论文部分内容阅读
[摘 要]通过上海张江工业园35KV变电站10KV开关柜可程序化操作成功案例，介绍了10KV开关柜可程序化操作的设计方案，分析了可程序化操作的4种状态和12种切换方向的思路，同时也介绍了监控后台关于控制界面的设置，及控制信号的反馈。得出了具备全电动操作功能的开关柜进行可程序化操作具有较高的安全性和可靠性，具备全面推广和应用的技术可行性的结论。
[关键词]微机继电保护装置；可程序化操作；PLC编程技术；后台控制界面；安全性，可靠性
中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0043-01
引言
随着变电站智能化程度水平的提高，传统的遥控操作已不能满足智能化变电站的需求，要求开关柜实行可程序化操作是必然的技术发展趋势。传统的无人值守变电站，遥控操作仅仅针对主开关，隔离刀闸、接地刀闸、手车等都不可以从监控主站或调度中心遥控操作， 当需要执行这些操作时，需要操作人员到现场手动操作。随着无人值守变电站数量的急剧增长，要求操作人员熟悉众多变电站的结构。可程序化操作成了多数变电站管理运行模式的首选。开关柜可以应用电动手车、电动地刀来实现手车和地刀的遥控操作，通过不断地技术改进，已经攻克了电机卡阻、静触头活门非正常开启等技术难题，使开关柜全电动操作变为现实，为可程序化操作提供了硬件基础。
由于间隔层微机继电保护装置PLC编程能力较弱，可程序化操作一般由编程能力较强的PLC实现。最近几年，随着变电站间隔层微机继电保护装置的可编程技术的逐步发展和成熟，出现了用继保装置实现可程序化操作的模式。与PLC实现程序化控制相比较，可以减少设备， 节省开关柜空间，响应速度和可靠性也较高， 使操作更快捷。只要监控后台向继保装置发送一条向目标位置切换的操作命令，继保装置接受到该命令后立即进行逻辑判断，分步操作，完成设定目标。每步操作前，都有位置判断及上一步是否成功执行的判断，确保按照设定好的逻辑，按照预设顺序可靠正确的操作开关柜。
1 可程序化操作方案
1.1 概述
上海张江工业园35KV变电站建设规模为2台6300KVA变压器；35KV两
条进线分列运行；10KV采用单母分段运行方式，含12条出线。10KV开关柜采用全电动操作机构，继保采用GE公司F650，电站监控系统采用GE 公司PMCS系统。张江变一次设备和二次设备都比较先进，为开关柜的可程序化操作提供了有利的物质条件。
1.2 程序化操作控制状态定义
10KV开关柜的运行方式分为运行，热备用，冷备用，线路检修4种。A-运行状态：开关合位，手车工作位置，接地闸刀分位；B-热备用状态：开关分位，手车工作位置，接地闸刀分位；C-冷备用状态：开关分位，手车试验位置，接地闸刀分位；D-检修状态：开关（CB）分位，手车试验位置，接地闸刀合位；
后台监控系统下发控制命令，继保应能自动可靠地实现4种运行方式间的转换操作。这样的操作方式称为可程序化操作，完全区别于只对某一个开关进行分合的遥控操作。
后台监控系统将当前的运行状态显示为红色。当系统发出程序操作指令时，
后台系统显示当前的运行状态， 并提示目标状态， 等待运行人员的确认。运行人
员确认后， 后台显示从运行状态到目标状态的操作顺序， 并再次等待运行人员的确认。运行人员确认后， PLC按照操作程序进行顺序操作， 并向系统传回过程信息， 后台系统将已经执行过的步骤变为绿色， 并有对勾提示。如果操作过程出现异常，后台系统显示相关信息， 中止顺序操作并有错叉提示。为防止操作人员误操作或程序操作出现异常情况， 特意设计了紧急停止命令。
1.3 程序化控制流程图
开关柜通常有四种状态，六种动作，具体如上图所示。状态间的控制切换方向有12种：运行状态到热备用状态；运行状态到冷备用状态；运行状态到检修状态；热备用状态到冷备用状态；热备用到检修状态；冷备用到检修状态；检修状态到冷备用状态；检修状态到热备用状态；检修状态到运行状态；冷备用状态到热备用状态；冷备用状态到运行状态；热备用状态到运行状态。后台监控系统只需要向继保F650发12种命令，可执行相应的切换操作。从一个状态切换到另外一个状态执行一个或者二个或者三个动作，动作操作的先后顺序完全由继电保护装置控制，不需要人为干涉。
