摘要：MS-VDCS技术即电气10kV中压开关柜DCS远程可视停、送电及诊断系统。本文针对发电厂常规电气10kV中压开关柜在设备检修时，需要人工就地手摇开关柜小车进行停、送电操作，存在走错间隔等安全风险，同时操作人员有较大劳动强度等因素进行分析，采用MS-VDCS技术，即以DCS为平台，经过对10kV开关柜的视频监控软件与DCS系统软件进行开发与应用，实现10kV开关柜DCS远程可视化停送电操作及故障诊断等功能；降低了不安全事故风险、节约人力成本，同时技术上具有创新性。
关键词：10Kv中压开关柜；视频系统；DCS远程可视化；安全；可靠性
1.前言
随着智能电网技术的发展，智能变电站不断投产运行，变电站的开关柜全面应用了智能化的全面解决方案，提高了电网运行的稳定性和可靠性。但发电厂侧电气变电、开关柜控制及诊断等智能技术并未得到实质性的发展和应用。如何提高发电厂侧开关柜的自动化、程序化操作控制水平，降低安全风险，优化检修方式上都有待我们学习和认识研究。本文介绍的MS-VDCS技术是通过将智能中压开关柜的远程操作及视频监视嵌入到发电厂的DCS控制系统中，实现中压开关柜DCS远程可视化停、送电操作及故障诊断等功能。
2.MS-VDCS系统控制策略实现分析
2.1.以实现远程停、送电操作为基础
以现在国内中压开关柜的生产能力，已能够达到远程操控中压开关柜的目标，怎样优化控制策略是首要问题。MS-VDCS系统依靠现有的开关柜远程操控系统进行优化，采用硬接线方式接入DCS系统，通过DCS组态工具，制定逻辑控制方案，研究出合理的控制逻辑来保证远程操控的安全性。
2.2.实现中压开关柜停送电可视化监控实时状态
以10kV开关柜状态监视系统为基础，与DCS系统进行二次开发，开发出无需安装的DCS嵌入式视频监控绿色软件，将开关柜触头视频监控画面通过DCS软件进行调用，实时显示在DCS画面指定区域。
2.3.基于DCS软件系统的授权加密技术
为防止操作人员误操作，在MS-VDCS系统的基础上开发出了授权加密技术，在中压开关停送电操作时，需要操作人员输入相应开关柜操作密码，确认正确后向值长工作站发出操作请求，当值值长进行二次操作确认后输入授权密码，发出授权指令，操作员站提示授权成功，操作人员方可打开中压开关操作界面，进行停、送电操作。
2.4.在线远程故障诊断功能
诊断系统容纳了各中压开关的主要状态信息，通过TCP/IP或RS485协议与DCS系统进行通讯，实现了中压开关的实时诊断分析，如在中压开关操作次数寿命分析等，确保在运行操作前对中压开关设备进行维护，以致不影响所带负荷段设备的正常运转和操作。
3.MS-VDCS系统基本结构原理
3.1.基本系统结构
MS-VDCS系统由开关柜视频监控系统、DCS系统、数据采集系统、网络防火墙及诊断系统等组成。基本结构如图1：
图1 MS-VDCS系统网络拓扑示意图
3.2基本原理
MS-VDCS系统对中压开关或地刀进行位置操作时，通过接入DCS系统的硬接线来实现小车及地刀电机的控制，通过限位开关进行到位逻辑判断，保证操作的可靠性。
开关柜视频系统包括用于通讯交换信息的可视系统交换机、用于隔离防护的可视系统防火墙、用于前端采集视频信号的摄像头等，视频信号通过操作员站上独立于DCS网络的第三块千兆网卡，以TCP/IP协议传送至DCS工作站上。视频画面通过安装在DCS操作站上的绿色CameraViewer.exe软件来实现视频解析，由DCS程序指令对视频软件进行触发调用（即摄像头画面）。
授权采用DCS软授权技术，在中压开关停送电操作时，操作人员输入相应开关柜操作密码，经过DCS内部程序判断，正确后向值长工作站发出操作请求，当值值长进行二次授权确认，输入值长授权密码，密码输入正确后，返回操作员请求信号，操作员站提示授权成功，操作人员方可打开中压开关操作界面，进行停、送电操作。
诊断系统通过DCS通讯卡件将诊断管理主机所计算分析的信息传输至DCS工作站的画面上，通讯协议为TCP/IP，供运行人员实时判断分析。
3.3MS-VDCS远程可视化操作模式
10kV中压开关柜停送电操作监视分操作模式和巡视模式，操作模式，即在停送电时，按顺控流程对开关柜进行程序可视化操作；巡视模式，即当操作人员需要对各段中压开关进行巡视时，在DCS工作站上打开MS-VDCS巡视画面（全厂中压配电柜视频巡视按钮画面），点击任意一个中压开关，可调取出对应中压开关柜的实时可视画面、触臂温度、电缆温度、母线温度、线圈寿命、断路器特性等信息。
其中以10kV中压开关由热备用状态转为冷备用状态操作流程为例，流程步序说明及流程图2如下：
（1）操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在DCS画面点击要操作的隔离开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
（2）隔离开关远方位信号已收到，且开关在分位信号已收到，且开关电流为0A，且中压开关无故障及保护动作信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操故障信号未发送，操作人点击申请隔离开关停电操作按钮，发送申请隔离开关停电操作信号给授权人，反馈信号正确；
（3）授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除隔离开关控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
（4）操作人点击隔离开关停电操作按钮，将隔离开关拉至隔离位，操作过程中可以在DCS可视画面监视开关动作过程图像，确认隔离开关已至隔离位，反馈信号正确；
（5）点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确。
图2 中压开关由热备用状态转为冷备用状态操作流程图
4.结束语
MS-VDCS系统的应用，在安全上，将电气10kV开关柜检修停送电常规人工操作升级为机器操作，避免开关柜检修时人工手摇小车停送电产生的不安全因素，把开关柜检修时人为误操作及走错间隔的风险几率降到零；同时，10kV远程可视化停送电操作，能够实时监视10kV开关操作过程开关柜内触头分合的状态，接地刀的状态等，更好地辅助以运行人员对开关设备运行情况的判断分析；在人力成本上，常规情况下，在机组启动前、检修状态，运行人员需派出大量人力进行停送电，而使用MS-VDCS系统，可在集控室操作员站远程完成开关停电和送电操作，节省人力成本；在技术创新上，10kV开关柜远程可视化停送电操作采用与DCS一体化技术，把开关柜内开关设备的温度、状态、闭合次数等信息，开关、接地刀的实时视频监控画面及操作以通讯方式嵌入DCS系统，有助于运行人员对开关设备运行状态的综合判断；并通过DCS系统进行设备状态寿命分析统计，同时采用加密等级授权技术，保证开关柜远程操作的安全可靠性。
致谢：
参考文献：
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[4]卓会丹，朱广帅.中压开关柜智能化技术的研究[J].黑龙江科技信息，2014年第26期
作者简介：
李洪生，（1980年—），男，内蒙古赤峰市人，本科，助理工程师，研究方向：电厂自动化控制。
李龙，（1990年—），男，宁夏银川人，本科，助理工程师。研究方向：电厂自动化控制。
论文作者:李洪生,李龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：开关柜论文; 操作论文; 中压论文; 系统论文; 信号论文; 状态论文; 画面论文; 《电力设备》2019年第16期论文;