110kv三江數(shù)字化變電站的電子化操作

110kv三江數(shù)字化變電站的電子化操作

0實(shí)現(xiàn)電氣一次、二次設(shè)備自動(dòng)控制車(chē)站程序操作是指使用自覺(jué)控制系統(tǒng)或模塊化觸發(fā)點(diǎn)的傳統(tǒng)操作流和操作程序，并結(jié)合完善的反向操作流封閉邏輯。先后監(jiān)控裝置和通信裝置，實(shí)現(xiàn)了電氣通信時(shí)代和二次設(shè)備的自動(dòng)控制，并觸發(fā)了對(duì)應(yīng)間距設(shè)備的觸發(fā)操作。變電站程序化操作技術(shù)是數(shù)字化變電站的重要組成部分,廣州增城供電局在2007年110kV三江站數(shù)字化變電站改造工程中對(duì)程序化操作進(jìn)行了試點(diǎn)工作,實(shí)現(xiàn)了全站電氣一次設(shè)備的程序化操作。該工程對(duì)程序化操作的實(shí)現(xiàn)模式積累了一定的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),本文擬對(duì)有關(guān)情況進(jìn)行分析總結(jié),并對(duì)程序化操作在技術(shù)和管理的多個(gè)層面進(jìn)行探討。1u2009變壓器三江變電站原為配置電磁型保護(hù)裝置基于RTU形式的無(wú)人值班變電站,建設(shè)方案在原站基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,建設(shè)規(guī)模為兩臺(tái)110kV兩卷變壓器的終端變電站,110kV接線為線路-變壓器形式,兩回110kV線路分別供電至兩臺(tái)變壓器,10kV接線為單母分段,#1變壓器10kV側(cè)為單分支,#2變壓器10kV側(cè)為雙分支,預(yù)留終期規(guī)模連接#3變壓器,本期10kVIIA、IIB段母線暫時(shí)連通,兩段10kV母線分別設(shè)12回饋線及2回電容器,在兩主變低壓側(cè)各配置一臺(tái)接地變,構(gòu)成10kV小電阻接地系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)。2實(shí)現(xiàn)能源效率的要求2.1電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)1)參與程序化操作的一次設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作。要求參與程序化操作的一次設(shè)備包括斷路器、隔離刀閘、接地刀閘、斷路器手車(chē)等均需配備電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作。2)一次設(shè)備要具有較高的可靠性。實(shí)施程序化操作,需要綜合考慮操作的正確性和操作成功率兩個(gè)方面。操作的正確性涉及到變電站的安全運(yùn)行,需要重點(diǎn)關(guān)注。一次設(shè)備輔助觸點(diǎn)位置與一次設(shè)備實(shí)際位置的嚴(yán)格對(duì)應(yīng),并可靠耐用,是保證程序化操作正確性和操作成功率的關(guān)鍵因素。2.2次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控1)參與程序化操作的二次設(shè)備要求穩(wěn)定、可靠。要求參與變電站程序化操作的二次設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。一方面能夠按照程序化操作票的操作順序正確發(fā)出控制信號(hào),同時(shí)確保一次設(shè)備狀態(tài)的采集準(zhǔn)確無(wú)誤。2)需具備一定的容錯(cuò)措施。由于一次設(shè)備存在一定的不可靠因素,二次設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮一次設(shè)備發(fā)生異常時(shí)的情況并具備一定的容錯(cuò)措施,確保當(dāng)一次設(shè)備返回狀態(tài)信息與一次設(shè)備實(shí)際狀態(tài)不一致時(shí)不出現(xiàn)誤操作。3)保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的自動(dòng)投退。在變電站內(nèi)實(shí)施程序化操作過(guò)程中需要保護(hù)設(shè)備能夠提供與硬壓板相對(duì)應(yīng)的軟壓板,通過(guò)軟壓板的遠(yuǎn)方投退達(dá)到投退保護(hù)功能的目的。