李鑫婧，王哲，楊俊

(國網(wǎng)湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙410015)

智能調(diào)度的設(shè)備可視化及遠(yuǎn)方操作分析

Analysis of visualized equipment and remote operation for smart power grid dispatching

李鑫婧，王哲，楊俊

(國網(wǎng)湖南省電力公司長沙供電分公司，湖南長沙410015)

隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，變電站數(shù)量迅速增加，有效提高調(diào)度端運(yùn)行維護(hù)效率及突發(fā)事件的應(yīng)急能力成為當(dāng)務(wù)之急。文章結(jié)合變電站監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)二次系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，就遠(yuǎn)方智能調(diào)度操作的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了研究，并就防誤及雙信息確認(rèn)等關(guān)鍵技術(shù)問題提出了解決方案。

智能調(diào)度，遠(yuǎn)方操作，雙信息確認(rèn)

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，如何進(jìn)一步有效提高設(shè)備運(yùn)行維護(hù)效率及突發(fā)事件的應(yīng)急能力，已成為電力調(diào)度行業(yè)面臨的一項(xiàng)新課題。傳統(tǒng)方式一般只能對(duì)單個(gè)斷路器 (或隔離開關(guān))進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控操作，操作效率低下。如何高效、可靠地對(duì)電網(wǎng)一、二次設(shè)備開展全方位的調(diào)度遠(yuǎn)方操作，充分提高電網(wǎng)設(shè)備性能和運(yùn)行效率，成為提高電網(wǎng)調(diào)度智能化水平的一項(xiàng)重要任務(wù)，智能調(diào)度日益成為當(dāng)前電網(wǎng)新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向〔1〕。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

調(diào)度遠(yuǎn)方操作一般覆蓋調(diào)控主站、變電站和數(shù)據(jù)傳輸通道三部分內(nèi)容。采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)作為調(diào)控主站和變電站之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。目前，變電站一般采用DL/T634.5104規(guī)約 (以下稱104規(guī)約)實(shí)現(xiàn)與調(diào)度端的 “三遙”(遙控、遙信、遙測(cè))通信，對(duì)站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、開關(guān)量信息、保護(hù)信號(hào)、電流電壓數(shù)據(jù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，并通過對(duì)斷路器的遙控操作，實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)方分合，以及電網(wǎng)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。其體系架構(gòu)如圖1所示〔2〕。

當(dāng)需要對(duì)變電站進(jìn)行綜合倒閘操作，如將設(shè)備由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用 (檢修)，涉及對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、保護(hù)功能投退的一系列操作，受現(xiàn)場技術(shù)條件限制，仍需依靠現(xiàn)場運(yùn)行人員實(shí)地進(jìn)行，依據(jù)調(diào)度指令逐項(xiàng)執(zhí)行，難以發(fā)揮調(diào)控遠(yuǎn)程一體化操作優(yōu)勢(shì)。

圖1 調(diào)度遠(yuǎn)方操作體系架構(gòu)

2 實(shí)施方案

2.1 實(shí)現(xiàn)模式

為進(jìn)一步提高調(diào)度智能化操作水平，一個(gè)可行的思路是在具備條件的變電站 (隔離開關(guān)需具備電操機(jī)構(gòu)、保護(hù)裝置內(nèi)相關(guān)軟壓板可作為遙信點(diǎn)上傳)對(duì)相關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)及保護(hù)設(shè)備進(jìn)行程序升級(jí)〔3〕:

1)采用遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的遙控業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置功能軟壓板遠(yuǎn)方投退操作。

2)采用程序化順序控制倒閘程序，僅需通過單一操作指令，實(shí)現(xiàn)斷路器由一種狀態(tài)倒換為另一種狀態(tài)。

2.2 技術(shù)要點(diǎn)

1)操作位置實(shí)現(xiàn) “雙信息確認(rèn)”。依據(jù)規(guī)程要求，繼電保護(hù)遠(yuǎn)方操作后應(yīng)有2個(gè)及以上的指示，且所有的指示均已同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，才能確認(rèn)該設(shè)備已操作到位〔2〕。遠(yuǎn)方操作必須滿足該項(xiàng)要求。本方案通過監(jiān)控端操作畫面圖形及遙信指示，以及現(xiàn)場裝置內(nèi)相關(guān)功能充電狀態(tài)指示的上傳，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作位置信號(hào)的 “雙確認(rèn)”要求。

