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智能变电站的发展趋势

2009 年，国家电网提出“坚强智能电网”的概念，全面开启了电网进入智能化技术的时代。各科研院所、高校和设备制造厂商围绕智能电网技术开展研究，智能变电站也顺应时代潮流应运而生。智能变电站是智能电网的关键组成部分，是未来变电站技术发展的趋势。

随着十几年的技术发展，智能变电站技术已逐渐成熟，形成完整的体系和标准示范。新型智能变电站应该从变电站运行维护的实际需求实现智能化。变电站自动化系统的功能主要有两个：一是电网的运行操作；二是电网设备的状态监测。需要系统简单、功能强大的智能化系统来实现这两个功能。从电网运行的角度，运行人员主要负责电网的运行操作，所有操作都应该是傻瓜式操作，只要按规定动作按下正确的按钮，就能一键式完成操作指令，不需要担心误操作和执行不到位的问题。控制操作的功能和设备到位状态由自动化人员负责，有任何问题由自动化运维人员解决。这就对自动化运维人员提出了更高的要求。

随着这类需求的出现，智能变电站一键顺控技术应运而生。国家电网公司提出，公司坚持220千伏及以上在运变电站一键顺控“能改则改”，预计到“十四五”末，220千伏及以上、110千伏及以上在运变电站一键顺控应用比例将分别达95%和55%。

一键顺控的定义

变电站顺序控制功能也称程序化操作，是指通过自动化系统的单个操作命令，根据预先规定的操作逻辑和五防闭锁规则，自动按规则完成一系列断 路器和隔离开关的操作，最终改变系统运行状态的 过程，从而实现变电站电气设备从运行、热备用、冷备用、检修等各种状态的自动转换。

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。

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。

一键顺控近两年已广泛应用于国内的变电站自动化系统中，特别是在一些升级改造的变电站中，都引入了一键顺控操作来实现变电站主设备的状态转换。

一键顺控的实现过程

在变电站部署监控主机、独立智能防误主机和Ⅰ区数据通信网关机。双套防误校核通过独立智能防误主机与监控系统内置的防误逻辑来实现，双重保险，Ⅰ区数据通信网关机为调控机构远方一键顺控提供通道。

监控系统主机主要负责变电站内的数据采集和处理工作，对变电站内的设备进行一键顺控、防误闭锁、运行监控、操作和控制。监控主机通过对一键顺控操作票的存储和管理，实时接收和执行本地及远方调控机构下发的一键顺控指令，来完成生成任务、模拟预演、执行指令、防误校核及操作记录等任务，并将执行结果上传。

Ｉ区数据通讯网关机具备数据采集、处理和远传等功能的通讯枢纽，可执行一键顺控和单点遥控的指令转发、执行结果上送等。它为远方调控机构一键顺控等功能提供通道和数据传输服务。

智能防误主机具有面向全站设备操作闭锁的功能，同时能为一键顺控操作提供模拟预演、防误校核功能。它从五防主机获取遥信状态信息，从监控主机获取全站设备状态；根据监控主机预演指令执行操作票全过程防误校核，并将结果返回至监控主机；一键顺控操作执行时，可对每步控制指令进行校核，并将结果返回给监控主机。

一键顺控关键技术——

“双确认”技术

断路器设备的状态双确认，通过至少2个非同样原理或非同源的状态指示同时发生对应变化，分为主判据、辅助判据。断路器双确认主判据，采用断路器合位、分位辅助接点，辅助判据采集三相电流或电压。隔离开关双确认主判据，采用隔离开关的合位、分位辅助接点，辅助判据由传感器系统或视频图像识别系统。

传感器系统的工作原理是在刀闸机构传动部件上安装微动开关，快速接通动、静触点并上传位置信号，以此作为隔离开关位置的辅助判据。微动开关原理简单、结构可靠后期维护工作量小无须供电，但是其现场安装精度要求高、难度大，需安装在刀闸机构箱内，须停电施工，且部分刀闸无法安装，尤其对于改造项目存在一定困难。

视频图像识别系统的工作原理变电站视频主机采集并输出位置状态和图像信息，自动判别位置信息。视频系统可与高清智能巡检、安防、消防等功能的结合复用，安装简单、施工无须停电，但其投资费用相对较高，且后期维护工作量较大。

按照国网基建部最新印发的通用设计要求，均采用微动开关作为隔离开关和接地开关的辅助判据。

一键顺控带来对于变电设计的

新要求与思考

按照国网公司的要求，要实现变电站一键顺控，从设计的角度需要涉及如下内容。

(1) 智能防误主机。需配置 1 套智能防误主机，智能防误功能模块 1 套部署于监控主机，1 套部署于智能防误主机；当与生产部门达成一致时，2 套智能防误功能模块也可分别由 2 台监控主机集成。

(2) 断路器。断路器双确认主判据采用位置遥信信息，辅助判据采用遥测信息。

主判据采用断路器的合位、分位双位置辅助接点。对于分相断路器，采用三相辅助接点串联方式。

辅助判据采用三相电流和电压。110kV 及以上电压等级各间隔，220kV 变电站的 66kV 出线及主变进线间隔的电压辅助判据，宜取自母线及各间隔三相电压互感器（提高辅助判据可靠性的同时，可提高二次回路可靠性并适应远期结算关口点调整）；当实际工程中配置三相电压互感器存在困难时，也可取自三相带电显示装置。35kV、10kV 电压等级各间隔（无功间隔除外）的电压辅助判据，电压宜取自母线三相电压互感器及各间隔三相带电显示装置。

(3) 隔离开关、接地开关。隔离开关、接地开关双确认主判据采用辅助开关接点位置信息，辅助判据采用传感器位置信息。主判据采用隔离开关、接地开关的合位、分位双位置辅助接点。对于分相操作机构，采用三相位置串联方式。辅助判据采用微动开关，在分闸、合闸位置各安装 1 只微动开关。对于三工位开关，隔离开关、接地开关各安装 2 只微动开关，对于分相操作机构，采用三相位置串联方式。

对于新建智能变电站，依据国网公司要求，实现一键顺控较为规范和易于实现。对于改造升级变电站，存在一些情况，值得我们思考并在设计阶段就将问题解决。

需改造升级的变电站，目前许多都存在隔离开关、接地开关位置信号只接入了“合位”节点，未接入“分位”信号，开关不在合位时默认为处于分位。这种接线方式不符合一键顺控的技术要求，设计时需确认开关的遥测信号回路是否接入了“分”“合”两个信号。

同时在设计时应注意改造是否需要实现空开、保护压板的一键顺控操作，顺控操作应具备完善的防误闭锁功能，模拟预演和指令执行过程中应采用监控主机内置防误闭锁逻辑和独立智能防误主机双校核机制，且两套系统宜采用不同厂家产品。

另外还应考虑，对于设备较为老旧的变电站一键顺控改造，要充分考虑到在顺控过程中，一次设备分合不到位或刀开关本体异常、双确认装置未传回刀开关位置信息等情况的出现，均可能存在误操作风险。鉴于目前变电站“视频+”机器人巡视系统已日趋完善，在设计时可考虑在出现开关操作不到位或双位置判据不一致的情况时，将机器人巡视系统对现场再次确认做为判据。

结语

一键顺控的项目实施复杂繁琐，在实施过程中有各种风险。设计作为工程实施的先行工作，在最初的可研阶段就应准确分析各种可能存在的问题，拟定对策。

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