2.3應(yīng)用穩(wěn)定性條件1)具備完善的系統(tǒng)軟件及軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件應(yīng)具有成熟的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和完整的自診斷程序,軟件系統(tǒng)的功能可靠性、兼容性及界面友好性等指標(biāo)滿足系統(tǒng)要求,軟件支持用戶開(kāi)發(fā)新功能,開(kāi)發(fā)后的軟件能在線裝入系統(tǒng)。2)具備程序化操作系統(tǒng)或操作模塊。變電站程序化操作功能由變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的程序化操作程序或模塊實(shí)現(xiàn),因此,監(jiān)控系統(tǒng)必須配置程序化操作系統(tǒng)或操作模塊,通信協(xié)議具備保護(hù)定值的傳輸和修改功能。3)具備與微機(jī)五防系統(tǒng)通信功能。監(jiān)控系統(tǒng)必須是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng),可通過(guò)相應(yīng)的通信接口與微機(jī)五防系統(tǒng)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)程序化操作與微機(jī)五防的聯(lián)鎖功能,以保證程序化操作的安全性。變電站一、二次設(shè)備達(dá)到了上述的條件后就具備了實(shí)施程序化操作的基礎(chǔ),一般情況下,常規(guī)的綜合自動(dòng)化變電站和數(shù)字化變電站都能實(shí)現(xiàn)程序化操作,數(shù)字化變電站一、二次設(shè)備的自動(dòng)化水平更高,實(shí)施程序化操作的條件更加成熟,應(yīng)用的程度和范圍更深、更廣。三江站數(shù)字化變電站改造的設(shè)備條件相當(dāng)優(yōu)越,提供了一個(gè)非常適合嘗試變電站程序化操作的契機(jī)。3分析操作員操作和實(shí)現(xiàn)模式3.1電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)三江站的110kV及10kV一次設(shè)備(含110kV斷路器、隔離刀閘、接地刀閘及10kV開(kāi)關(guān)柜的斷路器手車(chē)、接地刀閘)均配備電動(dòng)操作機(jī)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作。10kV饋線和電容器保護(hù)裝置就近安裝在開(kāi)關(guān)柜上,且配備程序化操作模塊,可將該間隔的程序化操作邏輯固化在保護(hù)裝置上,接收程序化操作系統(tǒng)發(fā)送的程序化操作指令后即可由保護(hù)裝置控制完成操作任務(wù)。主變間隔一次設(shè)備的操作通過(guò)主變測(cè)控裝置接收程序化操作系統(tǒng)的單步指令后控制完成。3.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享變電站監(jiān)控系統(tǒng)集成一套智能程序化操作系統(tǒng),可任意編制多套程序化操作票,并配置一套獨(dú)立的微機(jī)五防系統(tǒng),微機(jī)五防系統(tǒng)通過(guò)RS-485接口與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信,交換一次設(shè)備的實(shí)時(shí)位置狀態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)信息共享。程序化操作系統(tǒng)在執(zhí)行程序化操作票過(guò)程中通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)五防系統(tǒng)進(jìn)行信息交換,實(shí)現(xiàn)程序化操作過(guò)程中的五防聯(lián)鎖,從而提高程序化操作的安全性。3.3控制有效點(diǎn)的操作需要在程序中完成程序化操作的內(nèi)容包括:主變、10kV母線、10kV饋線和電容器開(kāi)關(guān)間隔的停送電操作(包括一次設(shè)備的運(yùn)行、熱備用、冷備用、檢修狀態(tài)之間的互相轉(zhuǎn)換)。