智能變電站順序控制方案的比較

智能變電站順序控制方案的比較

1順序控制功能順序控制是一種可以根據(jù)需要操作任務(wù)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的電氣單元的連續(xù)自動(dòng)控制。除傳統(tǒng)自動(dòng)采集系統(tǒng)的所有功能外，還可以接收和執(zhí)行源站、遠(yuǎn)程調(diào)度和當(dāng)?shù)睾笈_(tái)系統(tǒng)發(fā)布的電氣單元操作指令。國(guó)家電網(wǎng)公司在《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》(Q/GDW383-2009)中已將順序控制功能列為智能變電站的基本功能之一。《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)變電站程序控制功能要求:(1)滿足無(wú)人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求;(2)可接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、調(diào)度中心和本地自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)出的控制指令,經(jīng)安全校核正確后,自動(dòng)完成符合相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制;(3)應(yīng)具備自動(dòng)生成不同主接線和不同運(yùn)行方式下典型操作流程的功能;(4)應(yīng)具備投、退保護(hù)軟壓板功能;(5)應(yīng)具備急停功能;(6)可配備直觀圖形圖像界面,在站內(nèi)和遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)可視化操作。2順序控制方案順序控制通過(guò)程序來(lái)自動(dòng)執(zhí)行預(yù)先定義的操作序列,以期達(dá)到“一鍵式”操作的目的。在這個(gè)過(guò)程中操作序列存儲(chǔ)在操作票中,操作票中包括多步有先后順序的操作步驟,每一步包括防誤邏輯、操作內(nèi)容、操作后確認(rèn)邏輯等。根據(jù)順序控制操作票存放和執(zhí)行位置的不同,可以將順序控制分為集中式方案和分布式方案。集中式方案以站控層設(shè)備(順序控制服務(wù)器)為核心,分布式方案以間隔層裝置為核心。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同,順序控制又分為基于態(tài)轉(zhuǎn)換的順序控制和基于一體化五防操作票系統(tǒng)的順序控制。基于態(tài)轉(zhuǎn)換的順序控制是指預(yù)先設(shè)置間隔不同的運(yùn)行狀態(tài)(比如有運(yùn)行態(tài)、冷備用態(tài)、熱備用態(tài)、檢修態(tài))和態(tài)轉(zhuǎn)換的操作票,順序控制就是實(shí)現(xiàn)各個(gè)態(tài)之間的一鍵式轉(zhuǎn)換?；谝惑w化五防操作票系統(tǒng)的順序控制,就是在操作票的基礎(chǔ)上,將已經(jīng)模擬預(yù)演完成的操作票中能夠進(jìn)行遙控操作的操作項(xiàng)自動(dòng)執(zhí)行。目前,我國(guó)主要采用的變電站順序控制方案有以下幾種。2.1程序的控制功能在態(tài)轉(zhuǎn)換的順序控制方案中,后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)作為順序控制服務(wù)器需要完成設(shè)備操作前邏輯和操作后邏輯的定義、態(tài)的定義、票的定義、仿真和預(yù)演、程序化操作組合票(如大型倒閘操作)和其他在需要在后臺(tái)完成的程序化操作(如一系列二次壓板的投退操作)、存儲(chǔ)順序控制操作記錄及異常信息等功能。實(shí)現(xiàn)程序組合票(1)間隔內(nèi)程序化操作,執(zhí)行時(shí)只需點(diǎn)擊目標(biāo)態(tài),就可以調(diào)出從當(dāng)前態(tài)到目標(biāo)態(tài)轉(zhuǎn)換的票,然后直接執(zhí)行,無(wú)需預(yù)演。