摘要：伴随当前社会快速发展，机械化、自动化水平越来越高。国内变电站自动化系统经过多年的发展已达到了较高的技术水平，但实际上仍会出现由于各种原因导致的误操作造成重大人员伤亡事故的发生。因此有必要在技术上采取切实有效的措施,提高操作效率。程序化操作在发电厂热工控制系统以及电气控制系统中已得到了广泛的应用,效果良好。本文重点分析和研究程序化操作在变电站自动化系统中的实现,以供参考。
关键词：程序化操作;变电站自动化系统;稳定;实现
1程序化操作在变电站自动化系统中的发展概述
国内变电站自动化系统经过多年的发展已达到了较高的技术水平,变电站安全运行所需要的信息基本实现了自动采集并传送到当地后台和调度主站或监控中心,主要的一次设备也实现了远程控制,从而实现了变电站内以及调度主站或监控中心的远程集中监控｡在部分发达地区220kV及以下中低压变电站基本实现了少人或无人值班｡随着越来越多的无人值班变电站投入运行,运行值班人员得以减少,但是许多无人值班变电站仍需要派操作人员到现场进行操作,使得无人值班变电站“减员增效”的优势难以发挥;另一方面,人工操作也存在误操作的可能,尽管制定了一系列安全操作规程来防止误操作的发生,但实际上仍会出现由于各种原因导致的误操作造成重大人员伤亡事故的发生｡因此有必要在技术上采取切实有效的措施,提高操作效率,减少或杜绝因为人为原因导致的误操作,提高变电站的安全运行水平｡程序化操作在发电厂热工控制系统以及电气控制系统中已得到了广泛的应用,效果良好｡将程序化操作引入变电站,由变电站内智能设备代替操作人员依据变电站操作票的执行顺序和执行结果校核要求自动完成操作票的执行｡传统的变电站操作首先根据操作要求及操作规程编写操作票,然后由操作人员按照操作票的执行要求和顺序进行操作,并人工进行相应的检查,操作效率比较低,操作的执行受到人为因素的影响较大｡实施程序化操作,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(如将某线路运行状态由运行改为检修),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,实现“一键操作”｡目前国内部分地区已在110kV变电站进行了程序化操作的试点工作,积累了一定的经验,对在220kV及以上电压等级变电站内实施程序化操作也正在进行积极的试点工作｡
2实现变电站程序化操作的要求
2.1对一次设备的要求
所有参与程序化操作的一次设备需要实现电动操作｡要求所有参与程序化操作的一次设备包括断路器､隔离刀闸､地刀､手车等均能实现电动操作｡一次设备具有较高的可靠性｡变电站内实施程序化操作,需要综合考虑操作的正确性和操作成功率两个方面,其中操作的正确性牵涉到变电站安全运行,需要重点关注｡一次设备辅助接点位置与一次设备实际位置的严格对应,也是保证程序化操作正确性的关键因素｡
2.2对变电站内二次设备的要求
1)参与程序化操作的各二次设备要求稳定､可靠｡要求参与变电站程序化操作的二次设备稳定､可靠运行,一方面能够按照操作票的操作顺序正确发出控制信号,同时确保一次设备状态的采集准确无误｡
2)具备一定的容错措施｡由于一次设备存在一定的不可靠因素,二次设备在设计过程中需要考虑一次设备发生异常时的情况,具备一定的容错措施｡确保当一次设备返回状态信息与一次设备实际状态不一致时不出现误操作｡
3)保护设备实现保护功能的自动投退｡在变电站内实施程序化操作特别是在采用双母接线方式的220kV变电站实施程序化操作,程序化操作过程中需要保护设备能够提供与硬压板相对应的软压板,通过软压板的远方投退达到投退保护功能的目的｡
2.3对远动通信的要求
目前变电站对调度主站/监控中心主要采用101\104等远动协议,这些协议主要传送变电站的四遥信息,对保护定值的传输和修改一般没有定义,如果进行程序化操作,需要对现有远动协议进行相应的扩充;另一方面,在调度主站或监控中心实施程序化操作,如果在操作过程中需要获得变电站的实时操作报告｡也需要对现有协议进行扩充和修改｡
