变电站二次设备操作管控系统

李志远，郭军慷，王玉财，张庆平，周新意

（1.国网宁夏电力有限公司宁东供电公司，宁夏灵武，751400；2.南京新和普电力科技有限公司，江苏南京，210000）

0 引言

目前，国内最普遍的防误操作票管理系统，可以在操作票指令生成时就开展五防规则检查，针对违背五防规则的指令，系统就会给予明确警告。所谓五防，指的是预防带电进行隔离开关操作、预防错误开闭断路设备、预防带电接地操作、预防接地开合隔离开关、预防错误进入带电隔离室。值得注意的是，上述防误操作票系统的功能均是在电网一次设备状况拓扑图形的背景下施行的，还没有包含二次保护设备的搭建，也未把一次设备状态与二次保护设备的功能进行联合，所以无法表现为此设备对一次设备的保护能力[1]。

笔者所阐述的是构建在二次设备模式下的变电站二次设备操作管理系统，该系统不但有效维持了原有防误操作票系统的全部功能，同时还增添了二次设备模型构建、设置了全面的操作流程库，完成了一次设备防误操作和二次设备保护提示作用，一旦发现操作有误便开启告警功能。操作票与检修申请单相互关联，并根据执行状态相互验证，闭环操作，极大的加强了安全防误机制。

1 操作票简介

1.1 操作票

操作票是指在电力系统中运行电气操作的书面依据，包括调度指令票和变电操作票。需要填入操作票的电气操作项目如下：（1）拉、合断路器；（2）拉、合断路器后的检查；（3）拉、合隔离开关；（4）拉、合隔离开关后的检查；（5）挂接地线前对线路进行验电；（6）挂、拆接地线；（7）装(投)取熔断器；（8）检查电源电压、电流值；（9）合隔离开关前检查开关已拉开；（10）拉隔离开关后检查开关应拉开；（11）并、解列前后检查变压器负荷分配；（12）改变配电变压器分接开关的位置等。

操作票执行步骤首先是发布和接收操作任务，填写操作票，经审核批准与模拟操作后，发布执行命令；然后现场依据操作票内容进行操作后，进行操作复查与操作汇报；最后盖章记录完工。

1.2 操作票与检修工作关系

操作票最初接受的操作任务来源于检修票。电力系统中，设备无论是计划检修还是临时检修，都需要提交检修票。其涉及有电力系统设备的检测、检查、维修、保养等内容，整体来讲，检修票不但是检修部门对检修任务的详细表述，同时还是调度部门进行操作票制作的核心根据。当检修部门有检修计划需求时需要经过如下步骤：第一步，提交检修票供调度运行部门进行审核批准；第二步，根据检修票的工作内容，运行部门有关人员（以下简称运行人员）需填写操作票，为检修申请创造检修条件；第三步；现场进行操作票执行以后，方能正式进行检修作业；第四步；检修作业完成，告知调度部门，工作人员需要制定另一张操作票，恢复电网设备之前状态，工作全部完成。如图1所示，该图即为操作票和检修票之间的关系。

图1 操作票与检修票关系图

1.3 操作票系统的发展

对操作票系统的演变历程进行分析，可以概述为人工制作、操作票流程系统、防误操作票系统三大板块。手工制定完全采用手工填写记录；操作票流程系统已将操作票的制定和流程转移到计算机实现；防误操作票系统在操作票流程的基础上增加了电网一次设备接线图。

针对早期防误操作票系统功能健全逐步丰富了企业对操作票的多元化要求，对操作票的制定产生了有效的辅助效果，但需要注意是，基于电力系统结构的复杂性，目前国内尚未实现对其的全面覆盖。其一，在我国，电力系统的组建是基于一次设备与二次设备而组成，当下只针对一次设备进行建模，无法表现二次设备对一次设备的保护，不能真实模拟电网一次与二次设备之间的逻辑关联关系；其二，随着基建、检修、技改等工作日益增多，调度岗位工作人员的操作负荷在不断提升，怎样科学的通过技术手段在保障安全的前提下增强工作效率也是相关企业必须要关注的重要问题。；其三，由于操作票和检修票之间的实际工作顺序制约关系，操作票的制定很难脱离检修票。这时二次设备智能防误操作票管理系统的出现就是为了解决以上的问题。