(2)對(duì)于跨間隔程序化操作,需要從已有的間隔內(nèi)程序化操作票中選擇合適的票,組合出需要的程序化操作組合票,須通過(guò)預(yù)演才能執(zhí)行。此方案的主要特點(diǎn)是需要預(yù)先設(shè)置態(tài)定義(如運(yùn)行態(tài)、冷備用態(tài)等)、順序控制操作票(如運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用操作票等)。由于所有的票都需要預(yù)先定義,工程制作和驗(yàn)收工作量相當(dāng)大。此方案對(duì)一次設(shè)備的要求比較高,要求其都應(yīng)可進(jìn)行遙控操作。2.2防系統(tǒng)開、預(yù)演、執(zhí)行流程在基于操作票的順序控制方案中,監(jiān)控系統(tǒng)作為順序控制服務(wù)器需要完成設(shè)備操作前邏輯和操作后邏輯的定義、一體化五防系統(tǒng)開票、一體化五防系統(tǒng)模擬預(yù)演、一體化五防系統(tǒng)支持電腦鑰匙、鎖具等功能。此方案所有操作滿足先開票,后預(yù)演,再執(zhí)行的流程。先開列操作票(可在操作票專家系統(tǒng)或一體化五防系統(tǒng)中),然后一體化五防系統(tǒng)中模擬預(yù)演,保證每一步操作都滿足五防邏輯,并形成程序化操作序列。后臺(tái)監(jiān)控操作(1)選中順序控制選項(xiàng)的操作,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行順序控制操作。操作前檢查操作前邏輯以判斷能否操作,操作完成要檢查操作后邏輯,以判斷操作是否結(jié)束。(2)未選中順序控制選項(xiàng),但是也可進(jìn)行后臺(tái)監(jiān)控遙控的操作,由運(yùn)行人員按照常規(guī)遙控進(jìn)行操作。操作前系統(tǒng)自動(dòng)檢查五防邏輯。(3)現(xiàn)場(chǎng)操作,傳到電腦鑰匙后到就地操作。此方案的主要特點(diǎn)順序控制不需要提前做典型票,節(jié)省了工程人員順序控制配置以及運(yùn)行人員驗(yàn)收程序化操作票的工作,符合先預(yù)演再操作的規(guī)程,只是將原來(lái)需要在后臺(tái)人工遙控的部分變成自動(dòng)執(zhí)行。2.3控制命令存儲(chǔ)位置基于態(tài)轉(zhuǎn)換的集中式方案,基本思路和基于態(tài)轉(zhuǎn)換的分布式方案相同,不同之處在于程序化操作票的存儲(chǔ)位置變?yōu)檎究貙又鳈C(jī),程序化操作票的執(zhí)行也是由站控層主機(jī)依次發(fā)出控制命令經(jīng)過(guò)測(cè)控裝置完成。2.4比較不同的方法(1)設(shè)備主體水管理方面集中式方案將操作票的存儲(chǔ)、執(zhí)行,操作邏輯的判斷、態(tài)的判斷均在某一臺(tái)站控層設(shè)備實(shí)現(xiàn)。集中式方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠,對(duì)目前的設(shè)備改動(dòng)以及運(yùn)行管理模式影響較小,并且對(duì)于規(guī)約沒(méi)有要求。分布式方案將操作票的存儲(chǔ)、執(zhí)行,操作邏輯的判斷、態(tài)的判斷均在間隔層IED裝置中實(shí)現(xiàn),其優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行快效率高,操作票存儲(chǔ)在IED可靠性高,其缺點(diǎn)是在220kV以上的變電站中的單間隔操作會(huì)涉及到多個(gè)IED,需要實(shí)行跨IED操作,對(duì)于跨IED的操作如何實(shí)現(xiàn),目前尚沒(méi)有被廣泛認(rèn)可的方案。(2)態(tài)轉(zhuǎn)換方案在順序控制發(fā)展的方向基于態(tài)轉(zhuǎn)換的順序控制,需要預(yù)先將所有的程序庫(kù)控制操作票制作完成,并進(jìn)行驗(yàn)證和存儲(chǔ)。