對(duì)于只有一步的操作不在程序化操作系統(tǒng)中完成(如10kV饋線斷路器由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)熱備用狀態(tài)),只需在監(jiān)控系統(tǒng)按常規(guī)操作完成。設(shè)備轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)需進(jìn)行驗(yàn)電的步驟,考慮到帶電檢測(cè)裝置是否可靠的安全性問(wèn)題,經(jīng)安監(jiān)部門(mén)考慮決定,不將檢修狀態(tài)列入程序化操作的內(nèi)容。3.4段外來(lái)線前段進(jìn)行程序操作1)保證程序化操作的連貫性。程序化操作是一個(gè)全自動(dòng)的過(guò)程,操作過(guò)程中不需人工干預(yù),為保證程序化操作的連貫執(zhí)行,在編制程序化操作票時(shí)應(yīng)考慮將整個(gè)操作過(guò)程可能出現(xiàn)的需人工干預(yù)的操作步驟(如:分、合操作機(jī)構(gòu)操作電源空氣開(kāi)關(guān),拆接臨時(shí)接地線等)安排在程序化操作之前或之后執(zhí)行,從而避免程序化操作過(guò)程非故障性的中斷。2)保證程序化操作票的固定性。考慮到安全管理的問(wèn)題,程序化操作票一經(jīng)審核并經(jīng)測(cè)試、驗(yàn)收合格投入使用后,不能隨便更改,即使要修改也要經(jīng)審批流程并重新測(cè)試、驗(yàn)收后才能使用,且運(yùn)行中變電站難以有停電機(jī)會(huì)進(jìn)行程序化操作測(cè)試工作,因此,程序化操作票應(yīng)在初次使用前需經(jīng)多方面慎重的考慮、認(rèn)真地審核并測(cè)試,投入使用后要保證其固定性。3)程序化操作應(yīng)能自動(dòng)適應(yīng)設(shè)備運(yùn)行方式的變化。全站最復(fù)雜的程序化操作是10kV母線的停電操作,如:10kVI段母線由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為冷備用狀態(tài),需要將10kVI段母線上的所有斷路器斷開(kāi)并將斷路器手車(chē)和#1PT手車(chē)、避雷器手車(chē)搖出,以及將#1站用變負(fù)荷開(kāi)關(guān)斷開(kāi),而實(shí)際運(yùn)行時(shí)并非所有的設(shè)備間隔都在運(yùn)行狀態(tài)(有些可能在熱備用狀態(tài),有些可能在冷備用狀態(tài)),此時(shí),程序化操作系統(tǒng)在執(zhí)行程序化操作票時(shí)應(yīng)能自動(dòng)根據(jù)間隔設(shè)備各元件的實(shí)時(shí)位置判斷其所處的狀態(tài),并恰當(dāng)?shù)靥^(guò)某些操作步驟(如:F6開(kāi)關(guān)間隔原來(lái)已在熱備用狀態(tài),則程序化操作執(zhí)行到將F6由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)冷備用狀態(tài)時(shí)應(yīng)能判斷F6斷路器已在分閘位置,從而跳過(guò)執(zhí)行斷開(kāi)F6斷路器這一步,轉(zhuǎn)而執(zhí)行搖出F6斷路器手車(chē)的操作),從而保證安全、正確地完成整個(gè)程序化操作任務(wù),否則面對(duì)各種運(yùn)行方式的變化,程序化操作則無(wú)所適從,形同虛設(shè)。此外,對(duì)于10kV母線送電的程序化操作則需考慮實(shí)際送電饋線間隔的不確定性(可能由于某線路有工作導(dǎo)致該間隔不能同時(shí)送電,或由于以后新投運(yùn)一些饋線等),編制程序化操作票時(shí)則只能考慮通過(guò)主變送電到10kV母線的操作為止,具體到某條饋線的送電則考慮單獨(dú)使用該間隔的程序化操作票來(lái)完成。4)編制常用的程序化操作票。編制程序化操作票應(yīng)主要考慮日常操作中經(jīng)常用到的操作任務(wù),過(guò)于簡(jiǎn)單或不常用、非典型的操作任務(wù)可不考慮進(jìn)行程序化操作,一方面可以避免出現(xiàn)過(guò)多的程序化操作票引起混淆,有利于安全運(yùn)行管理,另一方面可以降低由于對(duì)運(yùn)行方式考慮不周在進(jìn)行非典型操作時(shí)所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。5)提高程序化操作的效率。