變電站自動(dòng)化系控制統的操作功能分析

一套成熟的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品， 其可靠性決不會(huì )低于常規站的控制。如分層分布式變電站自動(dòng)化系統， 其監控系統冗余配置， 控制與防誤操作亦分層分級設置， 控制與操作的可靠性及靈活性都很高?，F就其主要特點(diǎn)及與常規方式的差異進(jìn)行分析與介紹。

1　控制與操作的高可靠性

變電站的設計首要考慮的便是控制與操作的高可靠性，采用自動(dòng)化系統的變電站更要將計算機監控系統縝密設計。通常用于高壓電力系統的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品都具有以下功能，以保證控制操作的高可靠性。

1.1　多級多地點(diǎn)控制功能

自動(dòng)化系統的控制操作方式有遠方遙控、站控、就地(后備操作)3種方式。

遠方遙控：由調度人員在調度端發(fā)出下行控制命令。

站控操作：運行人員在變電站層監控主機發(fā)出操作命令，通過(guò)交互式對話(huà)過(guò)程，選擇操作對象、操作性質(zhì)，完成對某一操作過(guò)程的全部要求。

就地操作：作為后備控制方式，當監控系統故障或網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)，可在間隔層的測控單元的小開(kāi)關(guān)手動(dòng)控制或通過(guò)就地監控單元裝置上的薄膜鍵盤(pán)進(jìn)行就地控制。

上述3種操作方式通過(guò)軟件或使能開(kāi)關(guān)可相互切換，當切換到后備手動(dòng)控制時(shí)，站控及遙控命令不被執行;當切換到站控操作時(shí)，后備手動(dòng)控制不產(chǎn)生任何作用，計算機對一臺設備同一時(shí)刻只能執行一條控制命令，當同時(shí)收到一條以上命令或預操作命令不一致時(shí)，應拒絕執行，并給出錯信息。每個(gè)被控對象只允許以一種方式進(jìn)行控制。

1.2　操作過(guò)程中軟件的多次返校

1.2.1　操作員權限設密，以杜絕誤操作及非法操作。目前成熟的監控系統的軟、硬件設備都具有良好的容錯能力，即便運行人員在操作過(guò)程中發(fā)生一般性錯誤，均不引起系統的任何功能喪失或影響系統的正常運行，對意外情況引起的故障，系統都具有恢復功能。

1.2.2　操作員工作站發(fā)出的操作指令，都必須經(jīng)過(guò)選擇—校核—執行等操作步驟，返校通過(guò)后再送至該點(diǎn)執行下一步驟。當某一環(huán)節出錯，操作指令中斷，并告警提示。每次操作結束后，系統自動(dòng)記錄操作過(guò)程并存盤(pán)。

1.3　監控系統的雙機配置

220 kV及以上電壓等級變電站自動(dòng)化系統多作雙機雙網(wǎng)配置，作為人機接口的監控主站冗余配置，熱備用工作方式，可保證任意設備故障時(shí)對控制功能無(wú)影響。時(shí)下的做法，監控主站用以太網(wǎng)相聯(lián)并以HUB作為該以太網(wǎng)的管理。該網(wǎng)上任一裝置異常，可將熱備機切換為主機工作。

監控系統硬件的冗余配置，系統分層分布式結構，為變電站的控制與操作的可靠性提供了保證。

2　操作閉鎖的實(shí)現方式

為保證變電站控制與操作系統的可靠性、準確性，變電站的防誤操作的設計也是重要環(huán)節之一。因為是計算機監控，變電站不再采用繁瑣的電氣聯(lián)鎖，可方便地實(shí)現多級聯(lián)鎖。對于分層分布式自動(dòng)化系統，其操作閉鎖方式也為分層分級式閉鎖而與該系統結構相適應。每個(gè)間隔的測控裝置，已引入該間隔的交流電流、電壓、斷路器位置及刀閘輔助接點(diǎn)作為遙測、遙信之用，這也為實(shí)現本間隔內的斷路器及刀閘操作的防誤操作提供了必要條件。智能型裝置可很方便地利用上述信息進(jìn)行編程，實(shí)現該間隔的操作閉鎖功能。