在執(zhí)行過(guò)程中,根據(jù)初始態(tài)和目標(biāo)態(tài)將已經(jīng)制作完成的操作票調(diào)出然后順序執(zhí)行,各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換視為原子操作。態(tài)轉(zhuǎn)換方式不需要在操作的時(shí)候進(jìn)行開票和預(yù)演操作,操作效率高,并且可以在間隔層IED實(shí)現(xiàn)分布式的態(tài)轉(zhuǎn)換方案,是順序控制發(fā)展的方向。態(tài)轉(zhuǎn)換方案需要在投運(yùn)前,將各個(gè)間隔所有的運(yùn)行態(tài)定義完成,將態(tài)轉(zhuǎn)換之間的操作票定義完成,還要對(duì)于已經(jīng)定義的操作票進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)證,相比較而言,本方案的調(diào)試工作量較大?；谝惑w化五防操作票系統(tǒng)的方案,是從已經(jīng)模擬預(yù)演完成的操作票中,將配置為可進(jìn)行順序控制的操作項(xiàng),按照順序自動(dòng)遙控完成。此方案不需要預(yù)先設(shè)置各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)和操作票,而是在操作前開具操作票,這滿足先預(yù)演后執(zhí)行的操作規(guī)程,但操作的效率有所降低。此方案在操作票系統(tǒng)框架內(nèi),允許預(yù)存票和重載票,因此也支持各種預(yù)置的軟壓板程控操作?；谝惑w化五防操作票系統(tǒng)的方案只能在站控主機(jī)完成,不支持分布式的實(shí)現(xiàn)方式。基于一體化五防操作票系統(tǒng)的順序控制,特別適合于操作流程有可能變化的場(chǎng)合。本方案不需要提前做典型票,因此,節(jié)省了調(diào)試工作量,但同時(shí)增加了運(yùn)行人員的操作工作量。350主變特性和冗余mms網(wǎng)的構(gòu)建500kV練塘站作為上海電網(wǎng)第一座超高壓智能變電站,其全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)更有助于便捷、高效地實(shí)現(xiàn)變電站順序控制功能。500kV練塘站共有500、220和35kV等3個(gè)電壓等級(jí)。主變遠(yuǎn)景規(guī)模為6臺(tái),變電容量均為1000MVA(本期2臺(tái));500kV為1個(gè)半斷路器接線方式,500kV出線遠(yuǎn)景為10回(本期4回);220kV采用雙母線雙分段接線方式,220kV出線遠(yuǎn)景為24回(本期12回);35kV按主變單元采用單母線接線。練塘站內(nèi)二次設(shè)備間信息實(shí)時(shí)交互,依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn),由監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)構(gòu)建全站統(tǒng)一的冗余MMS網(wǎng),分為MMSA網(wǎng)和B網(wǎng),各網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)形式采用單光纖星型網(wǎng)。所有的二次設(shè)備,包括各電壓等級(jí)的保護(hù)設(shè)備、測(cè)控設(shè)備、故障錄波器、保護(hù)子站等,均以IEC61850通信規(guī)約接至MMS網(wǎng)。3.1練塘變的順序控制票練塘站監(jiān)控系統(tǒng)采用了CSC2000-V2型監(jiān)控系統(tǒng),負(fù)責(zé)站內(nèi)各二次設(shè)備MMS網(wǎng)的系統(tǒng)集成;練塘站防誤操作系統(tǒng)采用了JOYO五防系統(tǒng)。由于變電站站控層采用了五防系統(tǒng)與監(jiān)控后臺(tái)防誤功能的雙防誤系統(tǒng),兩系統(tǒng)之間相互通信,不便于在監(jiān)控中實(shí)現(xiàn)分布式程序操作。