嘉興電網變電站程序化操作應用與探討

沈曙明，徐 明，陳 鼎

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

嘉興電網變電站程序化操作應用與探討

沈曙明，徐 明，陳 鼎

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

結合嘉興電網變電站程序化操作的開展情況，著重分析了程序化操作實施過程遇到的有關技術和管理方面的問題，提出旨在規范程序化操作的技術和管理的相關建議，以便提高應用水平，促進程序化操作的推廣應用。

變電站；程序化；操作；應用；探討

近年來，變電站程序化操作得到了迅速發展與應用[1]。所謂程序化操作，是指操作人員從當地后臺或監控中心發出一項操作指令，由變電站計算機監控系統按照程序預先設定好的控制順序去操作多個控制對象，同時進行各種控制和防誤閉鎖邏輯判斷，以確定某個操作任務是否能執行，并實時反饋各種過程信息。

本文結合嘉興地區變電站程序化操作應用情況，分析技術應用的關鍵環節、相關問題及應對措施，以供參考借鑒。

1 應用情況分析

1.1 應用概述

從2007年開始，嘉興電網結合110 kV海鹽變電站改造工程開始了程序化操作的試點工作。又陸續在220 kV大舜、500 kV由拳變電站等基建工程中進行了更深入的探索和實踐。

目前，嘉興電網程序化操作主要應用于采用氣體絕緣開關設備（GIS）的變電站，操作對象限于一次設備，由計算機監控系統實現單間隔的運行——熱備用——冷備用——檢修4種狀態轉換和母線倒排等少量跨間隔操作功能，應用的范圍和程度還處于初級階段。

1.2 效益分析

嘉興電網的程序化操作雖處于起步階段，但其發揮的作用明顯，主要體現在以下幾個方面：

（1）安全。程序化操作必須經過完善的聯閉鎖功能，包括計算機監控系統站控層和間隔層兩層聯閉鎖功能及GIS設備自身電氣聯閉鎖，操作票均經驗證正確后由計算機操作，其安全性大為提高。同時，程序化操作縮短了某些大型操作過程中出現的薄弱運行方式的時間，也縮短了新設備啟動投產過程中非正常方式的時間，有效提升電網的安全運行水平。程序化操作遙控完成，使操作人員遠離一次設備，從而保證了操作人員的人身安全。

（2）高效。程序化操作大幅提高操作效率，以220 kV大舜變電站部分操作任務為例，采用程序化操作與傳統操作所需的時間的對比說明，見表1。

表1 220 kV大舜變電站程序化操作和傳統操作時間對比min

（3）可靠。采用程序化操作，集中進行設備檢查并優化操作步驟，可減少操作人員在主控室及一、二次設備間的來回奔走次數，有效降低了因疲勞致操作、檢查不到位而引發誤操作事故的概率。

1.3 存在問題

程序化操作應用尚處于起始階段，故在實際應用中存在一些問題，既有技術層面也有管理層面的。如由于缺少統一的技術標準，導致操作的實現方式和技術要求不統一；未制訂管理規范，造成各部門間職責不明確等；推廣應用受到現有的一些安全管理規定（以下簡稱安規）的制約等。

2 技術標準規范化

程序化操作尚處于發展和完善階段，因此制訂相關的技術標準實現規范化管理十分重要。安全性是程序化操作最基本也是最重要的要求，主要從規范控制流程、完善防誤操作功能及操作軟件模塊化設計等方面來保證。

2.1 規范控制流程

程序化操作必須具備完善、可靠的安全控制流程，見圖1。

（1）狀態自動識別。自動辨別各電氣設備目前的運行狀態，包括運行、熱備用、冷備用和檢修四種狀態，并顯示于操作界面，對非正常運行狀態應可靠閉鎖。

（2）智能開票和校核功能。提供類似操作票專家系統的功能，方便操作票錄入和核對工作。利用操作票調用顯示和操作預演等功能，實現操作票的人工和自動核對工作。操作預演必須是仿真模擬，利用虛擬信號和網絡拓撲實現狀態反饋從而進行聯閉鎖條件的判斷，實現真正意義上的自動校票功能。

