500kV变电站高压隔离开关控制系统设计
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摘要高压隔离开关的自动化，简单描述就是对现场一次设备(即高压隔离开关)进行远程遥控、监视。而高压隔离开关综合自动化，包括了高压隔离开关运行状态监视和控制闭锁综合自动化，它是变电站综合自动化的一部分。
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：
1 高压隔离开关控制方式分析
高压隔离开关的控制方式分为就地控制、远方操作把手控制和远方微机控制。其中，就地控制和远方操作把手控制为传统的控制方式，对高压隔离开关的控制仅受到电气闭锁的约束。远方微机控制自动化水平高，操作界面友好，多了一道程序闭锁，可靠性强。微机控制属于变电站综合自动化的领域，除了可以在站控层进行操作外，还可以在间隔层操作，通常控制输出有远方和就地两种形式。为了保证微机监控系统测控装置控制的绝对可靠，其输出过程都需按选择、返校和执行的顺序进行。控制原理如图1。
图 1控制输出原理图
2高压隔离开关状态监视方式分析
高压隔离开关的状态监视只有合闸状态和分闸状态两种，传统的监视通过现场设备提供硬接点进行转换，经继电器重动后在模拟盘上用灯光信号显示。对于变电站综合自动化系统，需要将高压隔离开关位置监视由传统的模拟信号转换成数字信号。500kV 变电站中的隔离开关和继电器等，均处在强电场中，电磁干扰比较严重。若没有采取适当的措施，则当断路器或隔离开关动作时，可能会干扰程序的正常执行，甚至损坏接口电路芯片或损坏CPU。所以为防止电磁干扰，必须采取抗干扰措施进行数字量采集。目前已经使用的有光电隔离和继电器隔离。笔者选用继电器隔离。
3 高压隔离开关操作闭锁方式分析
3.1闭锁方式简介
高压隔离开关综合自动化目前应用比较多的闭锁系统包括机械闭锁、电气防误闭锁和微机防误闭锁装置。变电站内设备的操作通常是指对隔离刀闸、断路器、接地刀闸等电气设备的操作，这些电气设备在变电站内有相互的逻辑关系，操作这些电气设备必须具有正确的先后次序和相应的逻辑条件。最先采用的防误闭锁方法就是在二次操作回路设置电气防误闭锁，电气防误在实际中起到了很大的作用，但这种方法需要接入大量的二次电缆，接线方式较为复杂，运行维护较为困难，同时存在防误闭锁的盲区【1】。
3.2基于后台系统的防误闭锁系统
后台防误系统在变电站自动化系统中位于站控层，当地所有的控制操作的命令都从后台系统发出，后台防误系统在控制操作的开始进行闭锁逻辑规则的判断，保证控制操作命令的正确性。后台防误系统主要由防误监控主机、模拟操作与控制计算机、模拟屏、电脑钥匙、电编码锁、机械编码锁和辅助部件构成。防误监控主机完成通信、实时数据采集、操作票管理、防误控制操作。模拟操作与控制计算机主要功能开关对位功能，检查模拟图与现场设备状态是否一致；检验操作票功能，按操作票内容在微机模拟盘上预演操作，模拟操作与控制计算机就据预先储存的规则对每一项操作进行判断；传输操作票功能，将正确的操作票内容传输到电脑钥匙中以进行解锁、倒闸操作。电脑钥匙用于在操作过程中接模拟操作与控制计算机发出的操作票【2】，然后按照操作票内容依次对电编码锁和机械编码锁进行解锁操作，具有按操作票逐一解锁操作、中止操作、检修操作和非正常跳步操作，具有掉电记忆,自学锁编码、锁编码检测，具有操作票浏览、操作追忆、音响提示等功能。正常操作时，先将电脑钥匙插入电编码锁中，如操作设备的编号和电脑钥匙显示的编号一致，则电脑钥匙内部接通操作回路，闭锁解除，允许操作。若操作人员走错位置，电脑钥匙将不能接通操作回路并发出报警。机械编码锁是一种具有机械闭锁和编码片的机械锁具，主要用于机械操作的隔离开关、接地刀闸、临时接地线、网门的闭锁。辅助部件主要包括闭锁盒、地线桩、地线头和验电器等。尽管后台防误系统能够进行模拟逻辑预演、完成逻辑闭锁控制和生成倒闸操作票等强大功能。
3.3 基于通信控制单元的全站逻辑闭锁
通信控制单元在变电站自动化系统中位于通信层，是变电站自动化系统的信息中心，负责与变电站内所有各种设备进行通信，包括后台系统、测控装置和保护装置等，同时，其与远方调度系统或集控中心进行通信，将变电站的各种信息上送远方系统，接受远方系统控制命令控制站内设备。由于通信控制器完成的作用，其可靠性和实时性是系统的首要要求，为了满足上述要求，目前变电站自动化系统的通行控制单元无论从电源模件到智能通信模件所有器件均满足工业控制标准，全部经过严格的电磁兼容试验的测试，同时，为满足实时性和安全性的要求，多数系统采用工业或军用实时控制操作系统。通信控制单元满足系统可靠性和实时性要求的同时，其拥有变电站内部的所有信息，因此，在通信控制单元实现逻辑闭锁是较好的选择，采用通信控制单元实现全站逻辑闭锁可以避免后台闭锁系统的不足。目前在通信控制单元实现逻辑闭锁的方法是基于IEC 61131-3标准开发的闭锁逻辑组态软件，通过可视化的组态软件定义变电站操作的各种逻辑闭锁规则，保证操作的安全和可靠。
3.4基于测控装置的间隔逻辑闭锁
通信控制单元没有直接控制各种电气设备，电气控制设备是由测控装置进行控制的。测控装置单元在变电站自动化系统中位于间隔层，负责变电站内部信号的采集、处理和控制，控制命令的最终执行是由测控装置进行的【3】，控制的可靠性是系统的首要要求，为满足系统的要求，无论从电源模件到智能采集控制模件的所有器件均满足工业控制标准，全部经过严格的电磁兼容试验的测试。目前变电站自动化系统的设计多数采用面向对象的设计方法，将变电站内的线路、主变（高、中、低3 侧）、主变（本体）、母线设备、母线分段等电气设备定义为不同的监视控制对象，采用单独的测控装置对其进行监视和控制，包括本对象的遥信、遥测和遥控信好，因此，在测控装置上实现针对对象即间隔的防误闭锁是理想的选择。测控装置实现逻辑闭锁的方法目前是采用基于IEC 61131标准开发的闭锁逻辑软件，通过可视化的软件定义本间隔的逻辑闭锁规则，将逻辑闭锁规则下载到测控装置，测控装置进行控制操作首先检查闭锁逻辑，条件满足时才执行。
4结语
本文分析了变电站综合自动化与高压隔离开关自动控制的关系。将高压隔离开关自动控制系统分成控制、监视及操作闭锁三个部分进行分析，详细分析了高压隔离开关的微机防误闭锁方式，为变电站综合自动化系统设计提供一种思路。
参考文献
王锡凡.电力系统优化规划．北京：水利电力出版社，1990
【2】 郭永基.电力系统可靠性分析．北京：清华大学出版社，2003
【3】 汪希伟.电气闭锁在 500kV 变电站防误闭锁装置中的应用.中国电力教
育. 2006,3(6).