程序化操作在調度自動化系統中的實現

鄧 勇 馮學敏 劉 堅 梁芙蓉 任曉輝

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程序化操作在調度自動化系統中的實現

鄧 勇 馮學敏 劉 堅 梁芙蓉 任曉輝

（國網福建電力調度控制中心，福州 350003）

隨著調度自動化系統技術的進步及遠方操作的推廣應用，在調度自動化系統實現程序化操作具備廣闊的應用前景。首先，本文提出了調度自動化系統實現程序化操作的兩種典型方案，通過對比得出調度主站端部署程序化操作功能模式具備實現速度快、建設成本低、應用范圍廣及后期維護量小等多項優勢；其次，介紹了調度端程序化操作安全措施、操作票推理及AIS刀閘操作確認等關鍵問題的解決方案；再次，闡述了調度端程序化操作系統功能架構及操作流程；最后將該系統試點應用于某地區，既保證了操作安全又提高了操作效率，取得了良好的應用效果。

程序化操作；調度自動化系統；調度主站端部署

為提高電網倒閘操作效率，減輕操作安全風險，提高變電站的安全運行水平，國內越來越多的變電站試點應用程序化操作[1]。隨著遠方操作的推廣應用[2]，調控系統實現程序化操作無需重復核對遙控點表、遙控鏈路等基礎數據，依托調控系統已經實現的一體化系統防誤[3]及全網EMS實時數據進行程序化操作過程的操作校驗，可完全覆蓋支持遠方操作的所有變電站。因此，在調度自動化系統實現程序化操作具備廣闊的應用前景。

隨著程序化操作功能的試點應用，程序化操作相關研究工作也逐步深入。文獻[4-6]各自對比了實現程序化操作的幾種方案，并最終選擇在變電站實現程序化操作。文獻[7-9]分析了操作票模式、變電站擴建、母線操作等程序化操作重點難點問題，并提出了解決方案。文獻[10-11]介紹了智能變電站實現程序化操作的具體方案，并在實際變電站進行了試點應用。

綜上所述，當前程序化操作研究的重點在于變電站內程序化操作實現方案，存在操作票成票機制不靈活、對涉及特殊接線方式及非正常運行方式的倒閘操作適用性較差等缺點。部分文章雖然對調度自動化系統的程序化操作實現方案有所涉及，但均未提出可行性的具體實現方案。本文結合當前變電站程序化操作研究成果，提出了調度自動化系統實現程序化操作的具體實現方案。

1 調度端程序化操作實現方案

國內近年來大力開展調度端智能操作、冷備用操作及二次操作，積累了一定的調度端遠方操作經驗。本文結合程序化操作對一、二次設備的技術要求，提出了以下兩種調度自動化系統程序化操作實現方案。

1.1 方案1：調度主站端部署程序化操作功能模式（以下簡稱主站模式）

主站模式程序化操作功能部署在調度端。調度端負責程序化操作的成票、控制指令下發、程序化操作邏輯校驗和閉鎖等功能，變電站僅負責根據遠方操作執行和上送相關操作信息，如圖1所示。

圖1 主站模式

1.2 方案2：變電站端部署程序化操作功能模式（以下簡稱子站模式）

子站模式程序化操作功能部署在變電站端。調度端負責發起程序化操作指令，下發操作設備對應的初始狀態和目標狀態，調用變電站的程序化操作票。變電站端負責程序化操作的成票、程序化操作邏輯校驗和閉鎖等功能。調度端實時監視程序化操作執行過程，并可通過信息交互了解中斷原因。子站模式要求變電站具備程序化操作功能，可認為是變電站站內程序化操作的延伸應用。

