操作和控制：实现高效生产的关键

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：1．防误闭锁操作功能1）五防内容智能变电站可通过站控层操作员工作站对可控的电气设备进行控制操作。监控系统的操作员站主机与微机五防系统的主机相互独立，两者通过串口连接。由于 IEC-61850 规约是一个普遍通用的规约形式，而且接口统一，因此只需要将五防系统主机以太网口和操作员站主机以太网口共同接到监控网交换机上，就可以实现数据的交互。

（1）操作控制功能包括遥控、遥调、变压器挡位升/降/急停、保护压板投退、保护定值整定、信号复归、顺序控制、同期操作、五防闭锁操作等。

（2）支持直接执行、选择-返校-执行、遥控结果验证/无验证等各种控制模式。

（3）支持双席监控模式。支持双命令码验证。

（4）具有控制闭锁功能，包括：断路器操作时，闭锁自动重合闸；远方、本地、就地控制操作闭锁；自动实现断路器与隔离开关的闭锁操作；支持全站总挂牌闭锁和按间隔（回路）设备挂牌闭锁。

（5）支持顺序控制，用户可使用图形界面或用户控制语言自定义控制序列及控制逻辑，如可以选择不同变电所的不同组电容器一起进行投切作为一个控制序列；控制序列可人工请求执行或事件触发执行。

（6）具有严格的操作权限管理，所有控制操作均需经过身份和权限检查，所有操作均记录入历史数据库。

1．防误闭锁操作功能

1）五防内容

智能变电站可通过站控层操作员工作站对可控的电气设备进行控制操作。对于电力系统，安全、稳定是可靠运行的前提条件。其中，安全既包括电网运行的安全，也包括运行人员的安全。因此，根据规定，变电站都应当设置五防系统，以保证运行人员及电网运行的安全。“五防”主要包含以下内容：

（1）防止带负荷分、合隔离开关（断路器、负荷开关、接触器合闸状态不能操作隔离开关）。

（2）防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器（只有操作指令与操作设备对应才能对被操作设备操作）。

（3）防止接地开关处于闭合位置时关合断路器、负荷开关（只有当接地开关处于分闸状态，才能合隔离开关或手车才能进至工作位置，才能操作断路器、负荷开关闭合）。

（4）防止在带电时误合接地开关（只有在断路器分闸状态，才能操作隔离开关或手车才能从工作位置退至试验位置，才能合上接地开关）。

（5）防止误入带电间隔（只有隔室不带电时，才能开门进入隔室）。

2）五防实施方案

在最早的常规变电站中，五防闭锁通常是通过机械锁，根据五防的闭锁原理，实现元器件的机械闭锁。这不仅要求运行人员对五防的闭锁回路十分熟悉，同时对机械闭锁锁具的寿命要求也十分苛刻。

随着计算机技术和自动化技术的发展，变电站已由传统的常规变电站转为综合自动化变电站，微机五防也随之产生。微机五防通过与自动化监控系统（以下称监控系统）通信，采集现场断路器、隔离开关、接地刀闸的位置，根据预编好的五防逻辑，对自动化的操作进行判定，实现五防闭锁。这样不仅简化了闭锁硬接线回路，同时方便了运行人员对一次设备的操作，大大提高了安全性与可靠性。

由于微机五防系统自身对一次设备没有信号采集设备，因此五防系统与监控系统的通信就显得尤为重要。五防系统与监控系统的联结方式主要有以下几种方案：

（1）方案一：串口通信。

这种通信业方式也是比较传统的方式。监控系统的操作员站主机与微机五防系统的主机相互独立，两者通过串口连接。操作员主机将采集到的一次设备的位置信号以五防厂家的规约形式提供给五防主机，五防主机可以实时显示一次开关设备的分合位置。当监控系统要对开关进行遥控操作时，操作员主机对开关设备发出操作指令，指令信息同时传送给五防系统，五防系统根据一次开关设备的分合位置进行模拟演练，如果满足操作条件，将同意指令发给监控系统，监控系统的测控装置的控制接点闭合。操作人员对一次开关设备进行手动操作时，需要在五防系统上进行模拟操作，以从监控系统采集到的信息作为逻辑判据，将操作设备及操作顺序信息发送到计算机钥匙，操作人员将计算机钥匙插在需要操作的间隔五防锁孔上，接点导通，传动成功，完成对开关设备的操作。

