楊亮1，蘇志剛2，張新強3
(1.南京電研電力自動化股份****,南京市 210061；2. 山東省泗水縣供電公司, 泗水縣 273200，3. 山東省泗水縣供電公司, 泗水縣 273200)
摘要：分析了電力系統變電站一次裝置程式化操作技術的各種方案，闡述了各種方案的技術特點，提出了一套適合在變電站實施程式化操作的具體應用技術方案，即間隔層裝置和程式化操作伺服器共同實現的具體實施方案。變電站程式化操作技術的應用可以避免因為人為因素引起的誤操作，提高變電站的安全執行水平，實現真正意義上的變電站無人值班。
關鍵詞：程式化控制，操作票，程式化操作，安全執行
0 引言
變電站綜合自動化系統經過多年的技術革新與發展，目前已經達到了較高的技術水平，能夠實現資料的採集並上傳到當地後台和排程主站，同時也可以實現變電站內集中監控和排程端的遠端監視與控制。雖然越來越多的實現了無人或少人值班的變電站的投入執行，但是大多數操作仍需要操作人員趕到變電站現場實施，耗費了大量的人力和時間，使得無人值班變電站「減員增效」的優勢難以發揮；同時人工操作多少存在著誤操作的可能，儘管制定了許多有關安全操作規程來防止誤操作的發生，在實際執行時仍然會出現由於各種原因導致的違反操作規程從而導致誤操作的發生的事例。因此在變電站內實施程式化操作是順應技術發展的趨勢，也使得變電站實現真正意義上的無人值班，達到變電站「減員增效」的目的；同時通過程式化操作，減少或無需人工操作，最大限度地減少操作失誤，縮短操作時間，提高變電站的安全執行水平。
1 程式化操作的多種方案討論
方案一是將程式化操作放在排程主站或後台機上實現。這種方案存在一些問題。如果將程式化操作放在後台機實現，就不能實現排程遠方程式化操作；反之放在排程主站實現程式化控制則當地不能實現程式化操作功能；如果當地後台和排程主站同時具備程式化操作功能，不僅使系統複雜化，而且兩套程式化操作的一致性驗證工作量巨大，一旦操作票修改需要兩邊修改，給執行維護帶來麻煩。
方案二是在站控層設定程式化操作伺服器。變電站內所有操作票均存放在該伺服器中，由當地執行人員選擇合適的操作票後，程式化操作伺服器根據操作順序依次向間隔層裝置下發控制命令，達到操作票的程式化操作目的，主站端執行人員下發的操作命令通過遠動機**到程式化伺服器後也可以實現程式化操作。但是這種做法存在一種缺陷，由於所有的操作票均儲存在程式化同乙個操作伺服器中，當變電站擴建增加間隔，操作票需要增加內容，此時執行間隔無法停電，造成操作票驗證不完整，為安全執行帶來隱患。
方案三是間隔層裝置與站控層程式化操作伺服器共同完成程式化操作。也就是說，我們將本間隔的操作所有操作票均存在間隔層測控裝置或保護測控裝置中，所有間隔內的程式化操作均由間隔層裝置負責實現，而程式化操作中涉及到跨間隔部分的操作則由程式化操作伺服器負責完成。
程式化操作的絕大多數操作票由間隔裝置完成，程式化操作伺服器中只儲存基於間隔層操作票的組合關係，這樣就解決了擴建時驗證困難的問題，因為間隔內的操作票是經過驗證的，在擴建時無需驗證其正確性，只需要驗證新、老間隔操作票組合的正確性即可。間隔內操作的操作票儲存在間隔層裝置中，間隔內的程式化操作均由間隔裝置負責實現，程式化操作中涉及到跨間隔部分的操作則由程式化操作伺服器負責完成。間隔層裝置的可靠性要高於站控層裝置，將程式化操作主體放在間隔層裝置中會大大增強程式化操作的可靠性和成功率。
因此，選擇方案三是目前比較合理的解決辦法。操作流程圖如圖1所示：
圖1 操作流程圖
程式化操作可分為兩種操作方式，一是間隔內程式化操作，即程式化操作的內容只涉及到本間隔內一次裝置的操作，涉及間隔內操作的操作票儲存在間隔層裝置中，間隔內的程式化操作均由間隔裝置負責實現；二是跨間隔的程式化操作，其操作過程中涉及到多個間隔的一次操作以及多個間隔的二次操作，跨間隔部分的操作則由程式化操作伺服器負責完成，可以通過goose傳遞操作命令和回傳跨間隔部分的狀態量和模擬量。
2 間隔層的聯鎖
程式化操作的執行實際上是和執行操作票一一對應的，間隔操作票中的一項對應於程式化操作的一步操作（包括操作前的檢查、操作項和操作後的確認檢查）。在程式化操作過程中為防止出現誤操作，在實際操作過程中對操作前的條件檢查和操作後裝置狀態是否操作到位進行了嚴格的校驗，每一步操作必須條件滿足才能發下一步的控制命令。
在程式化操作過程中的條件檢查與間隔層的閉鎖邏輯在絕大多數情況下是一致的，但有時閉鎖邏輯可能會增加一些相關條件，其考慮的因素多於程式化操作檢查。在實現時間隔層的程式化操作功能與間隔層的聯鎖功能是獨立實現的，相互之間採用獨立的模組實現，但是在操作執行時，程式化操作的條件判斷和間隔層聯鎖的閉鎖邏輯共同作用於控制出口，也就是說必須程式化操作操作條件滿足而且間隔層閉鎖邏輯允許操作，程式化操作中的某一步驟才能真正被執行，否則被閉鎖，當操作到某一步時如果程式化操作條件允許，但是聯鎖邏輯閉鎖，間隔層裝置也會閉鎖操作並向操作人員發出操作失敗的原因和報告當前的操作步驟號，提醒操作人員注意。
