110 千伏變電站高壓開關柜一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作應用

劉一平

（新疆八一鋼鐵股份有限公司設備工程部，新疆烏魯木齊 830022）

引言

隨著我國智能電網技術的迅速發展，變電站建設規模越來越大，其運行安全與效率直接影響了整個電網的供電質量。高壓開關柜作為變電站內關鍵設備之一，完善的調度與操作規范對維持變電站安全高效運行至關重要。由于高壓開關柜倒閘操作工序繁瑣，導致常規操作技術下的失誤操作概率較大，不僅影響了高壓開關柜自身的穩定性，甚至對整個變電站的安全運行產生威脅。因此，為滿足變電站高壓開關柜對操控效率與操控安全性的需求，本文研究了一種一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作技術，為智能電網的發展提供有效的保障。

1 智能操作110千伏變電站高壓開關柜

高壓開關柜是我國110 kV 變電站內的關鍵設備之一，主要包含了斷路器、互感器、隔離開關等結構。目前，我國大部分110 kV 變電站的高壓開關柜綜合控制技術均未達到智能化的控制要求，主要采用順序控制技術，也就是按照事先設定好的程序進行有序操作，雖然可以在一定程度上實現高壓開關柜的自動化操作，但難以保障操作效率與安全性，所以本文在傳統高壓開關柜智能操作架構的基礎上，構建一個110 kV 變電站高壓開關柜一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作架構［1］，如圖1所示：

圖1 變電站高壓開關柜一鍵順控智能防誤運行架構

如圖所示，本文在原110 kV 變電站高壓開關柜智能操作架構中，新增了專用順控主機與智能防誤主機，當操作者通過遠程操控主機的方式來操作高壓開關柜時，智能防誤主機會進入雙層防誤校驗狀態，只有校驗通過，才會生成操作票，此時一鍵順控主機就會按操作票中預設指令執行相應操作。下面本文將針對一鍵順控操作與防誤聯鎖操作的實現進行詳細介紹。

1.1 一鍵順控操作

一鍵順控是一種基于計算機的自動化操作技術，可以通過預設程序對高壓開關柜進行智能化與自動化的操作［2］。為實現110 kV 變電站高壓開關柜的一鍵順控操作，本文引入了磁感應傳感器，實現一鍵順控具體流程如下：（1）確定需要監測的高壓開關柜的狀態，包括其開關位置、動作狀態等；（2）選擇合適的磁感應傳感器，根據需要監測的狀態選擇合適的類型和規格；（3）在高壓開關柜的適當位置安裝磁感應傳感器，確保能夠正確感應到開關柜的動作和位置；（4）將磁感應傳感器的輸出信號連接到相應的監測系統或控制系統中，以便對開關柜的狀態進行實時監測和控制。

在實際應用中，需要使用一定數量的磁感應傳感器對多個高壓開關柜的感知節點進行涵蓋。那么磁感應傳感器覆蓋問題看作數學問題，可通過相應的計算公式解決。

設有x個高壓開關柜，在區域內磁感應傳感器節點有y個，那么高壓開關柜中磁感應傳感器節點之間的覆蓋率可以表達為如公式（1）所示。

公式（1）中，ex,y∈{ }0,1 ，表示第x個被第y個傳感器節點覆蓋的概率。ex,y=0 代表被監測的高壓開關柜不在被監測的區域，被監測的高壓開關柜被監視的可能性為0；那么，ex,y=1 代表被監測的高壓開關柜處于磁感應傳感器的感應區域之內，感應到的幾率是100%。

受到磁感應傳感器的感知范圍的限制，傳感器節點只能對感知范圍內的有限高壓開關柜進行監測。磁感應傳感器節點和高壓開關柜間的監測關系如公式（2）所示。

公式（2）中，V表示磁感應傳感器節點和高壓開關柜之間的監測關系矩陣。Vx,y∈{ }0,1 ，當Vx,y=0 時，表示第x個高壓開關柜雖然在第y個磁感應傳感器節點的覆蓋范圍內，但卻沒有被監測。當Vx,y=1 則表示當前高壓開關柜處于被監測位置?？赏ㄟ^上述公式解決磁感應傳感器的節點全面覆蓋問題。

