嘉興電網(wǎng)變電站程序化操作應(yīng)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(wǎng)變電站程序化操作應(yīng)用與探討

沈曙明，徐 明，陳 鼎

（嘉興電力局，浙江 嘉興 314033）

結(jié)合嘉興電網(wǎng)變電站程序化操作的開展情況，著重分析了程序化操作實(shí)施過(guò)程遇到的有關(guān)技術(shù)和管理方面的問(wèn)題，提出旨在規(guī)范程序化操作的技術(shù)和管理的相關(guān)建議，以便提高應(yīng)用水平，促進(jìn)程序化操作的推廣應(yīng)用。

變電站；程序化；操作；應(yīng)用；探討

近年來(lái)，變電站程序化操作得到了迅速發(fā)展與應(yīng)用[1]。所謂程序化操作，是指操作人員從當(dāng)?shù)睾笈_(tái)或監(jiān)控中心發(fā)出一項(xiàng)操作指令，由變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照程序預(yù)先設(shè)定好的控制順序去操作多個(gè)控制對(duì)象，同時(shí)進(jìn)行各種控制和防誤閉鎖邏輯判斷，以確定某個(gè)操作任務(wù)是否能執(zhí)行，并實(shí)時(shí)反饋各種過(guò)程信息。

本文結(jié)合嘉興地區(qū)變電站程序化操作應(yīng)用情況，分析技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、相關(guān)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，以供參考借鑒。

1 應(yīng)用情況分析

1.1 應(yīng)用概述

從2007年開始，嘉興電網(wǎng)結(jié)合110 kV海鹽變電站改造工程開始了程序化操作的試點(diǎn)工作。又陸續(xù)在220 kV大舜、500 kV由拳變電站等基建工程中進(jìn)行了更深入的探索和實(shí)踐。

目前，嘉興電網(wǎng)程序化操作主要應(yīng)用于采用氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（GIS）的變電站，操作對(duì)象限于一次設(shè)備，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單間隔的運(yùn)行——熱備用——冷備用——檢修4種狀態(tài)轉(zhuǎn)換和母線倒排等少量跨間隔操作功能，應(yīng)用的范圍和程度還處于初級(jí)階段。

1.2 效益分析

嘉興電網(wǎng)的程序化操作雖處于起步階段，但其發(fā)揮的作用明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）安全。程序化操作必須經(jīng)過(guò)完善的聯(lián)閉鎖功能，包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)站控層和間隔層兩層聯(lián)閉鎖功能及GIS設(shè)備自身電氣聯(lián)閉鎖，操作票均經(jīng)驗(yàn)證正確后由計(jì)算機(jī)操作，其安全性大為提高。同時(shí)，程序化操作縮短了某些大型操作過(guò)程中出現(xiàn)的薄弱運(yùn)行方式的時(shí)間，也縮短了新設(shè)備啟動(dòng)投產(chǎn)過(guò)程中非正常方式的時(shí)間，有效提升電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。程序化操作遙控完成，使操作人員遠(yuǎn)離一次設(shè)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(wù)為例，采用程序化操作與傳統(tǒng)操作所需的時(shí)間的對(duì)比說(shuō)明，見表1。

表1 220 kV大舜變電站程序化操作和傳統(tǒng)操作時(shí)間對(duì)比min

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

1.3 存在問(wèn)題

程序化操作應(yīng)用尚處于起始階段，故在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題，既有技術(shù)層面也有管理層面的。如由于缺少統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致操作的實(shí)現(xiàn)方式和技術(shù)要求不統(tǒng)一；未制訂管理規(guī)范，造成各部門間職責(zé)不明確等；推廣應(yīng)用受到現(xiàn)有的一些安全管理規(guī)定（以下簡(jiǎn)稱安規(guī)）的制約等。

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化

程序化操作尚處于發(fā)展和完善階段，因此制訂相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)規(guī)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(guī)范控制流程、完善防誤操作功能及操作軟件模塊化設(shè)計(jì)等方面來(lái)保證。

2.1 規(guī)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(tài)自動(dòng)識(shí)別。自動(dòng)辨別各電氣設(shè)備目前的運(yùn)行狀態(tài)，包括運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修四種狀態(tài)，并顯示于操作界面，對(duì)非正常運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)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(tǒng)的功能，方便操作票錄入和核對(duì)工作。利用操作票調(diào)用顯示和操作預(yù)演等功能，實(shí)現(xiàn)操作票的人工和自動(dòng)核對(duì)工作。操作預(yù)演必須是仿真模擬，利用虛擬信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋從而進(jìn)行聯(lián)閉鎖條件的判斷，實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)校票功能。

