500 kV 智能變電站一鍵順控調試方法

楊三根，周 東，汪亞茜，田國穩，肖 齊，韓旭光，陳武恝

（1.國網江西省電力有限公司超高壓分公司，江西南昌 330000；2.國網江西省電力有限公司，江西南昌 330077）

0 引言

隨著新一輪信息技術革命的蓬勃發展，電網也愈加智慧化、數字化、現代化，一鍵順控操作已成為“智慧變電站”的基本需求之一[1-3]。根據國家電網《變電站一鍵順控改造技術規范（試行）》定義，一鍵順控為變電站倒閘操作新模式，可實現操作項目軟件預制、操作任務模塊式搭建、設備狀態自動判別、防誤聯鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動、操作過程自動順序執行，可大幅減少運檢人員工作量，顯著提升倒閘操作效率與安全性[4]。在國內特高壓換流變電站，一鍵順控操作成為了直流操作的必要手段[5-7]。根據導則要求，在運變電站應逐步通過技術改造實現一鍵順控功能。

針對一鍵順控改造技術路線和內容，文獻[8]分別以智能站與常規站為例，對順控改造方案與關鍵環節進行了分析，提出了未來建設需要思考的問題。文獻[9]詳解了《變電站一鍵順控改造技術規范》，并以500 kV變電站為例提出典型變電站一鍵順控操作實施方案?，F有文獻大多數研究了一鍵順控改造內容及流程，未對一鍵順控改造調試工作做出詳細介紹。一鍵順控改造調試工作主要存在以下問題：1）順控主機遙控點表與監控后臺機遙控點表無法實現自動校對；2）停電調試范圍大，停電調試時間過長。目前，各省一鍵順控改造調試方法主要采取停電的方式，即將所調試間隔設備進行停電處理，停電范圍可以根據各地實際情況分為全站、單個電壓等級、單間隔。該方法存在停電范圍大、耗時長、工作強度大、協調難度高等問題，根據各省一鍵順控調試經驗，一座500 kV變電站一鍵順控改造全部調試完畢需要2-3年，嚴重影響了一鍵順控的使用率和運維人員對一鍵順控使用的積極性[10]。

文中介紹了一鍵順控系統結構，提出了一種不停電調試方法，通過研制一種模擬間隔層測控及保護裝置軟件，實現一鍵順控操作票驗證。為了確保一鍵順控準確無誤的安全上線，實施完不停電調試后，再進行停電調試，實現一鍵順控準確性的“雙重化”保證。最后，以厚田500 kV變電站為例，驗證了一鍵順控調試方法。

1 一鍵順控系統結構

變電站一鍵順控功能在站端實現，部署于安全I區，由站控層設備（監控主機、智能防誤主機、I區數據通信網關機）、間隔層設備（測控裝置）及一次設備傳感器（視頻識別系統）共同實施[4]。一鍵順控系統支持變電站端和運維班端（集控）兩種操作模式，站端模式具體由一鍵順控主機實現相關功能，調用提前預制的操作票，經智能防誤主機和一鍵順控主機防誤雙校核后，由一鍵順控主機將操作指令通過間隔層裝置下發至現場一、二次設備完成各項操作任務，實現變電站端一鍵順控操作。運維班（集控）端模式通過I區數據通信網關機采用DL/T634.5104 通信協議，調用變電站端一鍵順控服務實現運維班（集控）端一鍵順控操作[4]。具體結構及信息流圖如圖1所示。

圖1 變電站一鍵順控典型結構及信息流圖

目前，針對500 kV 在運變電站一鍵順控改造工程，其刀閘第二判據絕大多數選擇視頻識別方式。攝像機采集刀閘位置信息之后，上送至視頻智能分析主機；視頻分析主機對信息進行分析后輸出數字信號，并采用IEC60870-5-104 規約與一鍵順控主機通信，為一鍵順控刀閘位置確認提供判據。一鍵順控主機操作設備時與攝像機聯動，采用UDP通信協議。

