(tǒng)，變電站層是BSJ-200系統(tǒng)。該站實(shí)現(xiàn)了全站全部設(shè)備的計(jì)算機(jī)鍵盤掌握，屬站級(jí)軟硬件兩級(jí)閉鎖模式，合計(jì)掌握點(diǎn)424點(diǎn)，詳細(xì)掌握對(duì)象如下：

(1)500kV系統(tǒng)全部斷路器、隔離刀閘、接地刀閘和母線地刀的分合；

(2)220kV系統(tǒng)全部斷路器、隔離刀閘的分合；

(3)35kV系統(tǒng)全部斷路器和主變35kV總出口隔離刀閘的分合；

(4)主變和所用變分接頭調(diào)整掌握。

該站典型的開關(guān)合閘操作過程如下：

(1)輸入密碼，取得掌握權(quán)限，進(jìn)入掌握主畫面，選中掌握對(duì)象；

(2)監(jiān)控主機(jī)起動(dòng)掌握順控，軟件檢查站級(jí)閉鎖規(guī)律，確認(rèn)操作是否合法，若開關(guān)在合位或電氣聯(lián)鎖條件不滿意，提示后退出；

(3)操作合法，則將命令傳給通信前置管理機(jī)(這里包括規(guī)約轉(zhuǎn)換器和主單元)返校正確后，再將命令傳給相應(yīng)的I/O測(cè)控單元；

(4)I/O單元通過雙接點(diǎn)將命令傳給8TK裝置，8TK再一次進(jìn)行電氣連鎖檢查；

(5)檢查通過，則起動(dòng)7VK同期裝置，滿意同期則出口合閘；

(6)合閘勝利，操作完畢后，將新的狀態(tài)輸入系統(tǒng)，重新回到掌握主畫面，釋放掌握權(quán)限。

該站投產(chǎn)試驗(yàn)時(shí)，站內(nèi)全部操作在主控樓計(jì)算機(jī)鍵盤上進(jìn)行，操作速度明顯快于對(duì)側(cè)的常規(guī)變電所，每分鐘可以操作一個(gè)對(duì)象，且未發(fā)生誤動(dòng)作。該站自投產(chǎn)以來，運(yùn)行良好。對(duì)于站級(jí)間軟件閉鎖的模式，掌握指令下達(dá)間隔層測(cè)控單元時(shí)，僅進(jìn)行本間隔的閉鎖規(guī)律推斷，沒有傳送至8TK2的再次推斷環(huán)節(jié)。

4變電站自動(dòng)化掌握與常規(guī)模式的比較

分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)從軟硬件上分層分級(jí)考慮了變電站的掌握與防誤操作，提高了變電站的可控性及掌握與操作的牢靠性。綜合自動(dòng)化站可采納遠(yuǎn)方、當(dāng)?shù)?、就?級(jí)掌握，而常規(guī)站只能通過掌握屏KK把手掌握；常規(guī)站電氣聯(lián)鎖設(shè)計(jì)聯(lián)系簡(jiǎn)單，在實(shí)際使用中，設(shè)備供應(yīng)的接點(diǎn)有限且各電壓等級(jí)間的聯(lián)系很不便利，使得閉鎖回路的設(shè)計(jì)消失多余閉鎖及閉鎖不到的狀況。綜合自動(dòng)化站可便利地實(shí)現(xiàn)多級(jí)操作閉鎖，牢靠性高。

常規(guī)站，人是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，人的感官對(duì)信息的接受不行避開地存在誤差，其結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的推斷和處理。人接受信息的速度有肯定限制，對(duì)于變化快的信息，有時(shí)來不及反應(yīng)，可能導(dǎo)致不正確的處理。而且個(gè)人的文化水平、工作閱歷、責(zé)任心等因素都會(huì)影響信息的處理，可以說常規(guī)站人處理信息的精確?????性和牢靠性是不高的。運(yùn)行的實(shí)踐證明，值班人員的誤推斷、誤處理常有發(fā)生。綜合自動(dòng)化站的核心為系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)，用成熟牢靠的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站的掌握與操作、數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視、大事記錄等功能，牢靠性高且功能齊全。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)化了變電站的運(yùn)行操作，可便利地實(shí)現(xiàn)各種類型步驟簡(jiǎn)單的順控操作，且操作平安快速，對(duì)于全控的變電站，線路的倒閘操作幾分鐘便可完成；而常規(guī)站實(shí)現(xiàn)同樣的操作往往需要幾個(gè)小時(shí)，且仍存在誤操作的隱患。

常規(guī)變電站掌握一般采納強(qiáng)電一對(duì)一的掌握方式，信息及掌握命令都是通過掌握電纜傳輸。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)掌握命令的傳輸由模擬式變成數(shù)字指令，提高了信息傳輸?shù)木_?????性和牢靠性。特殊是分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，