圖1 程序化操作安全控制流程

（3）執(zhí)行結(jié)果驗(yàn)證。結(jié)合相關(guān)條件和判據(jù)來(lái)判斷每步操作的執(zhí)行情況，并且能根據(jù)用戶要求修改。如斷路器的分合閘操作除輔助接點(diǎn)閉鎖外，還應(yīng)結(jié)合電流變化情況進(jìn)行判斷，線路改為檢修時(shí)需判線路壓變的空氣開關(guān)位置和線路側(cè)電壓等。

（4）異常處理。操作過(guò)程中出現(xiàn)異常信號(hào)應(yīng)暫?；蚪K止當(dāng)前操作。如發(fā)生事故或異常信號(hào)應(yīng)先暫停當(dāng)前操作，并給出相應(yīng)提示，由操作人員決定繼續(xù)執(zhí)行或是終止當(dāng)前操作；如一次設(shè)備出現(xiàn)分合閘不到位或不滿足操作條件，應(yīng)立即終止后續(xù)操作等。此外，操作人員還可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)中斷當(dāng)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(wǎng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的變電站防誤閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)方式主要有3種：采用獨(dú)立的微機(jī)防誤系統(tǒng)并與監(jiān)控系統(tǒng)通信；微機(jī)防誤功能作為模塊內(nèi)嵌于監(jiān)控系統(tǒng)中；利用監(jiān)控系統(tǒng)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(yīng)用于220 kV變電站，后一種主要應(yīng)用于500 kV變電站。

程序化操作是由監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)完成的一系列遙控操作，直接采用監(jiān)控系統(tǒng)自身的防止誤操作功能將更簡(jiǎn)單可靠。因此，建議應(yīng)用程序化操作的變電站應(yīng)采用最后一種防誤功能實(shí)現(xiàn)方式。程序化操作的每一步都須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的防誤聯(lián)閉鎖條件的驗(yàn)證,計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的站控層和間隔層兩層聯(lián)閉鎖及GIS等一次設(shè)備完善的電氣和機(jī)械閉鎖，構(gòu)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(jiān)強(qiáng)的保障。

2.3 模塊化設(shè)計(jì)

程序化操作軟件應(yīng)實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，方便功能的修改與完善，尤其考慮改擴(kuò)建工程對(duì)已投運(yùn)變電站程序化操作的影響和驗(yàn)證工作，并實(shí)行版本化管理。要有完善的自檢功能，杜絕因系統(tǒng)紊亂而發(fā)生誤操作事故等。此外，應(yīng)與監(jiān)控系統(tǒng)的其它功能相對(duì)獨(dú)立，以免發(fā)生異常時(shí)影響監(jiān)控系統(tǒng)其它基本功能。

3 管理制度的適應(yīng)性

程序化操作存在一些與現(xiàn)有的安規(guī)不相符之處，有必要修訂和完善相關(guān)內(nèi)容。程序化操作與傳統(tǒng)操作模式發(fā)生了很大的變化，因此原有基于傳統(tǒng)操作模式制訂的倒閘操作規(guī)范在某些方面不適應(yīng)新操作模式的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）根據(jù)有關(guān)安規(guī)，電動(dòng)刀閘的操作電源平時(shí)必須處于斷開狀態(tài)，只有在操作時(shí)才允許接通，而程序化操作則要求電動(dòng)刀閘的操作電源平時(shí)一直處于接通狀態(tài)，以適應(yīng)無(wú)人值班和減少人為干預(yù)的需要。

（2）安規(guī)要求電氣設(shè)備操作后的位置檢查應(yīng)以設(shè)備實(shí)際位置為準(zhǔn)。因此傳統(tǒng)操作模式下均是每操作一步，運(yùn)行人員必須到現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)設(shè)備狀態(tài)，正確后才能進(jìn)行下一步操作。這顯然要打斷程序化操作的連續(xù)性，嚴(yán)重制約了程序化操作的高效性?？紤]GIS設(shè)備的高可靠性和狀態(tài)核對(duì)的非直觀性，目前嘉興電網(wǎng)程序化操作采取的方法是整個(gè)操作任務(wù)全部結(jié)束后運(yùn)行人員再到現(xiàn)場(chǎng)集中進(jìn)行一次設(shè)備的核對(duì)檢查。

（3）安規(guī)要求設(shè)備只有在無(wú)法進(jìn)行直接驗(yàn)電的情況下才允許采用間接驗(yàn)電。為了適應(yīng)程序化操作的要求，改線路檢修狀態(tài)時(shí)只能改為間接驗(yàn)電。因此，帶電顯示器、線路壓變電壓采集等間接驗(yàn)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(yàn)電的正確性必須引起高度關(guān)注。

