江西电力•2049
曹文辉，吴鹏，张洁，高元海，郭小蓉
(中国电建集团江西省电力设计院有限公司，江西南昌330096)
摘要：近年来随着电网建设的加快推进，变电站建设取得了长足的进步，然而电网公司倒闸操作面临一系列的挑 战，操作环节复杂，效率低下；人工完成，存在误操作风险；往返无人值守变电站，成本高、难度大。变电站数量剧
增，导致运行人员减少与运行压力增大之间的矛盾日益突出，顺序控制操作模式在以上背景因素下应运而生，在详
解《变电站一键顺控改造技术规范》基础上、结合其他省份在顺控操作实施中的经验，以某500kV变电站为例提出 江西典型变电站一键顺控操作实施方案，可为后续工程一键顺控设计提供借鉴，提升工程设计水平。
中图分类号:TM734文献标志码:B文章编号:1006-348X(2019)10-0015-05
0引言
智能变电站的一键顺控是指，智能变电站的高级应用功能中利用智能变电站站的顺控功能，将变电站的常见操作根据一定的五防逻辑在智能变电站的监控后台上编制成操作模块按钮，操作人员在操作时不需要编制内容复杂的操作票，只需要根据操作任务名称调用“一键顺控”按钮对应的操作票进行操作即可完成目的操作。近年来随着电网建设的加快，变电站建设取得了长足的进步然而电网公司倒闸操作面临一系列的挑战，一键顺控操作作为当前一种智能变电运检技术正在全国范围内火热推广，一千多座变电站已经或正在实施顺控改造。一键顺控操作是先进的倒闸操作模式，可实现操作票预制、操作任务生成、设备状态自动判别、防误联锁智能校核、操作步骤一键启动、操作过程自动顺序执行等智能化应用，在保障操作安全的前提下，可有效减少操作和停电时间，降低经济损失和对生产生活造成的不便，还能够有效降低倒闸操作误操作的概率，从而降低电网事故率，防止大面积停电，避免造成恶劣的社会负面效应。针对目前国内变电站现状，国家电网公司制定了《智能变电站顺序控制技术导则》和国网运检部《变电站一键顺控改造技术规范(试行)》，规范要求在变电站部署监控主机、独立智能防误主机，独立智能防误主机与监控系统内置防误逻辑实现双套防误校核，即要求防误系统实 现帧控防误功能。本文在在详细解读《变电站一键顺控改造技术规范》的基础上，结合其他省份在顺控操作实施中的经验，提出江西典型变电站一键®控操作实施方案，该方案拟设置一台独立智能防误主机，为_键顺控监控系统主机提供防误逻辑校核，视现场防误系统运行状况可同步进行改造、升级，同时可增加地线及网门状态采集、GIS设备验电闭锁、断路器位置确认采用“位置遥信+三相带电显示器遥信”判据、隔离开关视频比对双确认方式等功能，本文结合新建变电站及已建变电站对一键顺控设计和改造方案展开讨论，对今后一段时间江西省一键顺控建设工作的开展大有裨益。
1一键顺控系统构成及原理
1.1系统架构
在变电站部署监控主机、独立智能防误主机和I区运检网关机，独立智能防误主机与监控系统内置防误逻辑实现双套防误校核，I区运检网关机为远方一键顺控提供通道呵。图1所示为变电站一键顺控系统构架图。
收稿日期:2019-06-12
基金项目：中国电建集团江西省电力设计院有限公司《典型变电站一键顺控相关技术研究》课题资助项目
作者简介：曹文辉(1984)，男，硕士，研究方向为变电站电气设计，分布式电源并网的优化运行，新能源技术等。
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电网技术O[gridtechnology
刀闸状态的确认是一键顺控的前提，智能图像系统可有效实现刀闸状态检测，满足顺控第二判据要求。图2为一键顺控系统功能图。
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图2视频比对双确认方式顺控系统功能图一键顺控操作票与远方程序化控制操作票共用一套一二次混合票。一键顺控操作票和一体化五防逻辑制作采用图形化配置界面，支持间隔复制。按照规范要求，在变电站部署监控主机、独立智能防误主机，独立智能防误主机与监控系统内置防误逻辑实现双套防误校核，即要求防误系统实现顺控防误功能。图3为某变电站一键顺控操作系统界面图。