針對新建變電站一鍵順控建設，其刀閘第二判據采用微動開關，在分閘、合閘位置各安裝1 只微動開關，對于分相操作機構，采用三相位置串聯方式。輔控系統（視頻分析）提供視頻聯動、圖像拍攝等服務，不參與判據，輔助操作人員復核現場刀閘位置。

2 一鍵順控調試方法

變電站一鍵順控需要安全可靠地對全站一、二次設備進行操作，在運變電站一鍵順控改造后，涉及全站運行設備，只有安全可靠的保證一鍵順控系統各遙控操作點位及所有順控操作票的準確性，一鍵順控系統才能正常投入使用。因此，一鍵順控系統調試工作成為了重中之重，調試的正確性也是一鍵順控投入的前提條件。為了減小停電范圍，降低調試風險，提高一鍵順控的改造效率，一鍵順控調試工作采用不停電調試+停電驗證的調試策略。

2.1 不停電調試

不停電調試能夠快速地驗證一鍵順控遙控點位是否正確和一鍵順控操作票是否正確，是一鍵順控調試的關鍵步驟。不停電調試方法利用模擬仿真軟件，實現遙控、遙信連續置位，并將站內備用監控機從站控層網絡離線處理，然后接入一鍵順控系統，與智能五防、一鍵順控主機組成局域網。模擬軟件為一個鏡像系統，不用實時采集站內數據，可取得變電站一個實時斷面或者人工設置一個斷面開始模擬，遙控命令由仿真系統執行，并把執行結果發送給后臺監控系統，由于鏡像系統的測點和測控裝置一致，可以驗證操作票的正確性，從而不需要借助實際的測控裝置模擬。圖2為一鍵順控不停電調試結構圖。

圖2 一鍵順控不停電調試結構圖

不停電調試主要是利用仿真系統模擬現場測控與保護，與一鍵順控主機等設備組成局域網，形成不停電調試網絡?？梢詫崿F在不停電的情況下，完成一鍵順控主機、智能防誤主機、仿真系統之間的開關和刀閘遙控點號及位置點號、遙控分合令、五防邏輯表（順控主機內置一體式五防和智能防誤主機五防）的完整校核。一鍵順控主機執行順控票程序，模擬軟件連續置位，備用監控主機、智能防誤主機接收到相應的置位信息，檢查備用監控主機變位信息及報文信息是否與一鍵順控主機執行信息一致，同時與智能防誤主機進行防誤邏輯校驗。

按照不停電調試結構圖，將視頻識別系統、一鍵順控主機、智能防誤主機、離線監控主機進行搭建組網，完成相關網絡通訊，開啟模擬仿真軟件，完成安全措施情況監測及初始預置位置獲取。之后，模擬五防對位命令發送，進行模擬對位，發布五防校驗申請，發布遙分遙合命令，實現一鍵順控與智能防誤主機之間的校核及驗證。圖3為一鍵順控不停電調試流程圖，一鍵順控操作任務開始后，同時向模擬仿真軟件及視頻分析系統發送指令，視頻分析系統立即調用相應攝像機進行拍攝，以大于2次/s的速度進行定點圖像采集，開始圖像分析，同時對模擬仿真軟件進行置位。對第一、第二判據進行比對，若比對結果保持3 s不變，將結果上傳至一鍵順控主機，核對備用監控主機變位信息及報文信息是否與一鍵順控主機執行信息一致，并將執行下一步操作。若比對結果不一致，則終止操作，給出相應提示。

圖3 一鍵順控不停電調試流程圖

2.2 停電調試

一鍵順控不停電調試利用仿真系統驗證了五防邏輯、順控票及操作點位的正確性。由于未停電，刀閘位置處于合位，不停電調試工作未驗證視頻智能分析系統對刀閘位置的判斷。但是，實際順控票的執行時，需要遙控到現場實際測控裝置及保護裝置相對應的一二次設備，為了確保一鍵順控系統準確無誤地安全上線，防止誤遙控出口的情況發生，需要做好相關的停電實操驗證，將回路相關的遙控回路傳動一遍，確保一鍵順控的正確性。因此，停電驗證時，順控主機啟動順控操作，在高壓設備區處核對開關、刀閘的實際動作情況，驗證智能分析系統對刀閘位置分析的正確性，同時核對順控主機、監控主機、間隔層測控裝置、保護裝置的信號一致性，完成對一二次設備操作的正確性，完善順控主機對站內數據采集、處理。停電調試流程與不停電調試類似，將一鍵順控主機內模擬軟件關閉，接入站控層網絡。

