数字化变电站的程序化操控分析

　　摘要：本文主要论述了数字化变电站的实现及控制方案，并就数字化变电站的程序化操控作了总体分析。数字化变电站的程序化操控必须满足必要的前提条件，合理选择定制方式，实现在主站进行远程调度的程序化操作目标。

　　关键词：数字化变电站,程序化操作

　　众所周知，变电站电气设备的逐步数字化是当今不可阻挡的发展趋势，而程序化操作是数字化变电站的重要表征。程序化变电站实际操作时只需要变电站内运行人员或调度运行人员根据操作要求选择一条程序化操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由变电站内智能电子设备自动完成，这样就打破了传统运行操作方式，在操作中尽可能地避免了人为错误，达到减少或无需人工操作，提高操作效率，为实现真正意义上的无人值班，提高变电站的安全运行水平，进而为运行部门“减员增效”开辟了一条全新的道路。与传统的变电站相比，程序化操作模式在一次设备倒闸操作上具有明显的技术与安全优势，降低了操作中的人为因素，提高了操作的安全性与可靠性;大大缩短了倒闸操作时间，能有效降低运营成本。相对于常规变电站，程序化变电站对电气一、二次设备的智能性及可靠性有了更高的要求，由此对设计亦提出了更高的要求，需要电气设计人员全面掌握基于61850通讯规约的程序化变电站的相关网络及设备知识。

　　一、数字化变电站的程序化操作

　　程序化操作是指变电站内智能设备依据变电站操作票的执行顺序，由计算机自动识别设备状态，在运行人员的操作下，自动生成操作票，并按照预先制定的操作要求及逻辑关系，完成操作前检查、操作后确认等一系列操作任务。程序化操作关键是代替人员自动完成操作票的执行过程。程序化的操作可有效提高操作效率，缩短事故后恢复供电的时间，提高电网安全运行水平。防止误操作的发生，增强人员设备的安全系数[1]。也使得无人值班变电站发展的必然。进一步简化了管理流程，提高了管理效率，达到减员增效的目的。目前国内的大部分都应用于110KV及以下变电站自动化系统中，220KV变电站整个站全部程序化操作的较少。

　　1.程序化操作过程

　　将操作票事先存放在程序化操作服务器或者间隔层测控保护设备中， 由监控系统或者调度系统选择组织这些票，代替人来完成一些列的对一次设备，二次设备的操作。我们需要做的仅仅是选择从原始态到目标态的按钮，其他的事情由自动化设备来完成。总体而言，变电站内的程序化操作可以概括为两种类型，一是间隔内程序化操作，也就是说程序化操作的内容仅涉及到本间隔内一次设备的操作;二是跨间隔的程序化操作，其操作过程中涉及到多个间隔的一次操作以及多个间隔的二次操作，如双母带旁母接线变电站的倒排操作。

　　2.程序化操作的前提条件

　　(1)一次设备应该满足以下要求

　　所有参与程序化操作一次设备需要实现电动化操作。须具有较高的可靠性，能操作到位，开关刀闸位置最好使用双位置。一次设备的辅助接点位置与一次设备实际位置应该严格对应。这是提高程序化操作成功率的关键。

　　(2)二次设备应满足以下要求

　　参与程序化操作的各二次设备要求稳定可靠。具备一定的容错措施，例如间隔层连锁防误。保护设备具有可远方投退的保护软压板并可实现保护定值区的远方切换。

　　(3)对站内通讯协议的要求

　　是IEC61850是不二的选择。以承载操作票以及操作结果信息，通讯方式快速可靠,可以方便实现间隔层装置之间的通讯。是目前唯一的有可能实现不同厂家程序化操作互联互通的协议.

