摘要：本文主要分析了變電站程序化操控的模式，并對變電站程序化操控的策略以及程序化操控的功能設(shè)計(jì)和一些特殊功能要求進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞：變電站,程序化操控,操控模式,功能設(shè)計(jì)

　　隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站無人值班工作的深入開展，現(xiàn)代化控制技術(shù)已積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步深入應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)的功能提供了有效的實(shí)踐依據(jù)。而隨著運(yùn)行人員數(shù)量與變電站數(shù)量不斷增加的矛盾日益突出，傳統(tǒng)的運(yùn)行管理模式急需變革，探索現(xiàn)代電網(wǎng)下的新型監(jiān)控模式，提高運(yùn)行人員的生產(chǎn)效率成為必然，程序化變電站操控模式成為必然。程序化變電站打破傳統(tǒng)運(yùn)行操作方式，通過倒閘操作程序化，在操作中盡量避免人為錯(cuò)誤，達(dá)到減少或無需人工操作，減少人為誤操作，提高操作效率，為實(shí)現(xiàn)真正意義上的無人值班進(jìn)而為應(yīng)對人員缺少和變電站的日益增多的矛盾，提高變電站的安全運(yùn)行水平，開辟了一條全新的出路。

　　二、變電站程序化操控的實(shí)現(xiàn)模式

　　總體而言，變電站程序化操控的實(shí)現(xiàn)模式有二種途徑，一種是間隔層保護(hù)或測控裝置直接實(shí)現(xiàn)程序化控制功能，即間隔層模式;再就是在主控制單元(遠(yuǎn)動(dòng)工作站)實(shí)現(xiàn)程序化控制功能的站控層模式。

　　1.間隔層程序化操作模式

　　將程序化操作模塊分別直接安裝于各間隔層裝置中，由于間隔層裝置采集本間隔的所有信息，因此其能很方便地實(shí)現(xiàn)本間隔的程序化操作。對于涉及到跨間隔的操作也是通過間隔層設(shè)備相互間的直接信息交換完成的。主要適用于間隔內(nèi)操作居多的變電站，如110kV變電站，且受變電站今后改擴(kuò)建的影響小。

　　優(yōu)點(diǎn)：在間隔層的保護(hù)測控設(shè)備完成本間隔的順序控制，無通信上的延時(shí)，順控執(zhí)行速度相對于通過通信協(xié)調(diào)順序控制速度更快[1];實(shí)現(xiàn)方便，各間隔間相互影響小或基本沒有影響，如出線間隔等擴(kuò)建工程對原有程序化控制功能基本沒有影響。

　　缺點(diǎn)：要求間隔層設(shè)備必須具備防誤閉鎖和實(shí)現(xiàn)程序化控制的功能;間隔間的順序控制仍要放到總控單元執(zhí)行，系統(tǒng)的離散性較大，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而且由于保護(hù)測控設(shè)備的資源限制，裝置內(nèi)的順控信息主要靠被操作的設(shè)備的狀態(tài)變位反映，進(jìn)一步詳細(xì)的信息如邏輯出錯(cuò)、條件非法等信息無法傳送，導(dǎo)致程序化控制透明度低。

　　2.站控層程序化操作模式

　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)清晰，既可以完成單元間隔的程序化控制，也可以完成跨間隔的程序化控制，保證全站順控庫的一致性，工程實(shí)施和維護(hù)都較為方便 。

　　缺點(diǎn)：在運(yùn)行維護(hù)或工程擴(kuò)建后，先前定義的順控邏輯是否還保存完整、正確，調(diào)整或增加了的遠(yuǎn)動(dòng)點(diǎn)表有無改動(dòng)了先前定義的順控組對應(yīng)表等等，都無法考究。由于往往不可能將運(yùn)行的設(shè)備重新做一遍試驗(yàn)，因此，也就無法確定所發(fā)的遙控命令啟動(dòng)的順控組是否正確，給程序化操作的安全性帶來了隱患。

　　3.兩者相結(jié)合模式

　　間隔內(nèi)的操作任務(wù)由本間隔測控裝置完成，跨間隔的操作任務(wù)由主單元負(fù)責(zé)，可以彌補(bǔ)間隔層設(shè)備間通信能力不足的缺陷。主要適用于220kV及以上變電站。

　　三、程序化操作策略

　　單一電氣間隔的典型設(shè)備狀態(tài)四種，即運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修狀態(tài)[2]，四種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖：