2)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方程序化操作調(diào)度可視化，提高一次設(shè)備操作可控性。常規(guī)調(diào)度端程序化操作通過一鍵式操作，通過遠(yuǎn)方遙控命令，調(diào)取變電站端就地程序化順控邏輯，經(jīng)五防邏輯判斷無誤后，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方程序化順控操作〔4〕。當(dāng)操作中出現(xiàn)問題無法繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，由于調(diào)度端無法實(shí)時(shí)監(jiān)視操作過程中操作指令執(zhí)行情況，故障必須依賴現(xiàn)場人員進(jìn)行查找和定位。本方案在實(shí)施設(shè)備的程序化操作的同時(shí)，將數(shù)控執(zhí)行過程中已經(jīng)執(zhí)行的步驟數(shù)、是否成功、失敗原因等以標(biāo)志信息的形式上送到主站，當(dāng)操作過程中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，調(diào)度端可迅速準(zhǔn)確定位，排除故障點(diǎn)〔5〕。同時(shí)可上傳順控票和操作日志，使得遠(yuǎn)方主站任何時(shí)刻都可調(diào)閱站內(nèi)所有的順控票及日志記錄，做到對(duì)站內(nèi)順控信息了如指掌，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方程序化操作的調(diào)度可視化，可極大提高調(diào)度端程序化操作執(zhí)行效率。

3 具體實(shí)例

以長沙110 kV譚石變電站為試點(diǎn)。目前長沙電網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)信息子站通過遠(yuǎn)動(dòng)管理機(jī)或調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)以“104規(guī)約”接入到遠(yuǎn)動(dòng)信息主站。為實(shí)現(xiàn)調(diào)度端遠(yuǎn)方程序化操作，首先應(yīng)在變電站端完善相關(guān)順序控制操作邏輯，調(diào)度端通過遠(yuǎn)方遙控命令，調(diào)取變電站端就地順控邏輯，從而順利實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方程序化順控操作。另一方面，結(jié)合當(dāng)前設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況，基于遠(yuǎn)動(dòng)信息子站模式，將保護(hù)軟壓板作為遙控對(duì)象，通過遠(yuǎn)動(dòng) “104規(guī)約”實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方投退，并判斷、監(jiān)視其狀態(tài)。

3.1 保護(hù)遠(yuǎn)方操作改造

對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改、配置，增加繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置軟壓板遙控、遙信信息量。修改遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫前應(yīng)進(jìn)行備份，修改完畢所有的組態(tài)、配置文件需要與備份文件進(jìn)行核對(duì)無誤。數(shù)據(jù)庫加工完成后，對(duì)后臺(tái)機(jī)及遠(yuǎn)方監(jiān)控畫面進(jìn)行完善，加入相關(guān)重合閘以及備自投功能壓板投退畫面。

1)對(duì)于重合閘 (備自投)軟壓板的遠(yuǎn)方操作，應(yīng)在間隔圖中設(shè)置重合閘 (備自投)功能軟壓板及對(duì)應(yīng)的第2個(gè)確認(rèn)信號(hào) “重合閘 (備自投)充電完成” 信號(hào)，軟壓板具備 “投入” 和 “退出”2種狀態(tài)，“重合閘 (備自投)充電完成”狀態(tài)指示具有 “已充電”和 “未充電”2種狀態(tài)。

2)對(duì)于除重合閘、備自投外的功能軟壓板的遠(yuǎn)方操作，應(yīng)在間隔圖中設(shè)置保護(hù)裝置功能軟壓板及對(duì)應(yīng)的第2個(gè)確認(rèn)信號(hào)，軟壓板具備 “投入”和 “退出”2種狀態(tài)，第2個(gè)確認(rèn)信號(hào)具備 “功能投入”和 “功能退出”2種狀態(tài)。

3.2 程序化操作改造

要實(shí)現(xiàn)線路或間隔的程序化操作，首先需要確定對(duì)象的所有運(yùn)行狀態(tài)，然后根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，配置順控票。以110 kV出線為例，該線路共有運(yùn)行 (R)、熱備用 (W)、冷備用 (C)、檢修 (S)4種狀態(tài)，因此各個(gè)狀態(tài)間的切換可以有12種操作:R→W，R→W→C，R→W→C→S，W→C，W→C→S，C→S，W→R，C→W→R，S→C→W→R，C→W，S→C→W，S→C。分別對(duì)應(yīng)著12個(gè)順控票，包含了從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的所有操作指令。負(fù)責(zé)程序化控制執(zhí)行的遠(yuǎn)動(dòng)裝置接收到從本地后臺(tái)監(jiān)控或者遠(yuǎn)方主站發(fā)來的順控啟動(dòng)指令后，根據(jù)具體的順控指令及當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)調(diào)出對(duì)應(yīng)的順控票配置文件，讀取文件中每一步操作步驟內(nèi)容，依次向站內(nèi)保護(hù)測(cè)控裝置發(fā)出遙控指令，直到該票中所有步驟執(zhí)行完成。程序化操作邏輯如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)方程序化操作邏輯