實現磁感應傳感器的節點全面覆蓋后，根據110 kV變電站高壓開關柜實際運行情況設置一個狀態閾值，以斷路器的開合狀態為例，當Uη時，U為位置閾值，V為誤差閾值，那么斷路器處于關閉狀態，反之斷路器處于運行狀態。在根據上述步驟所示的磁感應傳感器識別出高壓開關柜的狀態后，即可根據開關柜的實際運行情況設置相應的調控指令［3］，并以一鍵順控交互的方式，操作高壓開關柜執行特定指令，從而實現了110 kV變電站高壓開關柜一鍵順控操作。

1.2 防誤聯鎖操作

防誤聯鎖就是通過一定手段對高壓開關柜的操作進行限制，避免誤操作的發生［4］。本文為確保110 kV 變電站高壓開關柜的安全性智能操作，在一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作架構中嵌入了“五防”聯鎖操作程序［5］。在執行“五防”聯鎖操作程序時，必須在每一項步驟完成后，及時確認高壓開關柜的運行狀態，只有處于正常運行狀態才能執行下一步驟的操作程序。與此同時，如果在執行“五防”聯鎖操作程序時出現任何障礙，均需要停止操作程序并進行檢查，只有檢查無誤后才能繼續進行操作。

2 實際應用

本文研究的一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作技術為110 kV 變電站高壓開關柜的智能化、無人化、少人化提供有效的執行條件與可靠的運行保障，但是在該智能操作技術正式推廣之前，還需對其進行運行測試，通過測試結果為技術的實際應用給予有效支撐。某新建的110 kV 變電站，主變壓器容量為63 MVA。本文選取該變電站作為試點變電站，站內高壓開關柜中各個裝置均具備電動操作機構，本次實驗在站內原有的高壓開關柜操作平臺中添加了設計的一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作模塊，執行變電站內高壓開關柜的全部操作指令。根據試點變電站的現場考察結果，對主變壓器進行相應操作，同時為驗證本文設計的高壓開關柜一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作技術的檢修效率，選擇傳統高壓開關柜操作技術作為對照組，分別操作變壓器進行檢修作業，并在作業過程中記錄不同操作技術下的檢修時間，詳細結果如表1所示。

表1 不同操作技術下的高壓開關柜檢修時間對比

從表1數據可以看出，無論是主變壓器的哪種操作任務，與傳統操作技術相比，本文設計的智能操作技術所需時間均較短，其中傳統操作技術下主變壓器各項任務中最大檢修時間為25 min，本文設計智能操作技術下主變壓器各項任務中最大檢修時間為5min，較傳統操作時間縮短20 min。這主要是因為本文設計的智能操作技術中應用了一鍵順控操作技術，可以快速完成高壓開關柜的運行轉換，再加上設計技術中結合了五防聯鎖技術，可以確保主變壓器操作的正確性，減少人為因素造成誤操作的概率，從而提升操作效率。綜上所述，本文設計的一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作技術是有效且正確的，可以滿足110 kV 變電站高壓開關柜的實際操控需求，并具有廣闊的應用前景。

3 結論

本文采用了理論與實驗相結合的方式，對110 kV變電站高壓開關柜一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作技術進行研究，與傳統式高壓開關柜操作技術相比，本文研究的一鍵順控協同防誤聯鎖智能操作技術在安全性與可靠性等方面得到了本質化的提升，不僅可以促使高壓開關柜的操作過程更加快速，而且可以有效防止誤操作的發生。本次研究僅僅完成了一些基本的功能，在實際變電站日常運行過程中，還需綜合考慮開關柜的故障檢測、自動校核等功能，這是未來智能化開關發展的一個方向，為真正實現智能變電站的“一鍵式”操控作出貢獻。