1.3 實現方案對比

針對上述兩種實現方案進行比對分析，方案1具有以下幾個優勢：

1）實現速度快，建設成本低。依托變電站遠方操作應用，在主站統一建設程序化操作功能，相比在每個變電站部署程序化操作功能的子站模式，建設成本更低，實用化推進也更快。

圖2 子站模式

2）應用范圍更廣。可實現線路跨站程序化操作、線路重合閘投退等涉及變電站間交互的高級程序化操作。

3）利于后期維護。相比于子站模式，主站模式對系統功能的升級改造更加方便，對不同類型變電站的適應性也更強。

綜上所述，采用主站模式無論在近期建設和遠期維護上的優點均比較明顯，本文采用方案1來實現調度端程序化操作。

2 調度端程序化操作實現的關鍵技術

2.1 調度端程序化操作的安全措施

調度端程序化操作中操作由系統自動實現，如何采取措施來保證程序化操作的安全性和可靠性顯得尤其重要。本文主要考慮以下3個方面。

1）程序化操作異常信號校驗

程序化操作過程中將傳統操作中需人工進行相關一、二次異常信號判斷的項目，由系統按照程序化操作閉鎖庫自動進行判斷。閉鎖庫應兼顧安全性和可靠性兩方面的要求。安全性是指執行程序化操作時，操作對象及其相關的一、二次設備應處于正常運行狀態，保證程序化操作過程安全。可靠性是指程序化操作的對象在確保一二次設備安全的情況下能可靠地操作到相應目標狀態，不應出現誤閉鎖。

2）程序化操作過程防誤

程序化操作調用調控主站一體化防誤系統[2]的功能，一方面根據電氣設備間的拓撲關系來實現設備操作的防誤閉鎖；另一方面采用與站端相同的五防邏輯表達式，與拓撲防誤相結合，以保障程序化操作的正確性。

3）程序化操作到位研判

程序化操作應實現設備操作到位的自動判斷。在遙信變位的基礎上，系統自動采集遙測量或者關聯視頻信息等方面進行設備操作到位的輔助判斷[12]，根據預設邏輯，實現程序化操作的到位判斷。

2.2 程序化操作票智能推理方案

程序化操作票智能推理方案，基于常規操作票專家系統，采用通用認知模式并進行網絡拓撲分析[13]，結合程序化操作閉鎖庫檢查機理及設備操作到位判斷條件等程序化操作通用邏輯，實現操作票智能推理。其中拓撲分析需注意以下兩個方面。

1）對于涉及方式安排的設備復役程序化操作任務，為解決提前擬寫程序化操作票造成的實時拓撲與擬票拓撲不對應問題，將變電站正常方式納入系統邏輯，系統根據當前受控的正常方式，實現自動擬票。

2）對于檢修工作或指定操作順序等特定方式的程序化操作，通過人機交互的方式實現特殊方式的動態調整。

2.3 AIS設備“雙確認”實現方案

為滿足安規對操作的要求，考慮當前AIS刀閘雙確認自動判斷技術還不成熟，本文采用變電站視頻輔助系統[13]進行遠程確認。具體方案如下：

1）程序化操作前由操作人員檢查有關設備間隔對應視頻是否清晰。

2）程序化操作時，系統自動向視頻輔助系統發送視頻聯動命令，視頻輔助系統自動定位程序化操作設備，并推出程序化操作設備視頻供操作人員確認。

3 程序化操作在D5000的實現

3.1 系統架構

D5000程序化操作系統功能架構總共分為3個層級，即用戶層、系統應用層和變電站執行層，如圖3所示。

1）用戶層。調控程序化操作功能用戶包括調控員和經許可可使用調控系統終端遙控操作的運維人員，調控員或運維人員通過相應人機工作站開展程序化操作。

2）系統應用層。調控程序化操作應用基于調控系統一體化平臺開發部署，包括調控操作票系統、五防服務器、遠方操作系統、安全證書管理系統及視頻輔助系統，完成程序化操作擬票、操作安全校核及數字安全認證等核心功能。

3）變電站執行層。調控系統經調度數據網自動下發程序化操作命令至遠動機；遠動機收到程序化操作命令后下發至對應測控裝置，執行程序化操作；每一步操作后，遠動機將測控上送的遙測、遙信狀態上傳至調控主站系統；調控主站程序化操作應用自動進行遙測、遙信到位判斷。

圖3 D5000程序化操作系統功能架構示意圖

3.2 系統功能

D5000程序化操作系統提供以下與調度端程序化操作應用相關的系統功能。

1）調控操作票系統

包括調度指令票應用及程序化操作票應用兩部分。調度指令票應用具備調度員擬寫、審核、校核調度程序化操作指令的功能；程序化操作票應用具備對調度程序化操作指令生成程序化操作票的功能。程序化操作票基于調控系統的電網拓撲，智能識別程序化操作任務。

2）五防校核系統

具備程序化操作擬票防誤校核、預演防誤校核和執行實時防誤閉鎖等功能。

3）遠方操作系統

遠方操作系統具備程序化操作執行、閉鎖信號自動判斷、操作設備位置自動識別等功能。并提供順控執行、順控暫停、順控繼續、順控終止等人工干預功能，以應對程序化操作可能出現的異常情況。