對于全站的涉及多個(gè)電氣間隔和多個(gè)電壓等級間的操作閉鎖，目前有3種不同的實(shí)現方式。其一，用軟件實(shí)現，即將全站的防誤操作閉鎖用軟件編程置于監控主機之內。監控主機可從通信網(wǎng)上獲得全站所有開(kāi)關(guān)、刀閘的狀態(tài)信息及每個(gè)間隔控制終端的操作信息，引入設備操作規則，進(jìn)行軟件編程即可實(shí)現全站的操作閉鎖功能。該方式應該說(shuō)是最簡(jiǎn)單經(jīng)濟可靠的方案之一。其二，硬件閉鎖，即西門(mén)子公司的8TK模式。西門(mén)子公司的LSA-678變電站自動(dòng)化系統的一個(gè)主要特點(diǎn)便是8TK操作閉鎖裝置的相對獨立性，8TK純粹作為控制及操作閉鎖之用，每個(gè)間隔的刀閘信息進(jìn)8TK1實(shí)現該間隔的操作閉鎖，各間隔的刀閘信息經(jīng)重動(dòng)后都進(jìn)入8TK2裝置，母聯(lián)刀閘及母線(xiàn)地刀等直接引入8TK2裝置，8TK2裝置實(shí)現間隔之間的操作閉鎖功能。其三，軟硬相結合的閉鎖方式，間隔之間的閉鎖采用8TK及類(lèi)似裝置實(shí)現閉鎖功能，監控主機內做一套全站的軟件操作閉鎖。該模式即為浙江金華雙龍500 kV變采用的操作閉鎖方式。

軟硬兩級閉鎖，其可靠性高，監控系統或網(wǎng)絡(luò )故障不影響全站的安全可靠操作，但該模式接線(xiàn)復雜，且價(jià)格昂貴，金華500 kV變的該套8TK閉鎖裝置約花費人民幣300萬(wàn)元。

以軟件實(shí)現全站的操作閉鎖，對于一套成熟的變電站自動(dòng)化系統來(lái)說(shuō)，也應該是高可靠性的;既然整個(gè)變電站的監控功能都由監控主機實(shí)現，那么操作閉鎖軟件功能做在監控主機內也應是安全可靠的。對于雙機系統冗余配置，閉鎖軟件也為雙套設置。筆者認為對于220 kV及以下自動(dòng)化系統實(shí)現的無(wú)人值班站采用這種模式可靠、安全、經(jīng)濟適用。

對于一個(gè)半開(kāi)關(guān)接線(xiàn)的500 kV變電站，筆者認為500 kV系統每個(gè)斷路器及兩側刀閘的操作閉鎖由相應測控裝置實(shí)現以外，每串內的斷路器及刀閘之間的閉鎖采用專(zhuān)門(mén)一套硬件閉鎖裝置以提高其可靠性。至于220 kV系統為簡(jiǎn)化接線(xiàn)，節約資金，可不必配置用于間隔之間操作閉鎖的專(zhuān)用硬件裝置。

上述三種模式都可高效可靠地實(shí)現變電站所有斷路器及刀閘的控制。而且都具有順控功能，例如：操作某條線(xiàn)路送/停電、旁母代/倒線(xiàn)路、母線(xiàn)切換等各種常規順序操作，只需在監控主機的鍵盤(pán)上敲入相應指令，便可自動(dòng)完成。常規站可能要花費幾個(gè)小時(shí)的操作，在這里幾分鐘便可完成。

這3種模式適用于全控(斷路器及隔離刀閘采用電動(dòng)操作)的變電站，當變電站的隔離刀閘采用手動(dòng)操作時(shí)，站級的操作閉鎖方式有所不同。方法一，類(lèi)似上述的軟件閉鎖模式一，只是在主機上外掛一個(gè)電腦鑰匙，手動(dòng)操作的隔離刀閘配置相應的機械編碼鎖。方法二，配置專(zhuān)用五防PC機與監控主機串口或以太網(wǎng)絡(luò )相聯(lián)，該PC機完成全站的操作閉鎖功能。監控主機通過(guò)系統網(wǎng)絡(luò )接受來(lái)自間隔層測控單元采集的開(kāi)關(guān)位置信息，也可通過(guò)電腦鑰匙回送部分非實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使主機一次系統運行圖與當前的實(shí)際運行狀況相一致。上述兩種方法實(shí)現的功能如下：首先操作員在監控主站上預演操作，并對每一操作依據系統的防誤規則進(jìn)行檢驗。如果有錯則立即報警，如果正確則生成操作票。內容包括動(dòng)作、對象、結果、鎖的編號或其它提示性的內容。預演結束后，打印機打印出操作票，并將正確的操作內容及順序輸入智能鑰匙。操作人員拿智能鑰匙，按照其顯示的設備編號及操作順序，操作相應的電氣裝置。這兩種方式相比較，前者操作閉鎖與監控主機融為一體聯(lián)系緊密;后者防誤操作裝置相對獨立，在監控系統停用或工作不正常的情況下，五防PC裝置仍能正常運行。究竟選擇哪種方式，可根據用戶(hù)的習慣確定。

可見(jiàn)變電站自動(dòng)化系統的防誤操作分層分級考慮，其可靠程度明顯優(yōu)于常規站的防誤設計。