考慮現在智能變電站形式不一致，保護裝置既有GOOSE跳閘（含智能終端），也有非GOOSE跳閘（不含智能終端）。因此停電調試時所需布置安全措施也不同，文中列舉了集中安全措施布置情況。圖4 為含智能終端一次設備遙控回路示意圖，開關、刀閘、地刀遙控經過測控裝置、智能終端，后經遙控出口硬壓板出口。圖5 為不含智能終端一次設備遙控回路示意圖，開關、刀閘、地刀遙控經過測控裝置，后經遙控出口硬壓板出口。圖6 為軟壓板遙控出口示意圖，軟壓板經過保護裝置遠方操作硬壓板和遠方投退軟壓板后出口。

圖4 含智能終端一次設備遙控回路示意圖

圖5 不含智能終端一次設備遙控回路示意圖

圖6 軟壓板遙控回路示意圖

為嚴防誤遙控出口，應確保非順控操作的斷路器、隔離開關、接地刀閘均布置雙重安全措施，確保全站隔間間隔安全措施布置到位，根據圖4、圖5、圖6遙控回路示意圖，做相應安全措施，如表1、表2、表3所示。

表1 含智能終端安全措施表

表2 不含智能終端安全措施表

表3 軟壓板安全措施表

3 調試案例分析

以國網江西檢修500 kV 厚田變電站改造為例，介紹具體調試工作。

厚田500 kV變電站于2019年投運，1 000 MVA主變壓器2組，500 kV、220 kV系統測控裝置單套配置，35 kV系統采用多合一裝置。500 kV及主變高壓側智能終端雙重化配置，主變本體配置單套智能終端，220 kV側智能終端、合并單元雙重化配置，35 kV不配置智能終端及合并單元。

厚田500 kV變電站一鍵順控調試采用不停電+停電調試策略，根據不停電原理及流程，完成順控操作票份數352份，396個操作點位，并將一鍵順控主機與離線監控后臺機運行報文導出比對，驗證順控操作票的正確性。圖7為一鍵順控調試界面；圖8為不停電調試報文比對，其中（a）為一鍵順控主機報文，（b）為離線監控主機報文。

圖7 一鍵順控調試界面

圖8 不停電調試報文比對

完成不停電調試后，在厚田500 kV 變電站選取8個間隔開展一鍵順控系統停電實操驗證。分別在站端、運維站進行設備“冷備用”、“熱備用”、“運行”三種狀態的轉換，現場安全措施為非順控間隔測控切換至就地。經過現場驗證，一鍵順控操作邏輯正確，刀閘遙控結果無誤，能夠順利完成一鍵順控操作任務。圖9為順控停電驗證圖像，圖像識別系統完全正確。

圖9 順控停電驗證圖像

4 結語

隨著電網智能化的發展趨勢，數字技術應用推廣，一鍵順控的使用率也將越來越高，根據國家電網《變電站一鍵順控技術導則》要求，在運變電站應逐步通過技術改造實現一鍵順控功能。因此，一鍵順控調試手段也將越來越成熟。文中提出了一鍵順控不停電調試方法，基于現有變電站站控層通信規約，研制了一套模擬仿真軟件，該模擬軟件能夠模擬間隔層測控及保護裝置，實現與站控層通訊，完整模擬現場遙控操作過程，實現一鍵順控改造調試工作能夠在不停電的情況下進行。該方法能夠避免停電給電網產生不利影響，有效防范調試風險，提高改造效率，該方法在后續變電站一鍵順控調試過程中有很好的應用價值和推廣意義。