為減少程序化操作對(duì)通信的依賴程度,提高執(zhí)行效率和可靠性,10kV饋線和電容器開(kāi)關(guān)間隔的程序化操作邏輯固化在保護(hù)裝置上,通過(guò)程序化操作系統(tǒng)發(fā)送程序化操作程序綜合指令到保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)程序化操作,程序化操作系統(tǒng)指令發(fā)出后不需等待該間隔操作機(jī)構(gòu)狀態(tài)返校,可繼續(xù)發(fā)送操作指令到另一間隔進(jìn)行操作,由該間隔的保護(hù)裝置根據(jù)程序化操作邏輯保證安全地完成整個(gè)間隔的程序化操作任務(wù)。通過(guò)此方式,在10kV母線停電操作任務(wù)的實(shí)際使用過(guò)程中,程序化操作系統(tǒng)無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間等待某饋線間隔斷路器手車(chē)搖出的過(guò)程(約40s),而繼續(xù)執(zhí)行下一間隔的操作任務(wù),明顯減少了倒閘操作時(shí)間,提高了倒閘操作的效率。6)程序化操作出現(xiàn)異常時(shí)的處理方法。(1)程序化操作過(guò)程中,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生事故或異常告警信號(hào)時(shí),應(yīng)自動(dòng)停止程序化操作;(2)程序化操作過(guò)程中,變電站設(shè)備出現(xiàn)分、合不到位或未滿足操作條件時(shí),變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)停止程序化操作;(3)程序化操作中斷后,若設(shè)備狀態(tài)未發(fā)生改變,則在排除導(dǎo)致程序化操作停止的因素后,繼續(xù)進(jìn)行程序化操作;若設(shè)備狀態(tài)已發(fā)生改變,則在排除導(dǎo)致程序化操作停止的因素后,進(jìn)行常規(guī)操作。3.5已建應(yīng)用變過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)1)程序化操作系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)責(zé)任。變電站程序化操作系統(tǒng)是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分,其運(yùn)行維護(hù)責(zé)任與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)一致,其建設(shè)和維護(hù)由自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé),程序化操作功能的驗(yàn)收和運(yùn)行工作由變電運(yùn)行專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)。2)程序化操作系統(tǒng)的維護(hù)。(1)新增或改造程序化操作系統(tǒng)必須對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和全面驗(yàn)收;(2)新設(shè)置和修改后的變電站程序化操作系統(tǒng)和操作票必須經(jīng)過(guò)測(cè)試,經(jīng)變電運(yùn)行專(zhuān)業(yè)驗(yàn)收合格后,方能實(shí)際使用,以免誤控設(shè)備;(3)已經(jīng)過(guò)變電站程序化操作測(cè)試的間隔設(shè)備,在測(cè)試完成后,不能擅自向程序化操作系統(tǒng)添加新的變電站程序化操作票,或?qū)υ绦蚧僮髌边M(jìn)行修改,如需添加或修改變電站程序化操作票,應(yīng)由自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé),經(jīng)變電運(yùn)行專(zhuān)業(yè)驗(yàn)收合格后,方能實(shí)際使用;(4)對(duì)變電站程序化操作功能未進(jìn)行測(cè)試的間隔設(shè)備,其程序化操作票禁止下載到保護(hù)、測(cè)控裝置中,不得使用變電站程序化操作功能進(jìn)行倒閘操作,只能使用人工單步遙控操作。4應(yīng)用可變性管理要求對(duì)科學(xué)的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行維護(hù)程序化操作在110kV三江數(shù)字化變電站進(jìn)行了試點(diǎn),工程實(shí)踐證明,在變電站電氣一、次間隔設(shè)備的支持以及程序化操作系統(tǒng)在