1.4 可程序化操作防误机制
1）开关柜F650能自动判断当前状态；
2）按顺序执行，只有上一个动作成功执行后，才能执行下一个动作；每成功执行一个动作，成功信号上传监控系统，同时复归本次动作；完成本次切换任务后，复归本次命令；
3）发现失败信号，将复归所有逻辑，本次切换操作结束，等待下一个切换命令，失败信号上传监控系统；
4）紧急停止命令，为了防止误发状态切换命令或命令执行过程中发生意外以及其他需要中止命令的情况。
2 后台监控系统操作
为使操作人员能够清晰地观察程序化控制的每步中间过程， 开关、手车、地
刀因顺控执行而進行的分、合操作，后台系统将已经执行过的步骤变为绿色， 并 有“√”提示； 如果操作过程出现异常， 后台系统显示相关信息， 中止顺序操作并有“×”提示。
2.1 可程序化操作界面
用鼠标点击主接线图中“可程序化操作按钮”，进入可程序化操作界面。该界面显示开关柜当前的状态： 运行- 热备用- 冷备用- 线路检修，显示为红色的为当前状态。单击需要切换到的状态调出另外一副由当前状态切换到目标状态的操作步骤画面。
2.2 操作步骤
点击“开始执行”按钮， 顺控操作就按照步骤自动执行。若顺控成功， 会有对勾出现，并在操作完成后出现“操作完毕”。若操作失败，会有错叉出现，会出现“操作失败”。
2.3 急停操作
每幅顺控画面右上角均有“急停”按钮， 若在顺控过程中发现异常情况， 可以从后台下发急停命令， 中止后续顺控操作，已下发的顺控操作命令无法停止。请操作人员谨慎操作。
3 结论
许多研究表明开关柜的可程序操作对提升变电站的智能化水平，减少人为误操作，增加电气系统整体安全可靠性运行都有积极意义。可程序化操作在对智能化要求较高的无人值班变电站将得到大力应用。但也应该注意到，本文仅介绍了10KV开关柜的可程序操作，对于110KV及以上电压等级变电站由于组网的复杂性和运行方式的多样性，各继保装置之间的关联性及可编程的容量，一次设备的电动控制技术等，都将影响可程序操作的安全可靠运行，这也是各相关学科下一步研究的方向。
[关键词]微机继电保护装置；可程序化操作；PLC编程技术；后台控制界面；安全性，可靠性
中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0043-01
引言
随着变电站智能化程度水平的提高，传统的遥控操作已不能满足智能化变电站的需求，要求开关柜实行可程序化操作是必然的技术发展趋势。传统的无人值守变电站，遥控操作仅仅针对主开关，隔离刀闸、接地刀闸、手车等都不可以从监控主站或调度中心遥控操作， 当需要执行这些操作时，需要操作人员到现场手动操作。随着无人值守变电站数量的急剧增长，要求操作人员熟悉众多变电站的结构。可程序化操作成了多数变电站管理运行模式的首选。开关柜可以应用电动手车、电动地刀来实现手车和地刀的遥控操作，通过不断地技术改进，已经攻克了电机卡阻、静触头活门非正常开启等技术难题，使开关柜全电动操作变为现实，为可程序化操作提供了硬件基础。
由于间隔层微机继电保护装置PLC编程能力较弱，可程序化操作一般由编程能力较强的PLC实现。最近几年，随着变电站间隔层微机继电保护装置的可编程技术的逐步发展和成熟，出现了用继保装置实现可程序化操作的模式。与PLC实现程序化控制相比较，可以减少设备， 节省开关柜空间，响应速度和可靠性也较高， 使操作更快捷。只要监控后台向继保装置发送一条向目标位置切换的操作命令，继保装置接受到该命令后立即进行逻辑判断，分步操作，完成设定目标。每步操作前，都有位置判断及上一步是否成功执行的判断，确保按照设定好的逻辑，按照预设顺序可靠正确的操作开关柜。
1 可程序化操作方案
1.1 概述
上海张江工业园35KV变电站建设规模为2台6300KVA变压器；35KV两
