摘要：随着电力系统综合自动化水平的不断提高，大量性能优良的一次、二次设备投入运行，许多地区变电站实现了无人值守或少人值守。然而，变电站在进行倒闸操作时，仍然需要依靠操作人员到现场完成，既有人力物力和时间的浪费，又有操作人员误操作的风险。变电站程序化操作的实现，可以减少不必要的人为工作，节约人力物力和操作时间，降低误操作的发生概率，并达到减员增效的目的。本文就实例分析变电站程序化操作的相关应用。
关键词：变电站；程序化操作；必要条件
1程序化操作及其必要条件
所谓程序化操作，又叫顺控操作，其主要特点就是在变电站当地监控系统计算机或者主站监控中心，将变电站的一系列操作（如主变或者线路的停、送电。变电站倒母等等）通过事先编制好的计算机操作程序，一键顺序完成。其必须具备以下条件：
（1）一次设备全部为电动设备，具备遥控功能，具有较高的可靠性。由于程序化操作要求变电站内实现自动操作，因此一次设备包括断路器、隔离开关、接地刀闸、手车开关等均要求实现电动操作，且具有遥控功能。操作过程基本无人干预，因此一次设备能否正常操作到位，其成功率就决定了程序操作的可靠性。
（2）保护装置具有保护软压板的远方投退、定值区远方切换功能。220kV变电站内的操作基本上都会牵涉到相关保护功能的投退，程序化操作要求保护装置具备与硬压板相对应的软压板，能够远方遥控实现投退功能。定值区的修改与此类似，但其牵涉到更为复杂的操作，如旁带线路等。（3）具备可靠的信息传输通道，使每一步骤都能可靠执行。在程序化操作的过程中各种遥测、遥信量都应该可靠传回，判断过程操作是否有误，及时中断错误，保证不发生误操作。（4）具备功能强大、性能可靠的变电站综合自动化系统。能够实施采集数据即各种遥测、遥信量，具备防误闭锁和事件记录功能，保证操作实施的可靠、安全、稳定。
2程序化操作的技术方案
目前实现程序化操作的方案基本上有三种
（1）变电站的远动机（或通信服务器）作为站控层程序化操作服务器的集中式方案，就是将操作票的存储执行、操作序列控制、态的转换等过程都放在远动机（或通信服务器）上实现。集中式方案的优点是实现跨间隔操作有着结构上的便利。缺点是每一个单步操作都需要经过站控层服务器和间隔层装置的通信实现，效率较低，操作要素在服务器上的高度集中也使得系统风险大大提高，而且由于所有的操作票均存储在同一个程序化操作服务器中，当变电站扩建增加间隔时，操作票需要增加内容，此时运行间隔无法停电，造成操作票验证不完整，给安全运行带来隐患。
（2）间隔层装置为核心的分布式方案，就是将程序化操作的基本要素置于间隔层的智能电子装置（如保护测控）中实现，包括操作票的存储、执行、联锁校验等。分布式方案的优点是操作效率有明显提高，操作票的分布式存储可靠性高，间隔的后续扩建对已经运行的设备影响小。缺点是如果没有站控层设备的支持，跨间隔的程序化操作会比较困难。
（3）分布式和集中式的结合的方案是一种比较完善的程序化操作方案。将间隔内操作的操作票存储在间隔层设备中，间隔内的程序化操作均由间隔装置负责实现，程序化操作中涉及到跨间隔部分的操作则由程序化服务器负责完成。由于程序化操作的绝大多数操作票由间隔装置完成，程序化服务器中只保存基于间隔层操作票的组合关系，这样就解决了扩建时验证困难的问题，扩建时只需要验证新、老间隔操作票组合的正确性即可。而间隔层设备的可靠性要高于站控层设备，将程序化操作主体放在间隔层设备中会大大增强程序化操作的可靠性和成功率，这是目前比较理想的程序化操作远动实现的方案。
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3实现程序化操作所要考虑的问题
3.1程序化操作的可靠性
