目前，變電站自動化系統(tǒng)經(jīng)過多年發(fā)展已達(dá)到較高的技術(shù)水平，但變電站的電氣操作仍采用現(xiàn)場常規(guī)操作或單一監(jiān)控軟件控制操作，且操作過程中需運(yùn)行人員現(xiàn)場檢查設(shè)備狀況。這耗費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，使得無人值班變電站的優(yōu)勢難以發(fā)揮。另一方面，隨著變電站操作密度的增加，倒閘操作過程中人工干預(yù)程度太高，從一定程度講也提高了誤操作的可能，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來隱患。因此，從提高電氣操作的安全可靠性和工作效率上，需由計(jì)算機(jī)軟件代替人來自動檢查并完成多個電氣操作，并且隨著變電站電力設(shè)備的智能化發(fā)展，具備了實(shí)施程序化操作的條件，程序化操作逐漸成為無人值班變電站發(fā)展的趨勢。

1.程序化操作含義

變電站程序化操作是指變電站內(nèi)智能設(shè)備根據(jù)變電站操作票的執(zhí)行順序和執(zhí)行結(jié)果校核要求，由站內(nèi)智能設(shè)備替代操作人員，自動完成操作票的執(zhí)行過程。實(shí)際操作時(shí)只需要變電站內(nèi)運(yùn)行人員或調(diào)度運(yùn)行人員根據(jù)操作要求選擇一條程序化操作命令，一鍵操作，由智能電子設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定好的操作票，一次性完成檢修、冷備用、熱備用、運(yùn)行等狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換、多個步驟的控制操作，并包含有先后操作順序的操作步驟，每步驟包括操作前判斷邏輯（防誤邏輯）、操作內(nèi)容、操作后確認(rèn)條件（確認(rèn)操作是否成功）。

2.程序化操作多方案的比較

實(shí)現(xiàn)變電站程序化操作具有三種方案：

（1）第一種方案是通過調(diào)度主站或者后臺機(jī)實(shí)現(xiàn)程序化操作。假設(shè)通過后臺機(jī)實(shí)現(xiàn)程序化操作，

程序化操作就不能在調(diào)度遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)；相反，通過調(diào)度主站實(shí)現(xiàn)程序化操作控制，則當(dāng)?shù)爻绦蚧僮鞴δ懿荒軐?shí)現(xiàn)；假設(shè)，調(diào)度主站與當(dāng)?shù)睾笈_機(jī)同時(shí)都實(shí)現(xiàn)了程序化操作功能，會帶來兩種后果：①程序化操作使系統(tǒng)變得更加復(fù)雜；②為確保在調(diào)度主站與當(dāng)?shù)睾笈_機(jī)同時(shí)都實(shí)現(xiàn)了程序化操作必須一一對應(yīng)所帶來的驗(yàn)證工作量非常大，并且只要操作票需要修改的時(shí)候，系統(tǒng)兩邊都要修改，給變電站運(yùn)行維護(hù)增加了不少麻煩。

（2）第二種方案是集中式方案，是通過把程序化操作功能集中在某一臺站控層設(shè)備實(shí)現(xiàn)，而一般把實(shí)現(xiàn)該功能的站控層設(shè)備稱之為程序化操作服務(wù)器。一般情況下，程序化操作服務(wù)器設(shè)置在站控層，在程序化操作服務(wù)器中儲存變電站所有的操作票，在當(dāng)?shù)剡\(yùn)行人員選取合適的操作票后，根據(jù)操作順序，程序化操作依次向間隔層設(shè)備下達(dá)控制指令，以此來實(shí)現(xiàn)操作票程序化操作的目標(biāo)，主站側(cè)的運(yùn)行人員下達(dá)的操作命令通過遠(yuǎn)動機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到程序化服務(wù)器后也可實(shí)現(xiàn)程序化操作。