　　(4)调度中心最好能够满足以下要求

　　远动规约能够承载程序化操作的结果以及操作票的信息,能够传输保护装置的信息。远动通道需要快速可靠。主站须有程序化操作的功能：主要是操作票的编制、防真以及操作票的运行控制功能。在调度中心实现程序化操作是程序化操作的终极目标。

　　二、程序化操作票的定制方式

　　1.典型票方式

　　在变电站投运前编制所有的典型票并且经过传动实验，投运以后通过这些典型票来进行程序化操作，典型票不包含的操作以常规操作为主。是目前基本的流行的方式。

　　2.非典型票方式

　　在每次操作前根据操作的内容编制程序化操作票，经过五防校验后执行，不在投运前编制典型票。

　　间作票的每一步都必须有严格的执行条件。例如：对设备进行操作前通过检查母线或线路电压的数值来判断设备是否带电[2]。间隔层连锁和电气开关柜本身的防误操作闭锁功能也为防止误操作的发生提供了基本的保证。在执行过程中必要时会将操作信息上送操作主站进行人为干预。

　　三、程序化操作的主要功能

　　操作票在执行中遇到问题时应能提示监控人员采取措施，决定终止或者继续操作票的执行。主要的功能应包括对不同间隔的设备进行程序化操作;能通过程序化操作对保护装置的软压板进行投切;能通过程序化操作对保护装置的定值区进行切换;在变电站进行扩建时不应对以前的操作票造成影响;应该提供方便的操作票的编辑、验证、仿真手段;应该能提供从原始态到目标态的图形化操作手段，方便操作票的执行。

　　1.程序化操作仿真和验证功能的实现：

　　系统能提供与程序化操作相关的操作票验证、仿真的功能，以便工程扩建以及新增操作票时进行必要的验证和仿真，防止在做操作票时出现逻辑错误。

　　2.程序化操作具备在调度端或监控中心的功能

　　具备在调度端或监控中心实现程序化操作功能，能实时监视变电站保护信息和程序化操作票的执行情况。

　　3.对远动通信的要求：

　　目前变电站对调度主站/集控中心主要采用101、104等远动规约，这些规约主要传送的是变电站的四遥信息，标准的远动规约对保护定值的传输和定值的修改没有定义，如果进行程序化操作，必然涉及到远动规约的扩充[3];另一方面，进行变电站程序化操作的目的是实现变电站的远方操作，调度主站在操作过程中需要获得变电站的实时操作报告，这一点也涉及到远动规约的扩充和修改。

　　四、如何在调度实现程序化操作

　　在主站进行程序化操作是程序化操作的终极目标，但是目前由于条件所限，在调度主站实现完美的程序化操作还不现实的前提下，如何让调度主站也能进行程序化操作是必须要考虑的问题。

　　目前一般是变电站内制定典型票，主站组织这些典型票做批处理。程序化操作时必须要考虑间隔间的操作和对保护设备的操作。110 kV及以下变电站中，程序化操作大多数操作属于间隔内的操作。220kV及以上变电站中，由于主接线通常为双母或双母带旁母方式，实际操作过程中特别是对于倒母线等操作，需要多个间隔设备参与。低压变电站中，程序化操作基本不涉及保护定值的修改、定值区切换或者软压板的投退。而高压变电站中，随着运行方式的变化，对某些保护定值、软压板等进行修改或投退实为必然[4]。例：正母停役操作中需要对母差保护的双母并联运行和双母分列运行软压板进行投退操作。

　　由于变电站通常是不断进行扩建的，扩建后变电站程序化操作必然会涉及到已有的带电间隔，如何在保证程序化操作正确性的前提条件下尽可能减少对变电站运行设备的影响。因此寻求一种实施和验证方式，能够保证在扩建过程中对已有间隔进行操作验证。间隔内的操作由间隔内测控或者低压保护测控来处理,间隔间的操作由独立的程序化操作服务器来完成。变电站内的操作大多属于间隔内的操作,由间隔测控装置来完成可以大大提高可靠性和效率。高压站对跨间隔的操作必不可少,间隔间的操作需要由独立的程序化操作服务器来完成。

　　参考文献：

　　[1] 刘黎.基于IEC61850的嵌入式合并单元研究[D].华中科技大学,2010.

　　[2] 薛睿.光电式电流电压互感器在汉中鑫源数字化变电站的应用[J].数字技术与应用,2011,(1):34-35.

　　[3] 王德宽.IEC61850及数字化水电厂的概念与前景[J].水电站机电技术,2010,33(3):1-4.

　　[4] 朱栋.智能化变电站中断路器相关问题的探讨[C].//第四届智能变电站技术应用高峰论坛论文集.2011:107-112,117.

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文章名称： 数字化变电站的程序化操控分析

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