圖1 程序化操作安全控制流程

（3）執行結果驗證。結合相關條件和判據來判斷每步操作的執行情況，并且能根據用戶要求修改。如斷路器的分合閘操作除輔助接點閉鎖外，還應結合電流變化情況進行判斷，線路改為檢修時需判線路壓變的空氣開關位置和線路側電壓等。

（4）異常處理。操作過程中出現異常信號應暫停或終止當前操作。如發生事故或異常信號應先暫停當前操作，并給出相應提示，由操作人員決定繼續執行或是終止當前操作；如一次設備出現分合閘不到位或不滿足操作條件，應立即終止后續操作等。此外，操作人員還可根據實際情況隨時中斷當前操作。

2.2 完備的防誤操作功能

程序化操作必須具有完備的防誤操作功能。目前，浙江電網采用計算機監控系統的變電站防誤閉鎖功能的實現方式主要有3種：采用獨立的微機防誤系統并與監控系統通信；微機防誤功能作為模塊內嵌于監控系統中；利用監控系統完善的站控層和間隔層雙層防誤閉鎖功能。前2種方式主要應用于220 kV變電站，后一種主要應用于500 kV變電站。

程序化操作是由監控系統自動完成的一系列遙控操作，直接采用監控系統自身的防止誤操作功能將更簡單可靠。因此，建議應用程序化操作的變電站應采用最后一種防誤功能實現方式。程序化操作的每一步都須經過嚴格的防誤聯閉鎖條件的驗證,計算機監控系統的站控層和間隔層兩層聯閉鎖及GIS等一次設備完善的電氣和機械閉鎖，構成了完備的防誤操作功能，為程序化操作的安全開展提供了堅強的保障。

2.3 模塊化設計

程序化操作軟件應實現模塊化設計，方便功能的修改與完善，尤其考慮改擴建工程對已投運變電站程序化操作的影響和驗證工作，并實行版本化管理。要有完善的自檢功能，杜絕因系統紊亂而發生誤操作事故等。此外，應與監控系統的其它功能相對獨立，以免發生異常時影響監控系統其它基本功能。

3 管理制度的適應性

程序化操作存在一些與現有的安規不相符之處，有必要修訂和完善相關內容。程序化操作與傳統操作模式發生了很大的變化，因此原有基于傳統操作模式制訂的倒閘操作規范在某些方面不適應新操作模式的應用，主要體現在以下幾個方面。

（1）根據有關安規，電動刀閘的操作電源平時必須處于斷開狀態，只有在操作時才允許接通，而程序化操作則要求電動刀閘的操作電源平時一直處于接通狀態，以適應無人值班和減少人為干預的需要。

（2）安規要求電氣設備操作后的位置檢查應以設備實際位置為準。因此傳統操作模式下均是每操作一步，運行人員必須到現場核對設備狀態，正確后才能進行下一步操作。這顯然要打斷程序化操作的連續性，嚴重制約了程序化操作的高效性。考慮GIS設備的高可靠性和狀態核對的非直觀性，目前嘉興電網程序化操作采取的方法是整個操作任務全部結束后運行人員再到現場集中進行一次設備的核對檢查。

（3）安規要求設備只有在無法進行直接驗電的情況下才允許采用間接驗電。為了適應程序化操作的要求，改線路檢修狀態時只能改為間接驗電。因此，帶電顯示器、線路壓變電壓采集等間接驗電手段的正確與否將直接影響到操作安全。如何確保間接驗電的正確性必須引起高度關注。