条进线分列运行；10KV采用单母分段运行方式，含12条出线。10KV开关柜采用全电动操作机构，继保采用GE公司F650，电站监控系统采用GE 公司PMCS系统。张江变一次设备和二次设备都比较先进，为开关柜的可程序化操作提供了有利的物质条件。
1.2 程序化操作控制状态定义
10KV开关柜的运行方式分为运行，热备用，冷备用，线路检修4种。A-运行状态：开关合位，手车工作位置，接地闸刀分位；B-热备用状态：开关分位，手车工作位置，接地闸刀分位；C-冷备用状态：开关分位，手车试验位置，接地闸刀分位；D-检修状态：开关（CB）分位，手车试验位置，接地闸刀合位；
后台监控系统下发控制命令，继保应能自动可靠地实现4种运行方式间的转换操作。这样的操作方式称为可程序化操作，完全区别于只对某一个开关进行分合的遥控操作。
后台监控系统将当前的运行状态显示为红色。当系统发出程序操作指令时，
后台系统显示当前的运行状态， 并提示目标状态， 等待运行人员的确认。运行人
员确认后， 后台显示从运行状态到目标状态的操作顺序， 并再次等待运行人员的确认。运行人员确认后， PLC按照操作程序进行顺序操作， 并向系统传回过程信息， 后台系统将已经执行过的步骤变为绿色， 并有对勾提示。如果操作过程出现异常，后台系统显示相关信息， 中止顺序操作并有错叉提示。为防止操作人员误操作或程序操作出现异常情况， 特意设计了紧急停止命令。
1.3 程序化控制流程图
开关柜通常有四种状态，六种动作，具体如上图所示。状态间的控制切换方向有12种：运行状态到热备用状态；运行状态到冷备用状态；运行状态到检修状态；热备用状态到冷备用状态；热备用到检修状态；冷备用到检修状态；检修状态到冷备用状态；检修状态到热备用状态；检修状态到运行状态；冷备用状态到热备用状态；冷备用状态到运行状态；热备用状态到运行状态。后台监控系统只需要向继保F650发12种命令，可执行相应的切换操作。从一个状态切换到另外一个状态执行一个或者二个或者三个动作，动作操作的先后顺序完全由继电保护装置控制，不需要人为干涉。
1.4 可程序化操作防误机制
1）开关柜F650能自动判断当前状态；
2）按顺序执行，只有上一个动作成功执行后，才能执行下一个动作；每成功执行一个动作，成功信号上传监控系统，同时复归本次动作；完成本次切换任务后，复归本次命令；
3）发现失败信号，将复归所有逻辑，本次切换操作结束，等待下一个切换命令，失败信号上传监控系统；
4）紧急停止命令，为了防止误发状态切换命令或命令执行过程中发生意外以及其他需要中止命令的情况。
2 后台监控系统操作
为使操作人员能够清晰地观察程序化控制的每步中间过程， 开关、手车、地
刀因顺控执行而進行的分、合操作，后台系统将已经执行过的步骤变为绿色， 并 有“√”提示； 如果操作过程出现异常， 后台系统显示相关信息， 中止顺序操作并有“×”提示。
2.1 可程序化操作界面
用鼠标点击主接线图中“可程序化操作按钮”，进入可程序化操作界面。该界面显示开关柜当前的状态： 运行- 热备用- 冷备用- 线路检修，显示为红色的为当前状态。单击需要切换到的状态调出另外一副由当前状态切换到目标状态的操作步骤画面。
2.2 操作步骤
点击“开始执行”按钮， 顺控操作就按照步骤自动执行。若顺控成功， 会有对勾出现，并在操作完成后出现“操作完毕”。若操作失败，会有错叉出现，会出现“操作失败”。
2.3 急停操作
每幅顺控画面右上角均有“急停”按钮， 若在顺控过程中发现异常情况， 可以从后台下发急停命令， 中止后续顺控操作，已下发的顺控操作命令无法停止。请操作人员谨慎操作。
3 结论
许多研究表明开关柜的可程序操作对提升变电站的智能化水平，减少人为误操作，增加电气系统整体安全可靠性运行都有积极意义。可程序化操作在对智能化要求较高的无人值班变电站将得到大力应用。但也应该注意到，本文仅介绍了10KV开关柜的可程序操作，对于110KV及以上电压等级变电站由于组网的复杂性和运行方式的多样性，各继保装置之间的关联性及可编程的容量，一次设备的电动控制技术等，都将影响可程序操作的安全可靠运行，这也是各相关学科下一步研究的方向。