1、 2019 年中国电机工程学会年会论文集 变电站隔离开关电机电源的顺控操作研究 张树培 云南电网有限责任公司保山供电局，云南省保山市 678000 Sequential control research of substation disconnecting switch motor power supply ZHANG Shupei Baoshan Power Supply Bureau,Yunnan Power Grid Corporation,Baoshan 678000,China摘要：由于变电站内隔离开关的电机电源空气开关缺少有效的远程操控手段，使常规变电站顺序控制水平受到影 响，为
2、解决 隔离 开关 电机电 源的 远 程控制 问题，提 出了两 种隔 离 开关二 次回 路改 造方案，并 比 较选出 最优 方案 以解决隔离开关电机电源的远程控制问题，让变电站的顺序控制范围和水平得到进一步提升。关键词：顺序控制；远程控制；隔离开关；电机电源；调控一体化 ABSTRACT:Because it is difficult to control the air switch of the disconnector in substation remotely,the order control level of the conventional substation is affec
3、ted.In order to solve the remote control problem of the disconnector motor power supply,two reconstructing schemes of the secondary circuit of the disconnector are put forward.By comparing the two schemes,the optimal scheme is selected to solve the problem and make the change.The sequence control ra
4、nge and level of the power station have been further improved.KEY WORD:Sequential control;Remote control;Disconnecting switch;motor power;Integration of regulation and control 1 前言 变 电 站顺 序控制1是指发 出一组 操作 指令，并逐条 执行，由系 统根 据 设备状 态信 息变 化情 况判断每 步操 作是 否到 位，确认到 位后 自动 执行 下一指令，直 至执 行完 所有 指令。随着智 能变 电站 的推 广和 常规
5、变 电站 的智能 化 方向 改造，实现 设备的 顺 序控 制将 有利 于缩短停电 时间 和减 轻运 维人 员的工 作量，但在 常规变电站 的顺 序控 制研 究中，由 于需 要操 作到 的所有一、二次 设备 还没 有被 远程控 制技 术全 面覆盖，所以 一些 人工 操作 的 步骤还 无法 用顺 序控 制代替。2 变电站隔离开关顺序控制现状分析 常规变电站的顺序控制技术研究主要面向已实现调控一体化的无人值班站，按文献2 所述，顺控 技术 的实 现主 要 依托调 控主 站与 变电 站的通信和变电站监控系统对站内一二次设备的遥 控 操作，其顺 控框 架的 基本 逻 辑如图 13所示：顺序控制模块 顺序
6、控制模块操作票管理模块 操作票管理模块 安全校核模块 安全校核模块通信模块 通信模块人机交互模块通信模块 通信模块隔离开关控制 隔离开关控制 断路器控制 断路器控制 软压板控制 软压板控制 二次空开控制 二次空开控制调控主站变电站暂未推广变电站监控系统图 1：变电站顺序控制框架逻辑图 调控人员通过人机交互模块下达顺控操作指令后，系统从 操作 票模 块中生 成操 作票，经 人工确认操作票内容和顺序后在顺序控制模块中生成相应的操作指令并经通信模块依次下达到变电站，实现远 方操 作，每一操 作步 骤在 操作 前后，都由 安全 校核 模块对操 作 准备 条件 和操 作完成情况进行校核，通过安全校核后才
7、能继续操 2019 年中国电机工程学会年会论文集 作，直 至操 作全 部完 成。在变电 站常 见的 线路 停复 电、倒母 线、主变停送电 等操 作中，对隔 离 开关的 操作 比重 超过 所有 操 作的 三分 之一，公司操 作 票业 务指 导书 中要求“采 用电 动 方式 操作 隔离 开 关后，必 须断 开隔离开关 操作 机构 电源”4（通常 断电 机电 源空 气开关），但由 于目前 变电 站 没有隔 离开关 操作 机构电源 远方 操作 功能 的设 计标准，导致 所有 需要操作隔 离开 关的 顺序 控制 无法全 自动 完成，如文献56 所列 举的 顺控 模式，大部 分针 对顺 控操作的研究没有覆