上述問題的解決需要結合GIS設備的應用，對相關管理規定進行修改。

4 功能擴展及模式選擇

4.1 功能擴展

程序化操作除了具備上述的安全性能要求之外，還應完善以下功能：

（1）人機交互功能。考慮到目前設備的現狀，操作過程中仍存在一些需由人工確認的步驟，如閘刀操作電源、臨時接地線、保護壓板的狀態等[2]。提供人機交互功能可增加操作的靈活性、正確性和連貫性。

（2）多間隔組合操作功能。實現多間隔的組合操作是程序化操作高效性最直觀的體現。采用組合票操作時，要求其開票界面友好，如按電壓等級歸類、自動屏蔽無關操作任務選項等，以方便操作票選擇。系統應具有運行方式自適應功能，能根據運行方式對典型操作任務中的實際操作任務進行自動篩選，如母線停役操作任務等[2]。

（3）遠方操作功能。受傳統遠動通信規約的制約，操作票傳輸和操作過程中的交互功能實現相對困難，導致遠方調度（監控）中心的程序化操作基本未開展，僅用于變電站現場操作。為適應無人值班的需求，遠方程序化操作的需求將日益凸現。自動化信息網絡化傳輸的應用，為實現遠方傳輸操作票和交互功能提供了可能。

4.2 實現模式的選擇

程序化操作的實現模式主要有集中式（主控單元模式）、分布式（間隔層裝置模式）以及集中和分布相結合的混合式3種。3種方式各有優缺點，只是適用的范圍有所區別。根據實際使用情況，在110 kV及以下變電站采用分布式或混合式更適宜，因為該電壓等級的變電站操作任務主要集中在10 kV部分設備，各電氣間隔獨立性強，絕大部分操作只涉及本間隔內的聯閉鎖條件，操作可靠性高，同時采用分布式便于擴建。

220 kV及以上變電站則宜采用集中式或混合式，因為涉及跨間隔的聯閉鎖條件較多，單純由間隔層設備實現的分布式程序化操作難以滿足實際需求[1，3]。

5 應用前景及建議

嘉興電網變電站程序化操作經實踐證明是完全可行。目前，嘉興電網的程序化操作基本還是限于一次設備，涉及到二次設備的操作僅為母聯控制電源和母差內聯壓板的自動投切。隨著數字化變電站和IEC 61850技術標準的推廣應用，二次設備的遠方遙控操作將是大勢所趨。因此，制訂、完善有關二次設備遠方操作功能的管理規定，可促進程序化操作的推廣應用。

程序化操作作涉及基建、設計、生技、調度、變電運行和檢修等多部門多專業，因此要制訂相應的管理規范，理清和確定各部門各專業的職責。程序化操作對一、二次設備及監控系統均提出了更高的要求，因此工程前期的設備選型、設計就應盡早考慮；程序化操作的建設使計算機監控系統的調試和驗收工作量成倍增加，需調整工程的建設計劃，確保功能的調試時間和驗收質量。只有相關部門理順關系、各司其責，才能促進程序化操作技術的應用和發展。

[1]葉鋒，沈峻，楊世驊，等．程序化操作在變電站自動化系統中的實現[J]．電力系統自動化，2006，21∶90-95.

[2]黃文韜．對變電站實現程序化操作的探討[J]．電力系統保護與控制，2008，36（22）∶100-103.

[3]鄭博明，吳奕，楊洪，等．變電程序化操作的設計與實現[J]．電力系統自動化，2006（9）∶105-107.

（本文編輯：李文娟）

Application and Discussion on Sequential Operation of Substations in Jiaxing Power Grid

SHEN Shu-ming，XU Ming，CHEN Ding
（Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

Based on the application of sequential operation of substations in Jiaxing power grid,this paper analyzes the technical and management problems during the implementation,puts forward the proposals of technology and management aiming to standardize the sequential operation in order to improve the application and promote the development.

substation；sequentialoperation；operation；application；discussion

TM732

B

1007-1881（2010）09-0008-03

2009-11-19

沈曙明（1964－），男，浙江嘉興人，高級工程師，從事電力系統技術管理工作。