因此,練塘站采用了靈活性更好的基于操作票的集中式方案。根據(jù)《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》以及上海電網(wǎng)相關(guān)運(yùn)行操作規(guī)程的要求,500kV練塘站順序控制方案為:采用集中式態(tài)轉(zhuǎn)換的順序控制模式,支持運(yùn)行時(shí)的組合票操作。鑒于順序控制應(yīng)當(dāng)提升操作效率,練塘變對(duì)于經(jīng)常操作的內(nèi)容制作了順序控制票,包括:(1)對(duì)于500kV線路,要求熱備用態(tài)、開關(guān)線路檢修態(tài)2個(gè)態(tài)之間的順序控制操作;(2)對(duì)于220kV線路,要求熱備用態(tài)、開關(guān)線路檢修態(tài)2個(gè)態(tài)之間的順序控制操作;(3)對(duì)于主變,要求熱備用態(tài)、冷備用態(tài)、本體檢修態(tài)3個(gè)態(tài)之間的順序控制操作;(4)在運(yùn)行過(guò)程,通過(guò)臨時(shí)組合票,完成母線熱備用態(tài)和檢修態(tài)的順序控制操作。對(duì)五防系統(tǒng)的要求在于:(1)應(yīng)確保對(duì)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的支持,應(yīng)符合IEC61850一致性要求:以IEC61850客戶端方式從MMS網(wǎng)直接獲取開關(guān)刀閘位置信息,通過(guò)模擬IEC61850服務(wù)端,將解閉鎖信息以遙信方式送給監(jiān)控系統(tǒng);(2)五防系統(tǒng)閉鎖信息的發(fā)布應(yīng)當(dāng)實(shí)時(shí)迅捷,不能有停滯,應(yīng)滿足監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于五防邏輯判斷對(duì)實(shí)時(shí)性的要求;(3)五防系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)滿足IEC61850服務(wù)器和客戶端的雙網(wǎng)支持。練塘站的順序控制功能需要變電站監(jiān)控系統(tǒng)與五防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),如圖1所示。方案中,五防系統(tǒng)備有1臺(tái)五防服務(wù)器,位于監(jiān)控系統(tǒng)的MMS主控室交換機(jī)屏內(nèi),對(duì)于監(jiān)控后臺(tái)而言,將此視作一個(gè)實(shí)際的IED智能設(shè)備來(lái)處理,處理方式等同于MMS網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)裝置,因此需要五防系統(tǒng)提供自己的CID模型文件,將每一個(gè)需要給監(jiān)控后臺(tái)解閉鎖的開關(guān)或者刀閘設(shè)備的信息轉(zhuǎn)成一個(gè)個(gè)遙信量發(fā)至后臺(tái);在五防系統(tǒng)發(fā)送解閉鎖遙信的之前,需要從MMS網(wǎng)絡(luò)里采集需要的開關(guān)及刀閘位置,因此需要借助集成方的SCD工程文件,從中獲取所有五防系統(tǒng)需要用到的開關(guān)刀閘位置信息,此時(shí)這臺(tái)五防服務(wù)器與監(jiān)控后臺(tái)處于同一等級(jí),相當(dāng)于監(jiān)控層的設(shè)備采集間隔層的信息為自己判斷五防條件所用。3.2工程實(shí)施階段在原方案中,練塘站順序控制功能要求完成500kV線路、220kV線路熱備用態(tài)、開關(guān)線路檢修態(tài)2個(gè)態(tài)之間的順序控制操作以及主變熱備用態(tài)、冷備用態(tài)、本體檢修態(tài)3個(gè)態(tài)之間的順序控制操作,在工程實(shí)施階段,充分考慮了練塘站運(yùn)行操作規(guī)程以及練塘站監(jiān)控系統(tǒng)功能特點(diǎn),對(duì)原方案進(jìn)行相應(yīng)修改。