图3顺控操作系统界面图
1.2顺控系统配置
本文推荐采用视频比对双确认方式实现一键顺控系统功能，根据技术需要，需配置如下装置：智能防误主机一台：新增一台智能防误主机、或在原有常规防误系统基础上升级改造，通过双网冗余接入站控层网络，并与顺控监控主机实现信息交互，从顺控监控主机获取全站设备状态，为顺控监控主机提供一键顺控防误逻辑校核。
防误系统一套（可选）：实现变电站常规防误操作闭锁功能。同时改造原有主控系统，实现对地线、网门的状态采集。
高压带电显示器（可选）：监测安装所在间隔的三相带电情况，可将线路间隔带电情况通过遥信的方式发送至变电站测控装置，同时具备与防误系统电脑钥匙的接口，实现就地操作模式下的验电闭锁需要。
隔离开关双确认装置：通过在隔离开关旁加装摄像机，可实时将隔离开关分合位置信息通过双确认接收装置上送至变电站测控装置，形成隔离开关分合闸位置的第二判据。
1.3顺控系统工作原理
1.3.1智能防误主机工作原理
一键顺控操作指令由变电站顺控监控主机发起，智能防误主机从监控主机获取全站设备状态，参与一
键顺控操作过程中模拟预演及指令执行两个环节的防误校核功能叫详见图4）。
图4防误校核流程图
变电站监控主机发起顺控操作指令，在一次接线图上选择相应设备，生成一键顺控操作票，并通过站控层网络将_键顺控操作票指令传递至智能防误主机。
智能防误主机收到一键顺控操作票指令后，根据指令报文获取设备信息，形成防误校核序列。在执行模拟预演时，智能防误主机根据监控主机的模拟预演指令执行操作票全过程防误校核，并将校核结果返回至监控主机；监控主机发一键顺控操作执行指令时，智能防误主机对监控主机发送的每步控制指令进行
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单步防误校核，并将校验结果返回至监控主机。
模拟预演及指令执行过程中，若防误逻辑校核不通过，智能防误主机发送否定报文信息至监控主机，终止当前操作叫
1.3.2常规防误系统原理及操作流程
对变电站原有防误系统软件进行升级，实现对带状态地线锁、带状态网门锁的兼容。
通过在系统软件中预先根据一次接线图与运行规则编写操作逻辑，并将其固化在智能防误工控机和系统软件中。
防澳子系统操作沆程
图5防误子系统操作流程图
运行人员可根据需要操作的内容，在图形操作票专家系统软件中对一次操作设备进行模拟试操作，五防主机根据已有的专家系统对•每项操作进行智能判断，若操作正确符合“五防”操作规则，则允许进行下一步操作；若操作错误不符合“五防”操作规则侧显示衞馨作项的设备名称及编号并通过语音提示错误操作类型，提示运行人员进行更正，让运行人员及时了解现场设备的情况。模拟试操作结束后，通过通讯适配器将正确的操作内容传送到电脑钥匙中，然后运行人员使用电脑钥匙到现场进行开锁及倒闸操作，如图5所示。
倒闸操作时，电脑钥匙自动显示当前倒闸操作项目，运行人员将电脑钥匙插入相应的防误锁具内，通过其编码头检测操作对象是否正确。若正确，电脑钥匙用语音发岀允许操作命令，同时开放其闭锁回路或机构，这时可以进行倒闸操作。若走错间隔或误操作，电脑钥匙用语音发出错误警告，提醒运行人员错误操作的类型，并在液晶显示器屏上显示当前错误操作设备的编号及应操作设备编号，达到强制闭锁的目的，运行人员在得到可靠安全保障的同时又接受良好的培训，并体现了“第二监护人”的作用。操作结束后，由电脑钥匙自动存贮倒闸操作信息，然后通过通讯适配器回传更新五防主机上一次设备的显示状态。
1.3.3带状态地线锁操作流程及工作原理