4）安全證書管理系統

為程序化操作提供數字證書服務，對操作人員和監護人員的身份進行認證，且具備雙重身份認證功能。

5）視頻輔助系統

為AIS刀閘關聯操作視頻畫面，供操作人員在操作完畢后人工確認。

3.3 程序化操作的實現

1）程序化操作一體化擬票流程

進入D5000調控自動化系統，首先依據檢修申請單中安全措施的設備狀態要求，在調度指令票應用模塊，擬寫指定設備（例如線路、主變或母線）初始狀態及末狀態的調度指令票，進入程序化操作票模塊根據調度指令由系統自動擬寫相應的程序化操作票。

2）程序化操作執行流程

（1）模擬預演流程

為提高程序化操作的流暢性，在執行程序化操作前進行模擬預演，提前發現影響操作安全性及可靠性的問題，如圖4所示。

圖4 程序化操作預演流程

程序化操作預演階段首先進行程序化操作閉鎖庫的檢查，考慮伴生信號可能存在干擾，增加異常信號人工確認流程，閉鎖庫檢查通過后系統模擬實際程序化操作票的操作步驟和操作順序，進行五防邏輯校核，全部通過后完成模擬預演工作。

（2）程序化操作執行流程

正式操作按照程序化操作票的操作步驟和操作順序，自動逐條發出、逐條確認被正確執行，直至執行完成全部控制指令，其操作流程如圖5所示。

圖5 程序化操作執行流程

程序化操作需通過程序化操作閉鎖庫的檢查與五防邏輯校核，并可根據異常信號的性質，提示人工確認信號或是直接終止程序化操作，GIS設備操作完畢由系統自動進行操作到位判斷，AIS設備操作需關聯視頻進行人工判斷確認。

4 試點應用

本文基于調控D5000系統平臺開發順控功能模塊，并試點應用于福州調控系統以實現調度端程序化操作。以220kV鶴林變電站的調度端程序化操作為例，分別對線路、母線及主變實施程序化操作，同時在程序化實操過程中進行閉鎖信號庫校驗，試點結果表明：①閉鎖信號庫安全可靠，閉鎖庫內的信號能可靠閉鎖，閉鎖庫外的信號不誤閉鎖；②程序化操作能明顯提高操作效率（如圖6所示），例如母線運行與冷備用互轉操作由原來的45min縮短至2min。

圖6 操作時間對比

5 結論

本文提出了調度端部署程序化操作功能的具體方案，該方案具備實現速度快、建設成本低、應用范圍廣及后期維護量小等多項優勢。試點應用表明，調度端實施程序化操作安全可靠，能顯著提高操作效率。結合程序化操作的發展趨勢，提出下一步研究的內容和方向，以供參考。

1）目前智能變電站已具備一定的站端程序化操作功能，但存在操作票維護工作量大、無法靈活適應運行方式變化等不足，下一階段需重點研究站端可靠的智能成票方法。

2）在AIS刀閘操作自動判斷方面，近年來，已經陸續開展霍夫變換、尺度不變特征及圖像二值法等狀態圖像監視識別相關算法的研究[14]，但均處于研究試點階段，其可靠性及安全性距離實用化仍然存在差距。因此，需繼續深入研究視頻數據智能分析算法，最終實現AIS設備狀態的自動判斷。

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Implementation of sequence control in dispatching automation system

Deng Yong Feng Xuemin Liu Jian Liang Furong Ren Xiaohui

(State Grid Fujian Electric Power Dispatching and Control Center, Fuzhou 350003)

It has a broad application prospect to realize the sequential operation at the dispatching automation system, while the progress of dispatching automation system technology and the popularization of the remote control operation. First, this paper presents two typical schemes for realizing the sequential operation on dispatching automation system. Through comparison, it is concluded that the mode of deploying the programmed operating function of the master station to realize the sequence control has the advantages of fast implementation, low construction cost, wide applica-tion scope and less maintenance in later period. Second. The key problems of the sequential operation are discussed, such as security measure, intelligent reasoning of dispatching order, Operation confirmation of Air insulated switchgear. Again, the function architecture and operation process of the sequential operation at the dispatching automation are expounded. Finally, the system is applied in a certain area, which not only ensures operation safety, but also improves operation efficiency.

sequence control; dispatching automation system; deploy in dispatching automation system

2018-04-08

鄧 勇（1978-），男，碩士，高級工程師，主要從事電力調度自動化工作。