(1)線路順序控制由于本站并未采用軟壓板的設(shè)計(jì),但電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程中要求線路由熱備用轉(zhuǎn)至檢修時(shí),需要運(yùn)行人員分步對(duì)繼電保護(hù)屏柜上的出口壓板及功能壓板進(jìn)行操作,所以原方案的線路順序控制無(wú)法連續(xù)執(zhí)行。因此,將原方案的500kV線路、220kV線路熱備用態(tài)、開關(guān)線路檢修態(tài)這2態(tài)之間的順序控制操作改成500kV母線運(yùn)行態(tài)(如圖2所示)、檢修態(tài)(如圖3所示)2個(gè)態(tài)之間的順序控制操作以及220kV線路倒母線操作(如圖4所示)。原有主變間隔順序控制方案不變。(2)熱備用狀態(tài)的增加由于本站在斷路器合閘功能上進(jìn)行了無(wú)壓合閘、同期合閘操作的區(qū)分,因此運(yùn)行人員在對(duì)I母?jìng)?cè)斷路器(5011、5021等)和II母?jìng)?cè)斷路器(5012、5023等)進(jìn)行合閘操作時(shí),需要根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前拓?fù)淝闆r進(jìn)行人工選擇,將導(dǎo)致母線從檢修態(tài)到熱備用態(tài)后無(wú)法完成程序控制。因此,在上述方案中增加了500kV母線的熱備用(如圖5所示),使500kV母線的的順序控制狀態(tài)增加為3個(gè)。控制狀態(tài)的增加使運(yùn)行人員在進(jìn)行順序控制時(shí)有個(gè)更大的選擇余地。最終,500kV練塘站采用的順序控制方案中設(shè)備狀態(tài)的定義如表1所示。450系統(tǒng)控制功能本文以500kVI母的運(yùn)行態(tài)與檢修態(tài)之間的順序控制操作為例,說(shuō)明程序控制功能的實(shí)施步驟。500kVI母由運(yùn)行態(tài)到檢修態(tài)的操作次序如表2所示。其中,500kVI母處于檢修態(tài)時(shí),所有靠近I母的斷路器即5011、5021、5041、5052、5081、5091及其兩邊的隔離閘刀全分,母線接地刀5117,5127,5137,5147全合;500kVI母處于冷備用時(shí),上述6個(gè)開關(guān)以及兩邊刀閘全分,I母接地刀全分,本狀態(tài)在程序控制中并為單獨(dú)列出;500kVI母處于熱備用態(tài)時(shí),上述6個(gè)開關(guān)還是分著的,兩邊刀閘全合,I母接地刀全分;運(yùn)行態(tài)時(shí),就是熱備用的基礎(chǔ)上開關(guān)全合。在監(jiān)控后臺(tái)畫面有3個(gè)態(tài)的光字牌,滿足上述三態(tài)的初始態(tài)條件時(shí),光字牌會(huì)變紅,表示當(dāng)前所處態(tài),僅僅3個(gè)態(tài)有其一滿足時(shí),才可以進(jìn)行程序控制切換到其他態(tài),否則監(jiān)控后臺(tái)會(huì)給出提示,并禁止操作。在程序控制過(guò)程中,發(fā)生問(wèn)題時(shí),可以提醒或者直接停止操作;在操作中也可以通過(guò)畫面上的停止操作按鈕實(shí)現(xiàn)順序控制的急停操作。上述操作內(nèi)容的執(zhí)行需要五防系統(tǒng)中存在相同的順控票,同為22步,不能有任何差異,按照相同的順序解鎖。比如第1步“拉開泗塘線5011開關(guān)”,在五防機(jī)上進(jìn)行預(yù)演之后,五防系統(tǒng)判斷可以操作之后會(huì)通過(guò)MMS網(wǎng)絡(luò)以遙信的方式發(fā)送5011開關(guān)的解鎖遙信,監(jiān)控系統(tǒng)在收到此遙信之后才會(huì)進(jìn)行遙控前防誤閉鎖判斷,否則不可進(jìn)行遙控。在監(jiān)控五防通過(guò)之后,監(jiān)控后臺(tái)直接向測(cè)控裝置發(fā)送遙控命令,在實(shí)際一次設(shè)備5011開關(guān)動(dòng)作之后,掛在MMS網(wǎng)絡(luò)的五防服務(wù)器會(huì)采集實(shí)際