徐康 李浩澤

摘要：目前變電站電氣設(shè)備的倒閘操作復(fù)雜，傳統(tǒng)倒閘操作模式已無法滿足電網(wǎng)發(fā)展需求。智能變電站一鍵順控技術(shù)的應(yīng)用，既能有效解決智能變電站傳統(tǒng)操作方式中存在的問題與不足，又可以自動(dòng)核對(duì)站內(nèi)當(dāng)前運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，大大提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的有效性和準(zhǔn)確性。本文介紹了一鍵順控系統(tǒng)的基本架構(gòu)、姿態(tài)感知系統(tǒng)的核心技術(shù)，并通過實(shí)際案例，闡述了基于姿態(tài)感知系統(tǒng)的一鍵順控技術(shù)具體應(yīng)用案例。

關(guān)鍵詞：一鍵順控;雙確認(rèn);姿態(tài)傳感器;接收裝置

引言：近十年來，電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)歷了高速發(fā)展，一線生產(chǎn)任務(wù)日益繁重，傳統(tǒng)倒閘操作需要依靠人工完成，操作風(fēng)險(xiǎn)大，導(dǎo)致操作票填寫錯(cuò)誤或走錯(cuò)間隔而引起誤操作。一種基于姿態(tài)傳感系統(tǒng)的變電站一鍵順控技術(shù)徹底解決了此問題，真正實(shí)現(xiàn)了倒閘操作由傳統(tǒng)的人工操作向計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程操作的重大轉(zhuǎn)變，有效減少了運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度，提高了變電站倒閘操作工作效率。

1一鍵順控系統(tǒng)架構(gòu)

一鍵順控是智能變電站倒閘操作的一種操作模式，具有操作項(xiàng)目軟件預(yù)制、操作任務(wù)模塊式搭建、設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)判別、防誤聯(lián)鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動(dòng)、操作過程自動(dòng)順序執(zhí)行功能[1]。

在變電站部署監(jiān)控主機(jī)、獨(dú)立智能防誤主機(jī)和Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，獨(dú)立智能防誤主機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置防誤邏輯實(shí)現(xiàn)雙套防誤校核，Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)為調(diào)控機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)方一鍵順控提供通道。監(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)站內(nèi)數(shù)據(jù)的采集、處理，應(yīng)具備站內(nèi)設(shè)備的一鍵順控、防誤閉鎖、運(yùn)行監(jiān)視、操作與控制等功能，通過站控層網(wǎng)絡(luò)采集變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，下發(fā)控制信息。監(jiān)控主機(jī)與Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)通信，傳輸一鍵順控?cái)?shù)據(jù)。Ⅰ區(qū)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)具備數(shù)據(jù)采集、處理、遠(yuǎn)傳等基本功能，還具備單點(diǎn)遙控和一鍵順控指令轉(zhuǎn)發(fā)、執(zhí)行結(jié)果上送等功能。

2姿態(tài)感知系統(tǒng)

姿態(tài)傳感系統(tǒng)由姿態(tài)傳感器和接收裝置組成，通過姿態(tài)傳感器監(jiān)測(cè)傳感器本體所處部件的位置角度情況，運(yùn)用一定的解算算法，計(jì)算出隔離開關(guān)本體的旋轉(zhuǎn)角度和變化情況，從而判斷隔離開關(guān)分合位置狀態(tài)，輸出判別結(jié)論至上層網(wǎng)絡(luò)，輔助完成一鍵順控操作。姿態(tài)傳感系統(tǒng)在隔離開關(guān)動(dòng)作時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確判別分合閘狀態(tài)，并給出分閘到位、合閘到位、分閘異?；蚝祥l異常之一的遙信信號(hào)。

2.1隔離開關(guān)“雙確認(rèn)”技術(shù)

設(shè)備操作后的位置檢查應(yīng)以設(shè)備各相實(shí)際位置為準(zhǔn)，無法看到實(shí)際位置時(shí)，應(yīng)采用間接方法，且至少有兩個(gè)非同樣原理或非同源的指示同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化、所有已確定指示均同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化才能判定分合閘是否到位[2]。本文通過加裝姿態(tài)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)設(shè)備分合閘位置監(jiān)測(cè)，與傳統(tǒng)輔助開關(guān)接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)設(shè)備分合閘位置判斷的方式形成非同源的分合閘位置指示，構(gòu)成隔離開關(guān)分合閘位置的“雙確認(rèn)”判據(jù)，采用有線通訊方式將隔離開關(guān)位置檢測(cè)信息傳輸至接收裝置，為實(shí)現(xiàn)變電站隔離開關(guān)“一鍵順控”操作提供安全保障。