　　其中：A：表示運(yùn)行狀態(tài);B：表示熱備用狀態(tài);C：表示冷備用狀態(tài);D：表示檢修狀態(tài)。

　　實(shí)現(xiàn)一個(gè)電氣間隔的程序化操作，其切換方向有十二種，分別為：

　　1)A→B 只發(fā)YK1后結(jié)束;

　　2)A→B→C 發(fā)YK1、YK2后結(jié)束;

　　3)A→B→C→D 發(fā)YK1、YK2、YK3后結(jié)束;

　　4)B→C 只發(fā)YK2后結(jié)束;

　　5)B→C→D 發(fā)YK2、YK3后結(jié)束;

　　6)C→D 只發(fā)YK3后結(jié)束;

　　7)D→C 只發(fā)YK4后結(jié)束;

　　8)D→C→B 發(fā)YK4、YK5后結(jié)束;

　　9)D→C→B→A 發(fā)YK4、YK5、YK6后結(jié)束;

　　10)C→B 只發(fā)YK5后結(jié)束;

　　11)C→B→A 發(fā)YK5、YK6后結(jié)束;

　　12)B→A 只發(fā)YK6后結(jié)束。

　　為了簡化邏輯，減少遙控命令數(shù)量，要求系統(tǒng)具備自動(dòng)識(shí)別某電氣間隔當(dāng)前狀態(tài)的功能，并且用戶根據(jù)操作要求只需向四個(gè)目標(biāo)狀態(tài)中的任意一個(gè)發(fā)一條程序化操作命令，即可自動(dòng)判別并實(shí)現(xiàn)上述十二種方向中任一種的轉(zhuǎn)換功能。

　　四、程序化操控功能設(shè)計(jì)

　　1.操作票生成工具

　　該工具主要實(shí)現(xiàn)按電網(wǎng)運(yùn)行管理要求編制、修改各種操作票，并將生成的操作票下裝到程序化操作的執(zhí)行器中(間隔裝置或站控層設(shè)備)，形成全站唯一的程序化操作票庫。根據(jù)典型操作票人工編制，要求必須正確;或由操作票專家系統(tǒng)自動(dòng)生成，可修改。

　　2.程序化操作執(zhí)行器

　　可以接收監(jiān)控中心或當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的程序化操作命令，從程序化操作票庫中查找相應(yīng)的程序化操作票，如成功則將該操作票返回給監(jiān)控中心或當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，由其校驗(yàn)核對，得到確認(rèn)命令后執(zhí)行，并將操作結(jié)果返回給監(jiān)控中心或當(dāng)?shù)乇O(jiān)控。

　　3.程序化控制操作票校驗(yàn)工具

　　即監(jiān)控人員可隨時(shí)提取程序化操作執(zhí)行器中的操作票，通過友善的人機(jī)界面進(jìn)行核對和校驗(yàn)。

　　4.程序化控制操作票預(yù)演工具

　　通過圖形顯示系統(tǒng)進(jìn)行程序化操作票的預(yù)演。預(yù)演能實(shí)現(xiàn)對整個(gè)程序化操作的整體概念，并再依次校驗(yàn)和檢查整個(gè)程序化操作票的步驟正確性和操作合理性。

　　5.防誤閉鎖邏輯編輯

　　根據(jù)各種電氣設(shè)備的防誤閉鎖邏輯進(jìn)行完善，操作過程中，在執(zhí)行每一步前均應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的閉鎖邏輯驗(yàn)證，通過后方可執(zhí)行，否則將暫停或終止當(dāng)前操作。可以由間隔層實(shí)現(xiàn)也可以是主單元、通信控制服務(wù)器等實(shí)現(xiàn)。需用戶提供，確保其正確性。

　　6.間隔層運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別

　　變電站：利用變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)邏輯運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)

　　監(jiān)控中心主站識(shí)別的兩種方法：

　　a)主要是通過實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅玫竭\(yùn)行狀態(tài)

　　特點(diǎn)：不需增加遙信，但由于主廠站兩側(cè)識(shí)別方法不一致可能導(dǎo)致兩側(cè)判斷結(jié)果存在差異

　　b)由變電站側(cè)識(shí)別后通過遙信方式上送

　　一種是遙信組方式(運(yùn)行、熱備用、冷備用、檢修，正常情況下只有一個(gè)為1，處理方式相當(dāng)于雙遙信，能區(qū)分不確定狀態(tài))，另一種是單個(gè)遙信方式，每個(gè)遙信代表一種狀態(tài)，相當(dāng)于單遙信。