2.4软件设备
2.4.1通信接口软件
监控系统配置足够数量的通信接口驱动软件以满足工程实用要求,主要软件列举如下,但不限于此:与数字式继电保护装置的通信接口驱动软件;与故障录波系统的通信接口驱动软件;与安全自动装置的通信接口驱动软件等｡电力网络计算机监控系统与上述各系统的通信规约执行国标､部标及IEC标准｡卖方负责完成各种通信协议的转换和开通｡使监控系统能获取和传送所需数据｡
2.4.2支撑软件
支撑软件包括数据库管理系统､中文处理系统和网络软件系统｡数据库满足如下功能:1)数据库的结构适应分散分布控制方式的要求｡2)允许不同程序对数据库内的同一数据集进行并发访问,保证在并发方式下数据库的完整性和一致性｡3)具有良好的可扩性和适当性｡满足数据规模的不断扩充及应用程序的修改｡4)便于用户在线生成､修改和维护,对任一数据库中的数据进行修改时,数据库管理系统对所有工作站上的相关数据同时进行修改.保证数据的一致性等｡
2.4.3应用软件
应用软件满足系统功能要求｡具有良好的实时响应速度和可扩充性,并面向用户,便于操作使用｡应配置各种必要的工具软件｡远动工作站配置远传数据库和各级调度网络通信规约库｡
2.5硬件要求
系统硬件选用成熟的,先进可靠的和以微处理器为基础的工业产品设备,系统内所有的模件采用固态电路､标准化､模件化和插入式结构,并带有LED自诊断显示｡硬件设备能承受GBT5169.5一1997中严酷等级为20秒的针焰试验,设备壳外具有GB4943—1990规定的V2及以上阻燃等级｡
3变电站程序化操作方案
3.1通过调度后台机或调度主站
该程序化操作方案中操作票存储在后台和调度主站中,程序化操作时后台与调度主站根据操作票内容实现遥控命令的自动下发,本质上是调度主站或后台批量遥控变电站｡该方案实现难度较小,而且实现不同操作时比较灵活｡但是由于该方案要求操作票分别存储在后台和主站中,实际工作中需要对操作票同时进行维护和验证,进而工作量相对较大｡另外,需借助间隔层设备获取一次设备状态信息,同时信息的传送依靠通信方式,会延长操作执行时间｡
3.2借助程序化操作服务器
该方案中要求将程序化服务器设置在变电站中,并将涉及到的全部操作票存储其中｡调度主站端或站内运行人员根据实际要求选择某操作票后,程序化操作服务器会参考操作票内容将控制命令下发给间隔层设备｡该种方案不但实现了批量遥控变电站的目标,而且有效的解决了验证､维护操作票操作｡不过如后期变电站规模扩大时,间隔层设备随之增多,此时需向操作票中增加内容,不过运行间隔不能停电,影响修改后操作票的完整性,影响系统的安全运行｡
3.3依靠间隔层设备和程序化操作服务器
该方案中可将操作票分为间隔内和跨间隔程序化操作,其中间隔内操作指操作行为发生在间隔层设备内部而不涉及其他间隔设备,跨间隔程序化操作涉及其他间隔层设备｡并且间隔层智能电子设备负责间隔层设备内程序化操作,而程序操作服务器负责跨间隔层设备的程序化操作｡该方案间隔层设备中包含程序化操作主体,使程序的可操作性和成功率大大提高｡而且由于从间隔本身中获得程序化操作信息,因此受通信状况的影响较小,使程序化操作的执行效率大大提高｡另外,保证了调度主站操作和变电站就地操作的一致性｡下面结合第三种方案以RCS-921A/941A系统为例,探讨程序化操作在变电站自动化系统的应用｡
4程序化操作在RCS-921A/941A的实现
4.1系统配置
图1为RCS-921A系统面板｡