集中式的優(yōu)點(diǎn)是對變電站已有的運(yùn)行管理模式影響小，缺點(diǎn)主要如下：

A.所有程序化操作功能集中控制，實(shí)現(xiàn)程序化操作功能的站控層設(shè)備故障后無法進(jìn)行程序化操作；

B.單純由后臺或遠(yuǎn)動實(shí)現(xiàn)的程序化操作功能，遠(yuǎn)動與后臺存在非常規(guī)接口，違背站控層功能分層分布的原則，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改動較大。

C.由于所有操作票均存儲在程序化操作服務(wù)器中，當(dāng)變電站擴(kuò)建后，間隔增加，操作票需要增加內(nèi)容，此時(shí)運(yùn)行間隔無法停電或停電時(shí)間短，造成操作票驗(yàn)證不完整，為安全運(yùn)行帶來隱患。

（3）第三種方案是通過間隔層設(shè)備與站控層程序化操作服務(wù)器共同實(shí)現(xiàn)程序化操作。意思是在間隔層測控裝置中存儲本間隔操作的所有操作票，其中間隔裝置負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)所有間隔內(nèi)的程序化操作，而程序化服務(wù)器則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)在程序化操作中涉及到的跨間隔部分的操作。通過這種方案解決了變電站在擴(kuò)建時(shí)驗(yàn)證的困難，因?yàn)殚g隔內(nèi)的所有操作票都經(jīng)過驗(yàn)證的，在變電站擴(kuò)建時(shí)不需要驗(yàn)證其正確性，只需要驗(yàn)證新、舊間隔操作票組合的正確性；并且，一般情況下，間隔層設(shè)備的可靠性要比站控層設(shè)備的可靠性高，因此，把程序化操作主體設(shè)置在間隔層設(shè)備中，在很大的程度上增強(qiáng)了程序化操作的可靠性和提高程序化操作的成功率。

3.110kV南山站程序化操作設(shè)計(jì)方案介紹

110kV南山變電站選擇間隔層設(shè)備和程序化操作服務(wù)器共同實(shí)現(xiàn)的方案，在間隔層設(shè)備中儲存涉及到間隔內(nèi)操作的操作票，其中間隔裝置負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)間隔內(nèi)的程序化操作，而程序化服務(wù)器則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)在程序化操作中涉及到的跨間隔部分的操作。

3.1 程序化操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

如下圖所示，變電站自動化系統(tǒng)分為兩層（站控層/間隔層），程序化操作功能集成至該系統(tǒng)中。

本方案以間隔層裝置分布式方案為核心，結(jié)合集中式方案解決跨裝置程序化操作需求，支持當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動機(jī)實(shí)現(xiàn)程序化操作的集中式方案。該方案集合了分布式和集中式的特點(diǎn)和優(yōu)勢，功能如下：

（1）對于間隔裝置之間控制信息的傳輸，由間隔裝置之間直接通訊完成，如使用IEC61850面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录℅OOSE）通信；

（2）跨裝置程序化操作由后臺或遠(yuǎn)動與測控裝置配合實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)方式靈活。方案充分考慮了程序化操作的可靠性，站控層程序化操作功能由后臺和遠(yuǎn)動分布實(shí)現(xiàn)，后臺或遠(yuǎn)動發(fā)生故障不影響正常一方的程序化操作：

A.站內(nèi)操作時(shí)，程序化操作與遠(yuǎn)動機(jī)無關(guān)?？捎珊笈_與間隔裝置配合實(shí)現(xiàn)，也可由后臺獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，即后臺發(fā)出并執(zhí)行所有單步操作；

B.主站操作時(shí)，程序化操作與后臺無關(guān)?？捎蛇h(yuǎn)動與間隔裝置配合實(shí)現(xiàn)，也可由遠(yuǎn)動機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，即遠(yuǎn)動發(fā)出并執(zhí)行所有單步操作。