　　特點(diǎn)：是需增加遙信信息

　　五、程序化操作對自動(dòng)化系統(tǒng)的特殊功能要求

　　1.信息采集與處理的特殊性

　　a)系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)辨別各電氣設(shè)備目前所處的運(yùn)行狀態(tài)，包括運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修四種狀態(tài)。

　　b)增加遙信量：設(shè)備狀態(tài)需通過遙信上傳監(jiān)控中心，而且操作過程中的成功、失敗等信息均需上傳

　　c) 增加遙控信息：每個(gè)典型操作任務(wù)為一個(gè)遙控指令，即進(jìn)行至目的狀態(tài)遙控操作

　　d)控制過程中的主廠站的交互功能，如暫停后繼續(xù)執(zhí)行，或需確認(rèn)的狀態(tài)信息等

　　e)要有詳細(xì)的控制日志，包括每一步執(zhí)行是否成功，失敗的原因等，并盡可能的全息再現(xiàn)程序化操作過程

　　2.安全保證機(jī)制進(jìn)一步加強(qiáng)

　　a)程序化操作的每一步操作后應(yīng)考慮留有一定夠的時(shí)間來判斷該操作的結(jié)果，并且此時(shí)間可以更改[3]。如手車和地刀等的遙控都是靠電機(jī)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)的，其機(jī)械走位時(shí)間較長，地刀一般是20 -25秒，而手車一般要達(dá)40-45秒左右。

　　b)只有在上一步程序化操作操作成功執(zhí)行之后才能執(zhí)行下一步操作命令。

　　c)由于每步遙控執(zhí)行時(shí)間較長，因此各遙控源間的相互閉鎖功能更顯重要。任一時(shí)刻，系統(tǒng)只能接收并處理一個(gè)遙控指令，包括程序化操作命令或普通遙控命令。

　　3.防止誤操作的實(shí)現(xiàn)

　　1)閉鎖條件檢查。嚴(yán)格校驗(yàn)每一步操作的閉鎖條件(監(jiān)控系統(tǒng)的程序化操作防誤閉鎖功能)。

　　2)屏蔽措施。即對電氣設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判別，從操作界面中屏蔽不是從當(dāng)前狀態(tài)開始的操作，保證不能發(fā)出不符合實(shí)際條件的程序化操作命令。

　　3)嚴(yán)格實(shí)行遙控安全保證機(jī)制，選擇——返校——執(zhí)行。當(dāng)監(jiān)控中心發(fā)來遙控選擇命令時(shí)，程序化操作執(zhí)行器先檢查是否符合操作條件，滿足條件時(shí)才向監(jiān)控中心發(fā)遙控返校成功命令，對不滿足條件的則發(fā)失敗命令。

　　4.操作票驗(yàn)證問題

　　1)操作票專家系統(tǒng)。利用操作票專家系統(tǒng)，保證操作票開票的正確性。

　　2)人工核對功能。利用操作票回傳顯示核對功能，要求操作過程中操作員必須認(rèn)真核對更改后的操作票顯示內(nèi)容。

　　3)自動(dòng)核對功能。利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ埽瑢?shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)校票功能。

　　5.二次設(shè)備操作

　　220kV及以上變電站的程序化操作還將涉及到對保護(hù)裝置的操作，如保護(hù)軟壓板、定值區(qū)切換、PT切換、控制電源開關(guān)等。

　　1)調(diào)整原有典型操作票的先后順序，分成程序化操作和手動(dòng)操作兩部分，將可遙控部分進(jìn)行集中程序化操作，即一次操作任務(wù)中部分實(shí)現(xiàn)程序化操作功能。

　　2)完善與保護(hù)的通信功能及定值修改功能，并具有保護(hù)定值召喚顯示功能，最終基于IEC61850協(xié)議。

　　3)硬壓板改軟壓板。

　　6.事故處理措施(暫停或自動(dòng)終止)

　　操作過程中若發(fā)現(xiàn)任何異常或失敗信號(hào)可暫停或終止當(dāng)前操作。對事故或異常信號(hào)進(jìn)行分類，發(fā)生事故或異常時(shí)不是直接終止程序化操作，而是先暫停，并給操作人員以適當(dāng)?shù)奶崾荆ㄟ^人機(jī)交互來處理異常情況。如事故總信號(hào)動(dòng)作應(yīng)暫停(檢查發(fā)生事故是否和本操作有關(guān)聯(lián));而設(shè)備分合不到位或未滿足操作條件，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)停止程序化操作。

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