在任何操作方式下，应保证下一步操作的实现只有在上一步操作完成以后。对每一操作对象只允许一种方式依次进行（同一时刻只能执行一条控制命令），当同时收到一条以上命令或与操作命令不一致时，系统拒绝执行，并给出错误信息。对每一控制对象，都可以经软件设定标志禁止遥控，防止由站端、监控中心引起的误操作。
3.2程序化操作的安全性
程序化操作程序应具有控制急停功能。在逻辑定义中应加入保护动作信号或事故总信号等闭锁信息量。在执行程序化操作过程中，保护动作的优先级别应最高，且在保护动作后，应自动对程序化操作给予闭锁，直到操作人员发出“继续执行操作”的命令后，方可继续执行剩余的操作步骤。同时也可由操作人员主动下发急停命令，为紧急情况提供处理手段，减小事故进一步扩大的可能性，使操作人员对程序化操作过程具有更有效的掌控能力。在执行程序化操作时，对AVC、VQC等自动装置进行闭锁，防止设备交叉操作。
4程序化操作在220kV某变电站的实现
220kV某变电站使用南瑞继保公司RCS9698H总控单元作为远动机，采用比较完善的分布式和集中式相结合的方案实现程序化操作，就是将操作票存储在间隔层装置上，对于间隔内操作由间隔测控装置完成执行过程，对跨间隔操作则由站控层远动机来协助完成。
首先由操作工作站下发程序化操作选择命令，程序化服务器根据所选择的命令，从规则库中查找相应的程序化操作票，并向操作工作站上送操作票。经操作人员选择并确认后，操作工作站下发程序化操作执行命令，程序化服务器按照操作票自动执行，并在每执行完一步后对相应的判据条件进行判断，满足条件后继续执行，不满足则终止程序化操作，并返回相应的错误信息。当所有步骤都按顺序执行完毕后，程序化操作成功，上送操作成功报告。在整个执行过程中，操作人要做的只是选择并对读取的操作票进行确认。读取的操作票会显示在客户机的显示器上，对执行完的每一步都会有相应的标记，而且操作人也可以在任何时刻人为的中止操作票的执行。
220kV某变电站的程序化操作功能在当地监控系统和主站监控中心均可以实现，其设计方式是将操作票文件的建立放在当地站控系统计算机实现，然后将操作票存储在间隔层的智能电子装置中，作为操作执行的依据。而当地监控系统和主站监控中心进行操作时先调看操作票文件，进行必要的核对后下达操作指令。操作票存储的唯一性保证了两者进行相同操作时操作票的一致性。操作票的传输采用IEC101/104的标准文件传输过程来完成。
220kV某变站内通信采用IEC61850协议，具有良好的互操作性及先进性。在调度通信协议的选择上，由于标准定义的IEC101/104的ASDU数据类型已经不能完整表达操作过程的信息传输，所以对规约进行了相应的扩展，采用了在IEC101/104标准定义的范围内自定义保留使用的ASDU52、ASDU127，用于传输操作票和程序化操作的命令和信息的做法。RCS9698H总控单元负责将IEC61850标准转换成远动规约上传调度主站，实现调度主站监控中心对变电站的程序化操作。
5结语
随着电力系统自动化的发展、数字化变电站的建设和专家操作票系统的引入，程序化操作将会得到越来越广泛的应用，可让操作人员远离电气间隔现场，从而减少人员伤害事故，有效提高变电站电气设备刀闸操作的正确性、可靠性和安全性，降低运行人员的劳动强度，为减员增效提供技术支持。对提高变电站的安全运行水平、综合自动化水平和提高生产效率具有较大意义。
参考文献：
[1]变电站自动化系统实施程序化操作的必要性和途径分析[J].李凡，许秋萍.科技创新与应用.2016（04）
[2]程序化操作在变电站自动化系统中的实现初探[J].韦明.科技创业家.2014（05）
论文作者:卢明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/29
标签：操作论文; 变电站论文; 间隔论文; 设备论文; 方案论文; 装置论文; 命令论文; 《电力设备》2017年第21期论文;