在操作过程中，如有接地线挂接操作，运行人员持电脑钥匙至对应地线桩，读取地线桩码片，通过电脑钥匙编码头检测所操作的地线桩是否正确。若正确，电脑钥匙用语音发出允许操作命令，同时开放地线桩闭锁机构，这时可以进行地线挂接操作。地线挂接完成后，地线锁结合接地桩对接地线进行闭锁，同时电脑钥匙可以读取地线已挂接状态码，实现地线已挂接状态的采集。若走错接地桩位置，读取接地桩码片时，电脑钥匙用语音发出错误警告，并在液晶显示器屏上显示当前错误操作设备的编号及应操作设备编号，达到强制闭锁的目的。
进行接地线拆除操作时，运行人员持电脑钥匙至对应地线挂接点，读取地线锁码片，实现接地线从地
线桩上解锁。将接地线拆除后，电脑钥匙读取地线已拆除状态码，实现地线已拆除状态的采集，如图6所示。
操作结束后，电脑钥匙自动存贮地线挂接/拆除操作信息，然后通过通讯适配器回传更新五防主机内接地线状态。更新后的接地线状态可发送至智能防误主机，作为一键顺控操作的逻辑判据。
图6地线操作流程原理图
1.3.4带状态网门锁操作工作原理
在操作过程中，如有网门开门操作，运行人员持电脑钥匙至对应间隔，读取网门锁码片，通过电脑钥匙编码头检测所操作的网门是否正确。若正确，电脑钥匙用语音
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电网技术o GRID technology
发岀允许操作命令，同时开放网门锁闭锁机构，打开网门锁，同时电脑钥匙读取网门锁开锁状态码，实现网门锁开锁状态采集。这时可以进行开门操作，开门后电脑钥匙读取网门开门状态码，实现网门刑】状态采集。
进行网门关门操作时，运行人员将网门关闭，读取网门关门状态码，实现网门关门状态采集。此时可进行网门锁闭锁操作，同时用电脑钥匙读取网门锁闭锁状态码，实现网门锁闭锁状态采集。
操作结束后，由电脑钥匙自动存贮网门打开/关闭操作信息，然后通过通讯适配器回传更新五防主机内网门状态。更新后的网门状态可发送至智能防误主机，作为一键顺控操作的逻辑判据。
1.3.5隔离开关双确认工作原理
采用刀闸高清远程监控及分合状态识别系统，在每把刀闸周边安装两台高清摄像头及红外测温设备采集刀闸状态视频信号，通过智能分析装置进行图像比对、智能分析、结合最新红外热成像测温技术，对接触点进行测温，作为合闸是否完全到位的辅助。识别出刀闸的5种状态：分、合、过渡、未到位、无效。最后将状态信号通过IEC61850、Modbus等协议上送至一键顺控服务器，作为刀闸位置双
确认的第二判据，图7为其结构图。
利用第二判据，与传统辅助开关接点实现隔离开关设备分合闸位置判断的方式(第一判据)形成非同源的分合闸位置指示，构成隔离开关分合闸位置的双确认判据，为实现变电站隔离开关状态转换的一键顺控操作提供安全保障双确认机制。键顺控改造、建设，达到以下改造目标：
1)500kV,220kV及35kV组合电器的“运行、热备用、冷备用”三种状态转换；
2)实现电源切换等操作；
3)实现具备遥控功能的保护软压板投退。
2.2改造内容
2.2.1一键顺控系统改造
新增一面一键顺控服务器屏柜，内设一台一键顺控服务器(也可以不增设此设备，由原操作员站及主数据服务器等设备软件更新、达到一键顺控功能与操作员站监控系统融合)，配置一台24寸显示器，放置于控制台上，采用IEC61850规约与站内测控通讯，与智能防误主机采用DL/T634.5104规约通信，传输防咲数据。
新增一台智能防误主机，安装顺控防误综合管理软件，与变电站顺控监控主机进行信息交互，为一键顺控操作提供模拟预演、防误逻辑校核功能。
2.2.2断路器位置双确认改造
断路器具备遥控操作功能。三相联动结构位置信号采用合位、分位双位置节点。
出线无三相PT，需增加三相带电显示装置。断路器位置确认采用“位置遥信+三相带电显示器遥信”判据，判断逻辑如下图8所示。
|断路器分位接点闭
|断路器合位接点厉
断路器位置遥信由合变分
|间隔三相电流从有变无
；间隔三相电压从有变无丨
断路器确认分位|
