变电站的程序化操作实施分析

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【摘 要】随着我国电网建设的快速发展，变电站自动化水平越来越高，数字技术得到了广泛的应用。为了解决操作人员的操作失误问题，提高工作效率，确保电力系统的安全运行，程序化操作方法因此而出现。不过，由于程序化操作方法在应用中还不完善，对此本文中将进行深入的分析，以促进我国变电站数字化的发展。

【关键词】数字化；变电站；程序化操作；应用

在变电站中进行程序化操作，一定要符合以下三个条件：（1）首先一次设备一定要全是全电动设备；（2）其次二次设备要具有很好的可靠性和稳定性；（3）变电站内要使用IEC61850规约。而目前我国的程序化操作只是在一些综合站通过对一次设备的改造来完成，很少有变电站整个直接进行程序化操作的。

1 数字化变电站系统层的程序化操作

一般数字化变电站可分为过程层，间隔层和站控层，而设备层简单理解为过程层+间隔层设备。对于系统层构成的功能和应用面向整个变电站，不是面向单个个体间隔。强调原来变电站站内多套系统应该集成，系统功能实现的计算机根据变电站的实际规模灵活配置。而程序化控制就是系统层内的基本功能要求，应可视化操作，并可自动生成典型的操作票（比如间隔倒闸），在操作时每一步都是在控、可控，可急停干预的。对于程序化控制通过自动化系统的单个操作命令，根据预先规定的操作逻辑和五防闭锁规则，自动按规则完成一系列断路器和隔离开关的操作， 最终改变系统运行状态的过程，从而实现变电站电气设备从运行、热备用、冷备用等各种状态的自动转换，甚至是检修状态。

2 某数字化变电站程序化操作方法的应用

2.1 该数字化变电站工程规模

某数字化变电站是该省首个使用IEC 61850规约的500KV变电站，工程安装有1000MVA的主变压器2组，500KV出线两回，220KV出现八回；装设了60Mvar并联电抗器两组，其安装在主变压器侧。该变电站设计安装有7台断路器，工程使用二次设备全部采用国产化。

2.2 变电站一、二次设备使用

该数字化变电站的一次设备包括500、220等配电装置均为全户外AIS设备，设备全远程操作、全自动设计，站内所有的闸刀均加装有电动操作设备，变电站内的闸刀、开关及操作电源均能够完成远程控制，能够满足程序化操作所用的一次设备要求。变电站二次设备通信全部使用IEC61850规约当中的GOOSE机制，取消了保护控制设备中的连接电缆，仅仅留存了合闸出口、跳闸出口及检修三个硬压板，并且测控装置、保护等的功能压板都使用软压板，最终保证了定值切换和压板投退等功能全部符合了程序化的操作标准。

2.3 变电站网络结构

变电站全站使用GOOSE网络和MMS网络分离，GOOSE网络使用星型双网方式，MMS网络使用双环相切结构，其中500、220KV相互独立进行组网，网络结构科学、合理，具体。

2.4 变电站程序化具体操作及效果

（1）可进行微机的投退保护操作，进行微机状态调整操作，对微机定值区进行更改操作，进行重合闸的投退操作。（2）对一次设备（主要包括低抗、电容器组、线路、开关、母线及主变）能够完成从运行到冷备用或从冷备用到运行的操作，还包括对二次设备运行状态的调整操作等。而对于电容器网门、挂拆接地线等没有远程控制功能的对象，则依然进行常规的人工操作[1]。按照变电站运行记录表明，该变电站进行程序化操作的操作量占整个操作总量的85%以上，如果其一次设备全部使用GIS设备，那么比例将更高，变电站实现程序化操作之后，能够很大幅度的提高安全性和操作效率。

3 数字化变电站程序化操作实现方案

通过对该变电站程序操作应用研究发现变电站倒闸操作类型主要有两种：（1）在间隔内进行操作。这主要指的是操作内容仅仅包括单一间隔当中一次设备操作，如在单个线路当中的一次状态转换（主要指运行、冷备、热备及检修等）。（2）多个间隔间的操作，通常一次操作需要在多个间隔内完成，有时甚至需要二次操作，例如常见的主变停复役操作、母线倒排等操作。使用程序化操作通常有如下两种方式：