上述問(wèn)題的解決需要結(jié)合GIS設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)相關(guān)管理規(guī)定進(jìn)行修改。

4 功能擴(kuò)展及模式選擇

4.1 功能擴(kuò)展

程序化操作除了具備上述的安全性能要求之外，還應(yīng)完善以下功能：

（1）人機(jī)交互功能?？紤]到目前設(shè)備的現(xiàn)狀，操作過(guò)程中仍存在一些需由人工確認(rèn)的步驟，如閘刀操作電源、臨時(shí)接地線、保護(hù)壓板的狀態(tài)等[2]。提供人機(jī)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(shí)現(xiàn)多間隔的組合操作是程序化操作高效性最直觀的體現(xiàn)。采用組合票操作時(shí)，要求其開票界面友好，如按電壓等級(jí)歸類、自動(dòng)屏蔽無(wú)關(guān)操作任務(wù)選項(xiàng)等，以方便操作票選擇。系統(tǒng)應(yīng)具有運(yùn)行方式自適應(yīng)功能，能根據(jù)運(yùn)行方式對(duì)典型操作任務(wù)中的實(shí)際操作任務(wù)進(jìn)行自動(dòng)篩選，如母線停役操作任務(wù)等[2]。

（3）遠(yuǎn)方操作功能。受傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約的制約，操作票傳輸和操作過(guò)程中的交互功能實(shí)現(xiàn)相對(duì)困難，導(dǎo)致遠(yuǎn)方調(diào)度（監(jiān)控）中心的程序化操作基本未開展，僅用于變電站現(xiàn)場(chǎng)操作。為適應(yīng)無(wú)人值班的需求，遠(yuǎn)方程序化操作的需求將日益凸現(xiàn)。自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)化傳輸?shù)膽?yīng)用，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方傳輸操作票和交互功能提供了可能。

4.2 實(shí)現(xiàn)模式的選擇

程序化操作的實(shí)現(xiàn)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(jié)合的混合式3種。3種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，只是適用的范圍有所區(qū)別。根據(jù)實(shí)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?yàn)樵撾妷旱燃?jí)的變電站操作任務(wù)主要集中在10 kV部分設(shè)備，各電氣間隔獨(dú)立性強(qiáng)，絕大部分操作只涉及本間隔內(nèi)的聯(lián)閉鎖條件，操作可靠性高，同時(shí)采用分布式便于擴(kuò)建。

220 kV及以上變電站則宜采用集中式或混合式，因?yàn)樯婕翱玳g隔的聯(lián)閉鎖條件較多，單純由間隔層設(shè)備實(shí)現(xiàn)的分布式程序化操作難以滿足實(shí)際需求[1，3]。

5 應(yīng)用前景及建議

嘉興電網(wǎng)變電站程序化操作經(jīng)實(shí)踐證明是完全可行。目前，嘉興電網(wǎng)的程序化操作基本還是限于一次設(shè)備，涉及到二次設(shè)備的操作僅為母聯(lián)控制電源和母差內(nèi)聯(lián)壓板的自動(dòng)投切。隨著數(shù)字化變電站和IEC 61850技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用，二次設(shè)備的遠(yuǎn)方遙控操作將是大勢(shì)所趨。因此，制訂、完善有關(guān)二次設(shè)備遠(yuǎn)方操作功能的管理規(guī)定，可促進(jìn)程序化操作的推廣應(yīng)用。

程序化操作作涉及基建、設(shè)計(jì)、生技、調(diào)度、變電運(yùn)行和檢修等多部門多專業(yè)，因此要制訂相應(yīng)的管理規(guī)范，理清和確定各部門各專業(yè)的職責(zé)。程序化操作對(duì)一、二次設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)均提出了更高的要求，因此工程前期的設(shè)備選型、設(shè)計(jì)就應(yīng)盡早考慮；程序化操作的建設(shè)使計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試和驗(yàn)收工作量成倍增加，需調(diào)整工程的建設(shè)計(jì)劃，確保功能的調(diào)試時(shí)間和驗(yàn)收質(zhì)量。只有相關(guān)部門理順關(guān)系、各司其責(zé)，才能促進(jìn)程序化操作技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

[1]葉鋒，沈峻，楊世驊，等．程序化操作在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，21∶90-95.

[2]黃文韜．對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)程序化操作的探討[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)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(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)技術(shù)管理工作。