8、盖隔离开关电机电源空开的远方操作。3 两种隔离开关电机电源远方操作方案 要解决 隔离 开关 电机 电源 的远方 操作 问题，运 用 技术 成熟、运行 稳定的 变 电站 监控 系统 来实现无疑 是最 优选 项，借鉴 断路器、隔离开 关的 远方操作 模式，参 考文 献78 对电源 空开 的远 程操控实 现形 式，提出 以下 两种改 造方 案：3.1 在隔离开关控制回路中进行改造 该方案 的设 计思 路是，利 用测控 装置 的遥 控分/合闸 节点 驱动交 流接 触 器，利 用交流 接触 器的主触点代替空气开关让隔离开关电机电源得电。19201817 15 16128 71115 1691SD2KM1
9、GDHSD191 941L3L1L2246153QF12 1WVUV1W1U14642635315KM2MQF214131213 14 A1 A2-1-2 1 2-1-2 2 1 A2 A1 14 13SL2SL114 13 2 154KM1 KM2KM1 KM22 132 110 9 2 154SL31 2 1 2SB2 GDHSB3KM1KM2QCSB169423 2410112321 222 1图 2：改造前隔离开关控制回 路 改造前 的隔 离开 关控制 回路 如图 2 所示，改造后如 图 3 所 示。该 方案是 在 隔离 开关 的控 制回路 中，加入 隔离 开关 电机电 源 遥控 分闸
10、 回路 和遥控合闸 回路。遥控 分闸 回 路由测 控装 置遥 控分 闸输出节 点、继电 器 K4 构成，遥控 合闸 回路 由测控装置 遥控 合闸 输出 节点、断 路器 常闭 辅助 触点DL、接 触 器 KM3，继电器 K4 常闭 节点 1 构成。01GKM2KM1SB3459 101 231 2KM2 KM1KM2 KM14QC5 6SB1 13 14SL1SL2-2-1-2-1 A2 A1121314QF211MKM2135324641 2QF1351642L2L1L321394 91SD1KM121 22SD223 2491 9416 15KM3K4DL远 控/近控转换 开关QC-1311
11、7 81216 151720195 6分闸回路合闸回路自保持手动或遥控电机电源投退控制回路K4A1 B1 C1NKM3U1V1W1UVW遥控分遥控合10KM3QC16 152 114 132 114 13 A2 A1 2 12 12 1SL3GDH2 1SB22 1KM3-14KM3-(-1)图 3：改造后隔离开关控制回 路 在该方 案中，隔离 开关 电 机电源 正常 处于 合上状态，远方 操作 时，远方 就地把 手 QC（15-16）保持断 开，当测 控装 置发 出合闸 脉冲 后，由于 操作隔离 开关 需要 断路 器在 断开位 置，DL 闭合，故 KM3 接触 器得 电，KM3 常开辅 助触
12、 点（13-14）闭合，回路自保持，KM3 主触 头闭合使隔离 开关电机 回路 得电；当 测控 装置发 出分 闸脉 冲后，K4 继电 器得 电，K4 常闭节 点 1 断开，KM3 接触器 失电，回路自 保持消失，KM3 主触头断 开使隔离 开关 电机 回路 失电。3.2 基于可远程控制的空气开关进行回路改造 该方案 的思 路是，选择 一 款可以 进行 远方 脉冲控制 的空 气开 关替 换现 有空开 控制 电机 电源，并在二 次回 路上 配合 该空 开进行 相应 改造。以 某 知名 厂家 型号为 IC65N，3P,3A 的 空气开 关 为例，该空 开在 方案中 配有 1 个远 程控 制附件 RC
13、A 和 2 个状 态指 示节 点 iOF，其 附件 原理和 功 能见表 1 所示。2019 年中国电机工程学会年会论文集 型号 名称 原理 功能说明 RCA 断路器远程控制附件（见图 4）交流控制 电源 L、N 分别接 于 RCA的 P 端和 N 端，当交流信 号输入Y 端时 RCA 动作，通过机械 联动控制电机 电源空开分合（见图 5）1、RCA 可以远程闭合/分断 空开 也可切换为 就地操作；2、控制信号 由 Y1或 Y2 输入，以后到者为准；3、Y1 端 用于输入持续信号；Y2 端用于输入 脉冲信号，故测控装 置输出的遥控 节点只能接入 Y2 端。i OF 断路器状态指示附件 1、可以远
14、程 指示电 机电源空开 的实际 位置状态；2、当电机电 源空开 闭合时，常 开节 点 11-14接通，常 闭节 点 11-12断开，当 空开断 开时则相反；3、需要两 个 iOF 附件，iOF1 做分合 空开遥 控回路的物 理闭锁，iOF2用于发出 电机电 源空开位置状态 遥信信 号，便于操作的 安全校 核。表 1：新电机电源空开附件功能说明表 图 4 RCA 外观图 图 5 RCA 原理接线图 基于该款可远程控制的电机电源空气开关及 其 附件，对隔 离开 关电机 电 源控 制回 路做 如下改 造，见图 6，在隔 离开关 二 次回 路中 新增 电机电源遥 控合 闸和 遥控 分闸 回路，遥 控合
15、 闸回 路通过测控装置遥控硬压板、遥控合闸节点、iOF1常闭节 点，将 交流脉 冲信 号送至 Y2，遥控 分闸回路通 过测 控装 置遥 控硬 压板、遥控 分闸 节点、iOF1 常开节点，将交 流 脉冲信号送至 Y2，当Y2 接收 交流 脉冲 信号 后，RCA 动作，通过机 械联动控 制主 开关 分合。在该方 案中，隔 离开 关电机 电 源正 常处 于断开状态，远 方操 作时，将 RCA 调节 至远 控有 效模 式，投上 测控 装置 远方控 制 电机 电源 空气 开关硬压板，当测控 装置 发出 合闸脉 冲后，此时 电机电 源空 气开 关应 在断开 位置，iOF1 常闭 节点 闭合，使 Y2 收