2 变电站中二次设备管理操作系统的设计要点分析

2.1 二次保护建模

二次保护建模是指对二次保护设备进行拓步建模，将二次设备纳入到电网图形中，模拟一次设备的保护状态信息。依靠科学进行保护方法设计，对保护设备中的相关数值进行确定，凭借和能量关系系统EMS潮流计算连接，得出一次设备在运行过程中的相关数据信息，在对操作票进行编制的过程中，让一次设备处在失去保护或者保护值超过指定范围时，发出明确的警告信息[3,4]。

总体来讲，保护方式可以宏观划分成母线保护法、线路保护法、变压器保护法、短引线保护法、断路器过流保护法等，每一种保护方法从不同层面开展对一次设备的保护工作。

2.2 操作规则库设计

操作规则库是以数据库形式存放的用于描述和保存运行人员关于开列操作票的专业知识，允许现场专家进行配置，包括增加新的操作任务、配置新的操作规则模板。

2.3 操作告警

操作告警是指对现场操作人员进行的有误操作进行告警。可以实时查看相关操作关联设备的状态。

2.4 科学设计操作票和检修票之间的闭环管理要点

根据检修票内容，经过拓扑分析获得检修设备的关联设备，智能生成操作票。停电操作票完成停电操作后，才可以进行检修操作；检修工作完成后，才可以执行送电操作票。

3 变电站二次设备操作管控系统功能

整体来讲，在中国，针对变电站的二次设备操作管理系统秉承了原有防误操作票系统的优点，但需要注意的时，在针对二次保护建设、规则制定以及操作票执行过程监测、误操作警报等三个层面均有技术上的革新，组成了科学完成的分析功能，有效完成了一次设备防误操作和二次保护设备状态信息警报两种能力兼具的操作票系统，同时可以基于检修票内容自动生产操作票。二次设备操作管控系统功能模块如图2所示。

图2 管控系统功能模块

3.1 完整的拓扑分析功能

笔者认为，完善的拓扑分析功能是建立在图库信息一体化技术与拓扑建模技术上所搭建的电力图形平台上的，因此，其功能主要应涵盖有如下几个方面。

（1）通过设定每个一次设备的保护投运状态，描述一次设备的保护投、退状态信息，模拟让电力系统中的全部一次设备都处在保护状态下，在制定操作票流程中让一次设备保护状态都退出运转，则给出信息提示设备处在失去保护的状态。

（2）在一次设备和二次保护设备之间构建联系，设立保护定植数据，同时和监控系统进行整体，表现设备的实时状态和监测信息，涉及断路器、隔离开关状态以及电力系统的相关运转数据等。当制定操作票时，对设备的操作如果影响到其他设备的保护定值，将会引起保护装置动作的情况下，给出具体的提醒信息。

3.2 按照检修申请自动形成操作票功能

和检修申请系统进行连接，组建闭环状态下的防误操作模式机制，依靠分析检测申请单和电力系统设备的实际运行状态，对电力企业中的对应电网系统进行校正；对各电网设备的运行状态进行检测和分析，制定相关安全措施，最终得出检测目标和检修要求；对所有检修申请单进行整合，基于检修工作目标、检修时长、对检修申请单进行分组打包。在这一大背景下，通过检修申请单组成操作票，由此形成一套闭环型系统，最大限度提升了操作过程中的安全性。

3.3 操作票实时监视与告警

当操作票任务开始执行时，可以在操作票界面实时查看操作票项目的执行情况，执行到哪个项目、已完成操作的项目是否存在误操作。操作票实时监视过程如图3所示。

图3 操作票实时监视过程

告警分为误操作告警、二次设备异常状态等告警。误操作是指按操作票执行操作项目时，相关联的二次保护设备的状态与操作完成后应有状态不一致。异常状态指设备正常运行时遇到的电流、电压突变，越限。对于告警信息，可以通过移动短信终端发送给相关人员，让其知悉情况，并及时作出相应措施。

4 结语

在电力系统当中，变电站的二次设备操作管理系统基于厂站主线图作为界面，在对操作票进行编制的过程中涉及到了一次设备防误操作与二次设备保护信息警告功能，使对电网模拟仿真更加真实，进而提高了操作票防误的可靠性；通过建立灵活性强、通用性好的操作规则库；对操作票的实时监视，能够让工作人员清晰了解到操作票任务目前的执行情况，和检修申请之间形成良性闭环管理状态，让所产生的操作票在实践和内容上都做到有据可查，在操作流程上，闭环管理模式和警告信息也让操作票的制定具有更强的安全性。变电站二次设备操作管控系统是一个现代化电网管理不可或缺的信息技术支持系统，它能够有效的防止运行电气设备误操作。