（3）能夠?qū)崿F(xiàn)母線、主變等一次設(shè)備狀態(tài)切換的一鍵操作。執(zhí)行時(shí)自動識別母線、主變相關(guān)間隔的當(dāng)前狀態(tài)，在進(jìn)行狀態(tài)切換時(shí)只操作需要操作的間隔，實(shí)現(xiàn)真正的“一鍵操作”；

（4）組態(tài)功能強(qiáng)大。設(shè)備態(tài)、執(zhí)行條件和確認(rèn)條件可靈活自定義，支持對跨裝置遙測的判斷。操作票的配置充分考慮到程序化操作過程中可能出現(xiàn)的異常情況，可靈活設(shè)置延時(shí)、出錯處理?xiàng)l件和出錯處理方式；

（5）在執(zhí)行操作票前，具備操作票預(yù)演仿真功能，可有效避免誤操作；

（6）操作前執(zhí)行條件與間隔裝置防誤邏輯一致，執(zhí)行后確認(rèn)條件可判斷多個遙測遙信條件，可充分保證程序化操作的安全性；

（7）增加提示性操作，實(shí)現(xiàn)某些特殊情況下出現(xiàn)的暫?；虼_認(rèn)要求；

（8）提供定值區(qū)的自動確認(rèn)檢查、定值的自動調(diào)取查看功能，提高程序化操作的自動化程度，不需人為確認(rèn)和操作。

3.2 程序化操作流程

變電站側(cè)運(yùn)行人員在操作員站用戶系統(tǒng)發(fā)出的程序化操作命令、主站側(cè)的運(yùn)行人員發(fā)出的操作命令均是通過遠(yuǎn)動機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到程序化服務(wù)器后也可實(shí)現(xiàn)程序化操作。具體流程如下：

3.3 實(shí)施程序化操作與間隔層聯(lián)鎖的關(guān)系

程序化操作的執(zhí)行是和運(yùn)行操作票一一對應(yīng)的，也就是說操作票中的一項(xiàng)對應(yīng)于程序化操作的一步操作，包括操作前的檢查、操作項(xiàng)和操作后的確認(rèn)檢查。在通常情況下，程序化操作過程中的操作條件檢驗(yàn)跟間隔層的閉鎖邏輯是保持一致性的，然而有時(shí)候閉鎖邏輯也許會增添若干個有關(guān)聯(lián)性的條件，其考慮的因素要比程序化操作條件檢驗(yàn)多一些。間隔層的程序化操作功能與間隔層的聯(lián)鎖功能在實(shí)現(xiàn)時(shí)是相互獨(dú)立的，它們之間通過獨(dú)立的模塊來實(shí)現(xiàn)，只是在操作實(shí)施時(shí)，程序化操作的條件判定與間隔層聯(lián)鎖的閉鎖邏輯共同作用于控制輸出口，意思就是說程序化操作操作條件滿足要求并且間隔層閉鎖邏輯許可操作的情況下，才可以真正執(zhí)行程序化操作中的某一步驟，不然該步驟會被閉鎖，若操作到某一步驟時(shí)，假設(shè)程序化操作條件處于允許狀態(tài)，可是聯(lián)鎖邏輯處于閉鎖狀態(tài)，間隔層設(shè)備會出現(xiàn)閉鎖操作狀態(tài)而且會向操作員發(fā)出操作失敗的原因，提示操作員要注意目前的操作步驟是否正確。

3.4 對防止誤操作采取的措施

防止誤操作是程序化操作實(shí)現(xiàn)必須關(guān)注的問題，因此采取切實(shí)有效的防誤措施是實(shí)施程序化操作的關(guān)鍵。

在間隔層設(shè)備上，一方面需要增強(qiáng)操作流程中的操作前條件的檢驗(yàn)與操作后的設(shè)備狀態(tài)檢驗(yàn)的措施，并且同時(shí)通過相互獨(dú)立的間隔層聯(lián)鎖邏輯作為輔助措施來進(jìn)行防誤操作驗(yàn)證；另一方面，需考慮一次設(shè)備輔助接點(diǎn)不可靠，造成一次設(shè)備實(shí)際位置與輔助接點(diǎn)反應(yīng)的位置不對應(yīng)所帶來的安全隱患，需采用雙位置信號加強(qiáng)其判斷的可靠性。