图7双确认装置结构图|断路器合位接点帝
|斷路器分位接点斷
间隔三相电流从有变无
间隔三相电压从有变无
断路器位置遥信由分变合
断路器确认合位|
图8断路器位置确认逻辑图
2一键顺控系统实施方案
2.1改造目标
本文以某500kV变电站为例，对变电站进行一
双确认电流判据的门槛值可根据额定电流和现场情况配置为10mA〜20mA之间的数值，电压判据的门
槛值也可以根据额定电压和现场情况进行配置。辅助判据的应用满足包括单/双母接线、3/2接线等各种不同的接线方式，应根据当前现场实际情况自动甄选辅助判据条件使用断路器三相电流(TA)、线路三相电压(TV)/三相带电显示装置信号(SQ)还是母线三相电压(TV)，双确认电流辅助判据的调用采用据现场实际情况动态调用且动态判断变化过程的方法。
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2.2.3500kV和220kV、35kV隔离开关位置双确认改造
本站500kV隔离开关为分相的电动GIS刀闸设备.220kV隔离开关为三相联动的电动GIS刀闸设备，35kV隔离开关为三相联动的AIS刀闸设备。仅考虑主刀的双确认功能。(接地刀闸由于涉及接地线接地桩等不可遥控设备，无法实施顺控功能)。
1)500kV-HGIS隔离开关，采用分相隔离开关每相安装1只视频摄像头。。
2)220kV-GIS隔离开关，采用三相联动隔离开关每组安装2只视频摄像头。
3)35kV-AIS隔离开关，采用三相联动隔离开关每组安装2只视频摄像头。
4)设置视频双确认屏柜一面，安装于主控制室内，柜内安装硬盘录像机设备一台，服务器一台，液晶显示器一台，网络正向隔离装置、网络反向隔离装置各一台，数据转发装置一台，网络交换机两台。
图9现场安装及视频效果图
建议选择400万像素智能型网络摄像机，摄像机主要参数如表1所示。
表1摄像机主要参数
序号选购摄像机参数
1清晰度400万像素
2传感器类别1、2.7"CMOS
3最大图像尺寸2688x1520
4日夜转换模式ICR红外滤片式
5防护等级IP67
6工作温度-30-60°C
7工作湿度湿度小于95%(无凝结)
3结语
当前，变电站一键顺控仍处于试点建设阶段，仍存在不少问题亟待解决，譬如现有通信网络的带宽能力是否能承受采用高清摄像头的视频流，需结合具体工程具体考虑；其次，采用高清摄像头作为双确认判据，现场加装摄像头位置也需要根据变电站具体情况进行调整；最后，年初国家电网公司提岀建设泛在电力物联网，这给今后一键顺控建设提出了更高的要求，也需进一步地思考建设方式。
与此同时，一键顺控的建设也给广大运维人员带来了极大的方便。
1)一键顺控不需要运行人员现场编写操作票，不需要进行图板模拟，不需要常规变电站操作前的五防检验(一键顺控采用操作过程中校验)，节省了操作的准备时间。
2)采用模块化的操作票，只需在编制一键顺控操作票时加强操作票审査和现场实际操作传动试验，就能够保证操作票内容的完善性、正确性，避免了由于操作人员技术素质高低和对设备认识情况不同对运行操作安全性和正确性的影响，避免了操作人员现场编制操作票时可能产生的误操作。
3)采用监控后台顺序控制，由计算机按照程序自动执行操作票的遥控操作和状态检查，不会出现操作漏项、缺项，操作速度快、效率高，节省了操作时间，降低了操作人员的劳动强度，也提高了变电站
操作的自动化水平。
4)采用“按钮”操作模式，如果将一键顺控与设备状态可视化系统紧密结合，进一步完善设备状态检查功能，就可以使集控站或调度远方操作成为可能，在一定程度上节约了人力资源，解决了运行人员不足的问题
本文从一键顺控系统构架、工作原理等方面对一键顺控系统进行详细介绍与论述，结合相关工程提出实施方案，可为后续工程一键顺控设计提供借鉴。
参考文献：
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