3 防誤操作
間隔層裝置在操作過程中通過加強操作前條件的檢查，操作後的裝置狀態檢查，同時輔以獨立的間隔層聯鎖邏輯進行防誤操作驗證。由於一次裝置輔助接點存在不可靠性，造成一次裝置的實際位置與輔助接點反應的位置不對應所帶來的安全隱患。輔助接點訊號可以採用雙位置訊號加強其判斷的可靠性，雙點資訊在過渡態或錯誤態均認為位置有誤，需要閉鎖相關操作。
在判斷條件中也可以增加迴路內電流電壓等引數的檢查，防止一次裝置不可靠造成誤操作發生。
當地後台需要保證後台機上不能發出不符合實際條件的程式化操作命令。在後台機上選擇程式化操作時，首先要對電氣裝置的執行狀態進行判斷，當前狀態到目標狀態需要符合操作規程，從操作介面中遮蔽掉不是從當前狀態開始的操作。同時需要校驗程式化操作伺服器上傳的操作票內容，保證了電氣裝置的程式化操作只能從當前狀態向目標狀態進行的操作。
採用間隔層裝置與站控層程式化操作伺服器共同完成的程式化操作方案，主站端與當地後台的操作很相似。採取的防誤措施也同當地後台。
4 實現程式化操作需要解決的問題
4.1 一次裝置的電動化
要求一次裝置實現電動化、具備較高的可靠性。要求各參與程式化操作的一次裝置包括斷路器、隔離刀閘、地刀、手車等均可以實現電動操作，也就是通過電氣操作可以實現開關、刀閘的分合，手車的推入和拉出等。對於變電站程式化操作，我們需要關心操作的正確性和操作成功率。
由於程式化操作基本為無人干預，特別是無人值班變電站內的操作，其操作的成功與否在絕大多數情況下取決於一次裝置操作的可靠性，也就是說一次裝置能否正常操作到位，特別是地刀的分合操作。如果一次裝置的可靠性較低，經常出現不能正常操作或操作不到位的情況，則程式化操作的成功率難以提高。另一方面，程式化操作過程中每一步執行前的條件以及每一步執行後成功與否的判斷，均需要根據相關一次裝置的輔助接點位置進行判斷，因此一次裝置輔助接點位置與一次裝置實際位置的嚴格對應，是保證程式化操作正確性的關鍵因素。
4.2 二次裝置的可靠性
變電站內的測控單元和保護測控四合一裝置是程式化操作的最終執行者，同時其負責採集一次裝置的狀態，為保證程式化操作的正確、成功執行，除了要求一次裝置穩定、可靠外，還要求參與變電站程式化操作的二次裝置穩定、可靠執行，一方面能夠按照操作票的操作順序正確發出控制訊號，同時確保一次裝置位置採集準確無誤。由於一次裝置存在一定的不可靠因素，比如說斷路器輔助接點位置與斷路器實際位置不符，當斷路器實際在合位時而輔助接點為分位，這樣在操作過程中容易導致帶電拉開隔離開關或合接地刀閘造成誤操作，因此二次裝置在設計過程中需要採取一定的容錯措施，確保當一次裝置輔助接點不正確時不出現誤操作。
4.3 遠動通訊規約的擴充
在程式化操作過程中，從圖1中我們可以看出，變電站需要將操作票內容上傳以供確認，主站也需要實時獲得程式化操作的執行資訊。操作中可能還需要進行保護定值的修改、定值區的切換、保護功能軟壓板的投退等操作，這些操作對於目前廣泛使用的101、104等遠動規約來說是滿足不了這些要求的，因此必須對現有遠動規約進行擴充套件，否則將很難在主站端實現變電站端實現的程式化操作過程監視功能。
4.4 變電站通訊體系的統一
在變電站實施程式化操作，涉及到自動化裝置、保護裝置之間的互操作，因此變電站自動化系統必須是乙個開放系統，選擇合適的變電站系統通訊平台，也是程式化操作變電站應該解決的問題。傳統的103規約由於受到歷史條件的限制，不支援資訊的自描述，在使用時缺乏擴充套件的語義範疇的規範，因此在實際使用時導致不同廠家的產品無法真正實現互操作，不適合作為程式化操作的平台。iec 61850標準是iec制定的關於變電站自動化系統和通訊網路的國際標準，該標準優越於以往的規約在於標準的物件模型和資訊的自描述，定義了大多數公共實際裝置和裝置元件。
利用goose實現跨間隔操作和資訊傳遞既可靠又快速。將iec61850標準體系引入變電站自動化系統,作為變電站的通訊體系規範，並在此基礎上實施程式化操作，對提高系統的效能和可靠性，也是很有必要的。
5 結束語
程式化操作技術作為變電站綜合自動化科技應用的新熱點，其廣泛應用範圍還有待我們開發**，需要進一步制定科學完善的執行管理制度，從而發掘程式化操作技術的潛力，更好地維護強大的國家電網。程式化操作變電站將成為更多的工程技術、執行維護人員研究和探索的方向。
參考文獻
[1] 龔建平等. iec 61850標準和變電站程式化操作技術的應用. 廣東電力,2009.1.
[2] 黃文韜. 對變電站實現程式化操作的**. 繼電器,2008,36(22).
楊亮(1974-),男，工程師，主要研究方向：變電站綜合自動化裝置開發。
蘇志剛(1978-),男，工程師，主要研究方向：變電站綜合自動化裝置應用。
張新強(1979-),男，工程師，主要研究方向：變電站綜合自動化裝置應用。
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