采用程序化控制首要考慮的是操作的可靠性，遠(yuǎn)動(dòng)裝置通過如下手段保證順控操作平穩(wěn)順利的執(zhí)行:

1)后臺(tái)在定義完順控票后，使用帶校驗(yàn)的內(nèi)部通信規(guī)約將票傳輸?shù)竭h(yuǎn)動(dòng)裝置中，遠(yuǎn)動(dòng)在收到后需要重新檢驗(yàn)語法及數(shù)據(jù)對(duì)象，保證兩地順控邏輯嚴(yán)格一致；2)順控票在執(zhí)行過程中，只有當(dāng)前一步操作成功，才能進(jìn)行下一步操作；

3)每步操作前，都要判別預(yù)先在順控票中所定義的該步操作的五防條件邏輯或其他條件是否得到滿足，只有滿足方可開始該步操作；

4)執(zhí)行完成后還要判斷該步執(zhí)行的結(jié)果邏輯是否正確，并將每一步執(zhí)行成功或失敗的過程信息送到本地監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方主站，供值班員參考；

5)對(duì)于諸如刀閘等機(jī)構(gòu)執(zhí)行較慢的一次設(shè)備，所在步驟可設(shè)置較長的超時(shí)等待時(shí)間，超過等待時(shí)間仍未成功，則判該步驟操作失敗；

6)提供了順控急停和暫停功能，為了防止誤發(fā)順控命令或者順控執(zhí)行過程中出現(xiàn)其他意外情況，值班員可以緊急叫停執(zhí)行中的順控操作。

4 效果檢查

經(jīng)在110 kV譚石變電站現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證，保護(hù)重合閘及備自投功能壓板遠(yuǎn)方投退無誤，壓板投入退出信號(hào)、相關(guān)充電狀態(tài)信號(hào)均順利上傳至遠(yuǎn)方。遠(yuǎn)方可順利實(shí)現(xiàn)主變由運(yùn)行至熱備用，110 kV斷路器由運(yùn)行至檢修任意狀態(tài)的轉(zhuǎn)換操作。全部測(cè)試經(jīng)調(diào)度端驗(yàn)收合格。

5 結(jié)束語

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的推廣和智能變電站的全面建設(shè)，變電站程序化操作等高級(jí)應(yīng)用功能逐步成熟，并日漸成為電網(wǎng)新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，將程序化操作、遠(yuǎn)方壓板投退等智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能在調(diào)度端實(shí)現(xiàn)可視化，使調(diào)度值班人員可直接進(jìn)行上述高級(jí)應(yīng)用，將極大地提升電網(wǎng)調(diào)度工作效率及突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，減輕現(xiàn)場運(yùn)維人員工作壓力、縮短工作時(shí)間，為調(diào)度操作實(shí)現(xiàn)智能化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

〔1〕廖鵬，林少華，易仕敏，等.適應(yīng)電網(wǎng)快速發(fā)展的調(diào)度遠(yuǎn)方操作研究 〔J〕.廣東電力，2013，26(4):39-42.

〔2〕國家電網(wǎng)公司.繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置遠(yuǎn)方操作技術(shù)規(guī)范〔Z〕.2015.

〔3〕黃立文，蔣傳文，劉海洋.電網(wǎng)繼電保護(hù)遠(yuǎn)方操作的工程應(yīng)用 〔J〕.江蘇科技信息，2015(19):59-60.

〔4〕馮宗琮.變電站自動(dòng)化改造中的五防與遙控 〔J〕.電工技術(shù)，2010(10):26-27.

〔5〕丁泉.變電站程序化操作及遠(yuǎn)東裝置執(zhí)行 〔J〕.電力自動(dòng)化設(shè)備，2007，27(8):119-121.

TM734

B

1008-0198(2016)04-0033-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.008

2015-10-13

國家電網(wǎng)湖南省電力公司群眾性科技創(chuàng)新項(xiàng)目 (5216A115000D)