对于串口通信方式，首先要求操作员工作站主机和五防主机都具有 RS-232 接口，同时需要提前预订规约标准，且双方都要能够识别该标准。它的弊端是：一方面 RS-232 接口的传输距离短，对于大型变电站要求五防主机和操作员主机能够摆放在一起；另一方面 RS-232接口的传输速度慢，传输速率为 1.2～9.6 kb/s。操作时由于受到传输速度的影响，五防主机和操作员主机交互进度较慢。目前，串口通信的方式还普遍应用于综合自动化变电站的五防系统中。

（2）方案二：以太网通信方式。

随着 IEC-61850 规约的广泛应用，以太网通信方式应运而生。由于 IEC-61850 规约是一个普遍通用的规约形式，而且接口统一，因此只需要将五防系统主机以太网口和操作员站主机以太网口共同接到监控网交换机上，就可以实现数据的交互。

这种方案的好处显而易见，一方面规约为统一标准，不需要两个厂家提前约定，按照标准提供即可；另一方面，此方案不受传输距离的影响，五防主机和监控主机可以不集中布置。同时由于是以太网传输，传输速度大大提高，对操作进度几乎没有影响。

但是这种方式仍需要两台主机分别进行操作，对于运行人员的操作和维护相对比较烦琐。

（3）方案三：监控系统与五防主机同机。

这种方式是将五防软件内嵌到操作员主机内，实现“一机双系统”的运行方式。监控系统与五防系统不再通过硬接线实现通信，而是通过软件实现两套系统的互联通信。开关的分合操作、操作的模拟、五防系统的反校、电子操作票的开出全部在一台主机上完成。这样既节约了通信的时间，又节约了设备的成本。

这种技术目前已经趋于成熟，并在许多工程中有了成功的运行经验。但是一些地区的运行人员对这种方案并不认可，认为还是设置独立的五防主机操作起来接线划分清晰。

综上所述，目前监控系统与五防系统主机合一的条件是允许的，从投资的角度来说也是可行的。但实施的先决条件还是要看当地的运行习惯和运行单位的要求，在实施的时候还要考虑运行维护的方便性以及方案的实用性。

2．顺序控制

顺序控制就是顺控，也称为程序化操作，就是按照预先设定好的控制逻辑或预先给定的操作票，一次性地完成多个步骤的控制操作，同时在操作过程中进行各种控制条件和五防闭锁逻辑的判断，以决定某个操作步骤是否能进行，并给出操作过程中必要的信息。

程序化操作作为智能变电站的基本功能，需要充分适应调控一体化系统以及变电站无人值班运行模式的要求。因此，要求在远动调度端或监控中心能调用厂站端的程序化操作票，执行程序化操作功能，对变电站进行全面的运行监视和运行管理，并且厂站端有关程序化控制的所有有用信息都应该上送到调度端或监控中心。

大多数变电站采取的是集中式方案，就是在站控层来完成全站所有的顺控程序化操作，即由顺控服务器统一存放全站的操作票，负责采集站内所有间隔测控和保护装置的相关信息，接收后台监控或调度主站下发的程序化操作票命令，对程序化操作进行防误闭锁条件的判别，按操作票的内容依次执行程序化操作，把程序化操作的过程信息及结果上送后台监控或调度主站。其功能实现方式如图5-6 所示：

图5-6　一键顺控功能实现方式流程图

执行端：指顺序控制主要执行载体，监控主机或通信网关机。

客户端：变电站端、调控中心或其他主站系统的顺序控制命令发起端。

在态转换的程序化控制方案中，后台监控系统作为顺控服务器需要实现以下功能：

（1）设备操作前逻辑和操作后逻辑的定义。

（2）态的定义。

（3）票的定义。

（4）仿真和预演功能。

（5）程序化操作组合票（如大型倒闸操作）和其他需要在后台完成的程序化操作（如一系列二次压板的投退操作）。

（6）存储顺控操作记录及异常信息。

此方案区分两种操作流程：

（1）间隔内顺控操作，执行时只需点击目标态，就可以调出从当前态到目标态转换的票，然后直接执行，无须预演。