在后臺系統(tǒng)方面，必須確保后臺機(jī)上發(fā)出的程序化操作命令與實(shí)際條件相符合。因此，在后臺采用程序化操作的時(shí)候，第一步是對電氣設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判定，不是從電氣設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)開始的操作在操作系統(tǒng)中會被屏蔽掉，確保了電氣設(shè)備的程序化操作只可以由當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)向目標(biāo)狀態(tài)的進(jìn)行。

在調(diào)度主站方面，通過檢驗(yàn)變電站接收到來源于主站發(fā)出的程序化操作命令，確保從當(dāng)前狀態(tài)開始的程序化操作才可以被正確執(zhí)行，當(dāng)監(jiān)控中心向變電站監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出遙控選擇命令的時(shí)候，站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)首先檢驗(yàn)是否滿足操作條件，當(dāng)滿足操作條件的時(shí)候，監(jiān)控中心會接收到遙控返校的信息，對于不滿足條件的遙控命令則會發(fā)出選擇錯誤的信息，由此確保了遙控操作包含了程序化操作命令執(zhí)行的正確性和安全性。

3.5 程序化操作實(shí)施相關(guān)通信問題

在變電站實(shí)施程序化操作，涉及到自動化設(shè)備、保護(hù)設(shè)備之間的互操作，因此變電站自動化系統(tǒng)必須是一個開放系統(tǒng)。由IEC制定的關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的國際標(biāo)準(zhǔn)——IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，與以往使用的協(xié)議存在差異的地方是標(biāo)準(zhǔn)的對象模型及信息的自描述，這些模型定義了公共數(shù)據(jù)格式、標(biāo)識符、行為和控制，真正意義上實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動化設(shè)備的互操作。在變電站綜合自動化系統(tǒng)增添IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系作為通信體系規(guī)范，并且將程序化操作在此基礎(chǔ)上實(shí)施，極大地提高系統(tǒng)的性能和增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性及安全性。

4.工程實(shí)施建議

（1）程序化操作的首要條件是變電站一次電氣設(shè)備可控，建議實(shí)施程序化操作的變電站一次電氣設(shè)備都可以電動操作，對于變電站一次電氣設(shè)備正確率不高的設(shè)備間隔不實(shí)施程序化操作；

（2）程序化操作要求一次設(shè)備可靠，一次設(shè)備必須接入雙位置；

（3）變電站相關(guān)保護(hù)設(shè)備應(yīng)該具備軟壓板與定值區(qū)切換功能，并且軟壓板宜采用遙控方式，由此實(shí)現(xiàn)程序化操作方式的統(tǒng)一，從而更好地實(shí)現(xiàn)程序化操作；

（4）設(shè)備電源在程序化操作中若有投入或者退出的要求，應(yīng)該設(shè)置專用控制設(shè)備對相關(guān)設(shè)備電源進(jìn)行控制，并且該設(shè)備應(yīng)具備電源位置接點(diǎn)，并可以被遙控控制；

（5）變電站實(shí)施程序化操作，對臨時(shí)接地線的管理非常重要，臨時(shí)接地線的狀態(tài)應(yīng)由專用設(shè)備采集。

5.結(jié)束語

隨著電力設(shè)備的蓬勃發(fā)展和電力系統(tǒng)綜合自動化逐步走向數(shù)字化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，程序化操作也將在變電站得到越來越廣泛的應(yīng)用。開展程序化操作運(yùn)行管理模式的推廣應(yīng)用，還需不斷總結(jié)和完善程序化操作的相關(guān)要求，完善程序化操作變電站的運(yùn)行規(guī)程和管理制度。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介： 區(qū)廣順（1986—），男，廣東江門人，大學(xué)本科，電氣助理工程師，主要從事電力工程監(jiān)理工作。