16、到交 流脉 冲，RCA 动 作控 制断 路器QF1 分 闸；当测 控装 置发 出分闸 脉冲 后，此 时 电机 电源 空气 开关 应在合 上位 置，iOF1 常开 节点闭 合，使 Y2 收到 交流 脉冲，RCA 动作 控制 断路器 QF1 合 闸。图 6 基于 RCA 附件改造后的 隔离开关控制回路图 4 隔离开关电机电源远方操作方案的选择 在上述介绍的两种变电站隔离开关电机电源空气 开关 远程 控制 改造 方案中，方案 一是 通过在隔离开关控制回路中进行改造实现电机电源远 方 操作，方案 二是 基于可 远 程控 制的 空气 开关对二次 回路 进行 改造 实现 电机电 源远 方操 作，以下 从
17、安全 性、可靠 性、规范 性 和经 济性 对两 种方案进行 对比：（1）安全性：首先在方案一的 改造中，由于是在 原有 的隔 离开 关控 制回路 上进 行改 造，改接线过 程中 交直 流电 源混 连的风 险高 于方 案二，其 次，方案 一需 要新 增的交 流 接触 器和 中间 继电 2019 年中国电机工程学会年会论文集 器相比方案二需要新增的空开附件物理体积更大，回 路更 多，在狭 小的隔 离 开关 机构 箱内 施工过程中，人 身安 全和 设备 安全隐 患大 于方 案二。（2）可靠性：首先方案一的实 质是利用接触器的主触点代替隔离开关电机电源空开完成电机电 源控 制的，空气 开 关的遮 断容
18、 量大 于接 触器触点 容量，在 合闸 于电 源短路 等故 障情 况下，方案二 的可 靠性 更高，其 次，如果 交流接 触器 某相触点 应故 障导 致缺 相或 短路，将 会造 成电 机电源失电，严 重时 有可 能损 坏电机。（3）规范性：方案一和方案二 中对回路的改造均 与目 前变 电站 典型 回路设 计不 一致，但依据安全 规程，作业 过程 中 要在拉 开的 隔离 开关 电机电源 空气 开关 上悬 挂禁 止类标 示牌，采用 方案一会使 该安 全措 施彻 底失 去意义，方案 二相 较而言更贴 近目 前的 规范 要求。（4）经济性：就材料设备费用 而言，方案一 主 要包 括二 次电 缆和 接触
19、器 及继 电器，方案 二主要包 括二 次电 缆和 新空 开及空 开附 件，方 案一综合消 耗电 缆长 度与 方案 二相当，相同 改造 范围内，方案 二空 开及 空开 附 件购置 费用 在方 案一 接触 器、继电 器 购置 费的 3 倍左右，但这部 分费 用比 重 较轻，计及 施工 费等其 他 项目 费用 综合 支出计算后，方 案二 投入 只比 方案一 高 出 15%左 右。综 上 所述，两种 隔离 开关电 机 电源 空气 开关的远方 操作 方案 比较 结果 如表 2 所示，通过 以上对比来 综合 评价 两个 方案 后，更建 议选 用方 案二来实现 隔离 开关 电机 电源 空气开 关的 顺控 操
20、作。方案一 方案二 安全性 中 良 可靠性 较差 优 规范性 较差 中 经济性 中 较差 综合评价 表 2：改造方案对比评价表 5 小结 在实现调控一体化的常规变电站完成隔离开关电 机电 源空 气开 关远 程控制 的改 造后，明显增加了 调控 主站 对变 电站 的顺序 控制 范围，让大部 分 倒闸 操作 都能 程序 化、自动 化实 现，在顺 序控制进 一步 的推 进中，还 需要规 范二 次空 开的 远程控制 回路 设计，同时 也 需要完 善监 控技 术和 传感 技 术，将 更 真实、可靠的 变 电站 设备 动作 数据反馈至调 控主站 以应 对文 献9 中所 述 的由 远程控制带 来的 电网 风
21、险，逐 渐提高 顺序 控制 的安 全性、可 靠性 和规 范 性。参 考 文 献 1刘建强,肖伟,等.一种 220kV 智能变电站倒母线顺控操作的策略研究J.供用电,2018,01(4):59-62 2李红伟.地县一体化调度自动化主站系统管理J.云 南电力技术,2016,12(44):150-151 3杜镇安,黎恒烜,等.远方顺控操作系统技术路线分析J.湖北电力,2018,2(42):11-15 4云南电网公司Q_CSG-YNPG410024-2014 云南电网公司电气操作票业务指导书S云南：云南电网有限责任公司，2014 5 郭青.智能变电站顺控操作应用J.大众用电,2014,2(2):25-26 6毛志强,熊倩,等.智能变电站顺序控制技术应用研究J.山东电力技术,2016,12(43):25-28 7冯梦雨.远程电源控制系统的设计与实现D.成都:电子科技大学,2016 8吴卓葵,曾涛,等.基于 GSM 的远程开关控制装置设计J.自动化与仪器仪表,2014,8(47):47-49 9王瑞虎,董雪萍,等.电网调控一体化风险分析J.云南电力技术,2016,12(44):108-113 收稿日 期：2019-07-08 作者简 介：姓名（出生 年-），性 别，籍贯，学 历，职 称，研究 方向 张树培（1990），男，云南 省，学士，工程师，从事 以继 电保 护为 主的二次 专业 工作