2.2姿態(tài)傳感器

姿態(tài)傳感系統(tǒng)采用陀螺儀原理，從三個(gè)方位軸解算出隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)時(shí)姿態(tài)角度，三個(gè)方位軸測(cè)出來的角度分別為俯仰角（Pitch）、航向角（Yaw）和翻滾角（Roll）[3]。姿態(tài)傳感器在隔離開關(guān)上安裝后應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定分閘到位為0°，操作隔離開關(guān)n次（n≥3），測(cè)量分閘到位與合閘到位之間的角度值θi，求平均取得分合閘之間角度值，稱為額定值θ，θ=1/nΣθi，設(shè)置分閘到位判別閾值α，合閘到位判別閾值β，標(biāo)定后，姿態(tài)傳感器應(yīng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

2.3接收裝置

接收裝置是基于姿態(tài)傳感器的隔離開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)站，用于采集姿態(tài)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行初步的分析判斷后將相關(guān)數(shù)據(jù)按照約定的通訊規(guī)約上傳至上層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。本文選擇了平高電氣SM-916型姿態(tài)傳感器信號(hào)接收裝置，每個(gè)接收裝置最多可接入12臺(tái)姿態(tài)傳感器，該套裝置可將每相刀閘輸出分合狀態(tài)信號(hào)、刀閘機(jī)構(gòu)角度和機(jī)構(gòu)分合時(shí)間通過光纜以IEC61850通信方式上傳至站控層交換機(jī)。接收裝置裝置輸出20個(gè)硬接點(diǎn)，具有硬接點(diǎn)輸出及網(wǎng)絡(luò)接口輸出能力。

3.1000kV橫山開關(guān)站應(yīng)用實(shí)例

1000kV橫山開關(guān)站于2017年投入運(yùn)行，1000kV部分采用一個(gè)半接線方式，目前建設(shè)規(guī)模為2個(gè)完整串和一個(gè)半串，共8臺(tái)斷路器，四條出線。

姿態(tài)傳感器接收裝置將數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理后通過光纜送至1000kV 1號(hào)繼電器室新安裝的光交換機(jī)，光交換機(jī)通過網(wǎng)線接至站控層交換機(jī)，將隔離刀閘分合數(shù)據(jù)送至站控層網(wǎng)絡(luò)，順控主機(jī)從站控層網(wǎng)絡(luò)接入相關(guān)信號(hào)進(jìn)行位置雙確認(rèn)。第二串T0211、T0212、T0221、T0222、T0231、T0232刀閘采用在刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)加裝姿態(tài)傳感器的方式獲取刀閘位置的“第二判據(jù)”。6相隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)，每相機(jī)構(gòu)內(nèi)配置一只姿態(tài)傳感器，共6只姿態(tài)傳感器。同時(shí)配置一臺(tái)姿態(tài)傳感器接收裝置，此裝置安裝于就地智能控制柜內(nèi)，落地安裝于電纜溝。本體機(jī)構(gòu)箱至就地匯控柜電纜敷設(shè)，GIS就地控制柜至后臺(tái)光纜敷設(shè)。通過一鍵順控操作，由一鍵順控主機(jī)按順序自動(dòng)完成設(shè)備的控制操作，一次性完成多項(xiàng)變電站設(shè)備操作任務(wù)，實(shí)現(xiàn)1000kV各間隔“運(yùn)行、熱備用、冷備用”三種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換操作以及1000kV母線電壓互感器二次空開的順控操作。

4.結(jié)論

一鍵順控技術(shù)在國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)交流特高壓一鍵順控送電操作，隔離開關(guān)“雙確認(rèn)”應(yīng)用了姿態(tài)傳感器模式，提高了人身安全性和倒閘操作正確性，同時(shí)，相較于傳統(tǒng)倒閘操作節(jié)省了50%的時(shí)間，極大地提高了操作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉慧，黃凱，王宇飛.變電站一鍵順控改造技術(shù)的試點(diǎn)研究[J].河南科技，2020（14）：122-124.

[2]《Q/GDW1799.1-2013國(guó)家電網(wǎng)公司電力電力安全工作規(guī)程變電部分》.

[3]田成鳳.智能變電站相關(guān)技術(shù)研究及應(yīng)用[D].天津：天津大學(xué)，2010.