3.1 程序化操作与间隔装置相互组合

该方案是将所有的一次操作放到测控装置内，这样所有的间隔之内的操作均可由间隔测控装置来进行实现，另外安装一台程序化的操作服务器，其负责对跨间隔的操作进行实现，该方案具备优点是：对单一间隔的操作票在进行扩建过程中，省略了验证的过程，系统只对组合票做正确性验证[2]。该方案的缺点是：（1）操作票进行分散存放，在进行校对和管理过程中很不方便；（2）系统对测控装置有很高要求；（3）在对操作票进行维护过程中，很容易导致检修和运行职责的混乱。（4）需要额外添加服务器等设备，增加了经济投入。经过综合分析认为该方案可行度不高。

3.2 智能化的监控操作系统

该方案使得数字化变电站中一、二次设备的复杂程度被大大简化，通过使用IEC61850规约使得流程结构大大简化，使系统为智能程序化的应用奠定了基础，当前监控系统中运用五防一体设计及智能操作票是进行程序化操作的主流应用模式。

4 对数字化变电站程序化操作应用建议

4.1 对部分程序化操作进行分流，以提高操作的成功率

当前的数字化变电站程序化应用过程中，组合操作及跨间隔操作越来越多，这就要求不但要软压板遥控操作进行保护，还需要做好定值区的切换。另外程序化操作过程中网络传输数据庞大，要求极高的通信可靠性和实时性。所以在具体进行程序化操作过程时，因为要求站控层设备可靠性往往低于间隔层设备，所以在数字化变电站中，可以将一些程序化操作安排在间隔层设备中，以增强程序化操作成功率和可靠性。

4.2 加强智能化运行，避免误操作

以往的程序化操作票通常是典型票模式，对于以前的一些变电站来说，因为其主接线较为简单，因此能够满足运行要求，但是目前在建的一些变电站，因为主接线相对较为复杂，运行方式多种多样，因此这种模式将不能满足变电站要求。所以今后的变电站程序化操作要尽可能的向智能化生成方式发展，利用倒闸操作及防误操作逻辑原则自动进行操作票的生成。

4.3 加强程序化操作分析功能

以往的程序化操作过程中，系统主要是利用对一次设备运行情况的检查，来判断操作能否成功执行以及下一步操作的可行性，在以后的数字化变电站建设中，需要将二次设备、继电保护等运行工况信息加入操作过程及电气检查状态条件当中，

并和操作命令的发出进行联系[4]。例如常见的设备保护功能的远程投退，最终增强程序化操作的可靠性和安全性。另外还应该研究能够远程进行操作的空开或软空开来替换现有的控制电源空开或操作电源空开，最终实现空开的远程投退。

4.4 设备模拟机的主要工作

设备模拟机的主要工作是：可接收执行调度中心发出的操作票策略生成，设备模拟机应能通过软件自动生成不同的主接线和不同的运行方式下的典型操作票；自动投退保护软压板。这样做的好处是，因为直接智能完成设备操作，人为操作次数降低误操作可能性减少。模拟机应包含两个主要功能：1）开票功能；2）系统拓扑五防功能；3）操作票流程管理；4）权限的定制。

5 结语

当前，我国的变电站数量非常多，并且还有许多正在建设当中，对于变电站繁琐复杂的一次设备操作及一些二次设备操作，工作人员仍然非常缺乏，且因为人工操作一方面易出现危险，另一方面操作失误发生频繁。所以，在变电站中推广和应用程序化操作意义重大。本文首先对某数字化变电站程序化操作做了介绍，其次重点对以后程序化操作发展做了一些建议，以期可为相关工作者提供参考。

参考文献：

[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2008（3）.

[2]陈波.500kV变电站监控系统典型设计[J].中国电力，2009（6）.

[3]吴锦源，梁国坤.顺序控制在变电站倒闸操作中的应用[J].南方电网技术，2009（03）.