从网络结构和系统配置上来看,RCS-921A/941A自动化系统分为2层结构,即间隔层和站控层｡间隔层RCS-921A/941A系列测控装置以面向一次间隔对象为单元进行配置,实现110kV及以上等级间隔一次设备的监控;35kV及以下电压等级间隔配置RCS-921A/941A系列低压四合一保护测控装置,实现35kV部分的保护与监控功能;110kV及以上电压等级的保护配置RCS一900系列高压保护设备;所有保护设备可以通过投退保护软压板实现保护功能的远方投退以及保护定值区的远方切换;站控层配置服务器/操作员站､工程师工作站以及远动装置(包含程序化操作服务器功能),为站内运行人员提供运行界面｡系统中没有配置独立的程序化操作服务器.该功能被嵌入远动装置中实现｡
变电站所有间隔内操作票被固化在间隔层测控设备以及低压四合一保护测控装置中,由测控装置或低压四合一保护测控装置实现间隔内程序化操作｡所有跨间隔的操作票固化在程序化操作服务器中,实现全站跨间隔操作｡变电站运行人员通过操作员站用户界面下发程序化操作命令,主站运行人员下发的程序化操作命令通过远动机转发执行｡
4.2系统功能
除了常规的监控功能以外,RCS-921A/941A提供如下与程序化操作相关的系统功能｡
4.2.1图形化的操作票管理功能
图形化的操作票管理功能包括操作票编辑､下装等功能｡在生成操作票时通过直接在一次接线图中点击相关一次设备,生成相应的操作步骤,自由定义每步操作的执行条件､操作完成确认条件､操作步骤间延时､操作超时时间等操作参数,同时还可以定义每一步操作异常时采取的措施,如终止操作､人工确认后继续操作等｡操作票生成后按照间隔设备分类管理,并可通过网络下装到间隔层设备及程序化操作服务器中｡
4.2.2图形化的操作票仿真､验证功能
操作票的仿真功能将已生成的操作票在后台进行操作仿真,并利用预先定义的防误闭锁条件进行验证,一旦存在违反防误闭锁条件的操作及时告警｡经仿真验证正确的操作票下装到间隔层设备或程序化操作服务器后,可通过操作票验证工具将存储在间隔层设备或程序化操作服务器中的操作票上传,并将操作票进行解析生成操作票操作详细信息,供运行人员验证,确保操作票的一致性和正确性｡
4.3系统功能的实现
该系统中除要求具备常规的监控功能外,有关程序化操作方面的功能包括管理图形化操作票和验证､仿真图形化操作票两个方面,其中前者包括下装和编辑操作票两项内容｡操作票生成时可点击一次接线图中对应的一次设备,生成操作步骤,并对执行条件进行定义等,同时还可定义处理异常的相关措施,如人工确认后继续操作､终止操作等｡而对操作票的仿真在后台实现,应根据定义好的条件进行验证,及时警告违反条件的相关操作｡
4.4程序化操作的实现
程序化操作的实现包括程序化操作的过程和执行两项内容,在RCS-921A/941A变电站自动化系统中需结合实际运行的操作票,利用专门的操作票工具将符合要求的操作票编制出来,并对操作顺序和步骤进行定义,并对不同步骤操作成功的条件进行确认｡利用系统仿真操作票进而形成操作票文件,借助网络将其下装到程序化操作服务器和间隔设备中,完成解析后执行相关操作｡
结束语
程序化操作执行时,操作人员可根据实际情况选择预先定义好的操作票并将操作命令下发｡如涉及的是间隔内操作,后台主机会将程序化的操作命令直接发给对应的间隔设备,此时间隔设备会根据存储的操作票内容完成相关操作任务｡如操作涉及较多间隔时,程序化操作命令会由后台发给操作服务器,并在该服务器中完成操作票的分解,进而将相关操作命令,发给间隔测控设备完成相关的操作｡当前RCS-921A/941A变电站自动化系统在低压､中压变电站自动化系统应用较为广泛｡经大量实践证明由程序化操作服务器和间隔层设备构成的变电站自动化系统运行可靠稳定｡
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论文作者:郭强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/15
标签：操作论文; 变电站论文; 间隔论文; 设备论文; 站内论文; 自动化系统论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第25期论文;