基于程序化操作的變電站設備狀態分析研究

廣西電網電力調度控制中心 李光明 潘連榮 謝代鈺 周智成

當前，隨著我國電網智能化水平的不斷提升，電力系統調度自動化和變電站自動化技術也快速提高。現階段，隨著對電網安全的要求越來越高，兩大電網（國家電網、南方電網）也將調控一體化工作深入開展。為確保電網調度安全，各級調度、生產技術、安全監管等部門制定印發了安規、調規及操規等一系列操作規范和管理規定。由于電網本身的特殊性、復雜性，在操作過程中，依然存在安全操作事故。所以，進一步實現變電站自動化操作的任務迫在眉睫。

本文針對上述問題，提出了變電站設備程序化操作方式，該方式充分利用各類自動控制技術，將煩瑣、復雜的人工倒閘操作步驟固化到計算機自發完成所有的遙控操作，并且能夠自動校正操作是否正確，更加確保操作安全、無誤。程序化操作已經由“人工逐項操作”向“計算機遠程自動操作”發生了轉變，該轉變提高了應急處理能力、降低了操作風險、全方位地提高了操作效率[1]。

1 總體設計和系統組成

程序化操作是變電站倒閘操作的新模式，具備操作項目軟件預制、操作任務模塊式搭建、設備狀態自動判別、防誤聯鎖智能校核、操作步驟一鍵啟動和操作過程自動順序執行等功能[2]。程序化操作系統主要由主站端和變電站端構成，主站端位于電力調度中心，能夠實現對各個變電站的線路進行綜合調度，包含了信息處理、監視和控制。程序化操作的操作票存儲在調度中心，用于程序化操作的操作序列包含當前設備狀態、操作對象、操作條件等。

1.1 程序化操作實現目標

變電站程序化操作可實現由所控制的主設備一鍵操作控制，實現組合式電氣三種狀態的轉換，該狀態包括設備運行、熱備用、冷備用，實現主變中性點和倒母、變電站電源切換。

1.2 主站端：調度中心

調度中心是整個程序化操作的“心臟”，其能夠根據系統當前運行狀態和預計的變化進行判斷、決策和指揮，在程序化操作系統中通過綜合數據網向變電站端下發相關操作調度指令[3]。

1.3 變電站端

變電站是接受調度指令的終端，由一次設備雙確定裝置、中間設備與智能五防主機等共同完成，能夠實現與調度中心程序化操作主機信息交互。五防主機在得到調度中心的一鍵操作指令后，配合完成保護、測控、防誤閉鎖工作，電能量計量系統和故障錄波信息管理系統主要對遙測、遙信得到電能量進行測量記錄，以及在電網發生故障時正確地分析事故評價保護，發現保護和斷路器存在的問題，最大限度減少原因不明事故。信息管理區域的各輔助設備與防誤主機程序化操作單元配合進行站端各一、二次設備的監控輔助，通過圖像識別單元對變電站內電氣設備狀態進行識別，將圖像信息分析處理結果反饋。防誤主機依據圖像識別結果和遙信采集的電信號結果，進行非同源信號確認。監控主機和智能防誤主機同時確認無誤后順控系統開始下一步操作。

變電站端調度中心程序化操作主機與智能五防主機間信息交互過程：信息交互由程序化操作主機發起，包含兩個過程，模擬預演階段操作票全過程防誤校驗與操作執行階段單步防誤校驗。模擬預演時，程序化操作主機執行預演指令，然后由智能五防主機根據其智能進行操作票全過程防誤核對，并將核對結果反映到操作主機。當程序化操作主機執行預演指令時，智能五防主機根據操作主機發送的單步控制指令，進行單步防誤核對，并將核對結果反映操作主機，在模擬預演階段校驗和操作指令執行過程中，程序化操作主機和智能防誤主機進行防誤雙校核，校核一致可以繼續執行指令，不一致則終止操作。

調度中心程序化操作主機與間隔層設備間信息交互過程：同樣由程序化操作主機發起，由間隔層設備下達操作指令完成設備操作并返回設備操作后狀態變位。

1.4 一次設備和二次設備的狀態

一次設備狀態包含設備運行、熱與冷備用、檢修狀態，本文主要研究前三種狀態。二次設備狀態包含投入狀態和退出狀態，程序化操作可實現變電站一次設備三種狀態之間的轉換。

2 程序化操作結構圖

智能變電站中的程序化操作功能如下：由調度中心存儲操作票，發送操作命令，由變電站監控主機實時接收和執行本地及遠方下發的程序化操作指令，包括任務調取、模擬預演、指令執行及操作記錄的功能。其中，模擬預演和指令執行過程中應使用一體化五防的防誤邏輯校驗模塊進行防誤校核，如監控主機程序化操作模塊在模擬預演時宜將預演指令發送給智能防誤系統，智能防誤系統同步模擬預演并將結果返回至監控主機程序化操作模塊[4-5]。結構圖如圖2所示。

程序化操作指令執行流程圖如圖3所示。

程序化操作系統是一種更加安全可靠的智能變電站綜合自動化系統，通過調度主機和防誤主機進行雙五防校驗，進一步提升了變電站操作的可靠性。

3 實例分析

程序化操作系統目前已經應用于南方電網和國家電網。為了驗證程序化操作系統的優越性與可靠性，本文根據某變電站工作計劃開展了一次單間隔的程序化操作。

單間隔程序化操作較簡單，該操作選擇將10kV 701斷路器由運行轉檢修的操作，具體操作如圖4所示。

進入間隔分圖，可以看到“遠方/就地”、遙測數據、相關設備狀態的相關數據。在圖4中表示10kV饋線目前處在檢修狀態，701開關同樣處在檢修狀態，操作人員在這個界面進行操作，操作順序見表1。

表1 程序化操作步驟

為進一步驗證程序化操作的優越性，筆者梳理出傳統操作方式的步驟與耗時，兩者進行對比，得出如下結論：程序化操作大幅度減少操作時間，提升了操作效率。表2為傳統操作時間和程序化操作時間統計（運行轉冷備用）。

表2 傳統操作步驟及耗時統計

從表2和表3可以看出，程序化操作與傳統操作相比，節約了13.5min。極大提高了工作效能，節約了人力資源成本。

表3 程序化操作步驟及耗時統計

為了更加直觀地看出程序化操作的優越性，筆者利用220kV某變電站主變檢修操作進行對比。

從表4和表5可以看出，程序化操作與傳統操作相比，節約了69min。表明，操作越復雜，節約的時間成本就越高。

表4 復雜操作傳統操作步驟及耗時統計

表5 復雜操作程序化操作步驟及耗時統計

4 結語

程序化操作作為目前已經應用到實際操作中，尤其對于兩大電網來說具有非常重要的意義。該技術對變電站運維起著積極的作用，不僅能夠提高工作效率，還能夠極大保護變電站運維人員安全，防止人為誤操作或誤入間隔，為電網安全穩定運行提供可靠保障。