程序化操作在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

鄧 勇 馮學(xué)敏 劉 堅(jiān) 梁芙蓉 任曉輝

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程序化操作在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

鄧 勇 馮學(xué)敏 劉 堅(jiān) 梁芙蓉 任曉輝

（國(guó)網(wǎng)福建電力調(diào)度控制中心，福州 350003）

隨著調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步及遠(yuǎn)方操作的推廣應(yīng)用，在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序化操作具備廣闊的應(yīng)用前景。首先，本文提出了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序化操作的兩種典型方案，通過對(duì)比得出調(diào)度主站端部署程序化操作功能模式具備實(shí)現(xiàn)速度快、建設(shè)成本低、應(yīng)用范圍廣及后期維護(hù)量小等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)；其次，介紹了調(diào)度端程序化操作安全措施、操作票推理及AIS刀閘操作確認(rèn)等關(guān)鍵問題的解決方案；再次，闡述了調(diào)度端程序化操作系統(tǒng)功能架構(gòu)及操作流程；最后將該系統(tǒng)試點(diǎn)應(yīng)用于某地區(qū)，既保證了操作安全又提高了操作效率，取得了良好的應(yīng)用效果。

程序化操作；調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)；調(diào)度主站端部署

為提高電網(wǎng)倒閘操作效率，減輕操作安全風(fēng)險(xiǎn)，提高變電站的安全運(yùn)行水平，國(guó)內(nèi)越來越多的變電站試點(diǎn)應(yīng)用程序化操作[1]。隨著遠(yuǎn)方操作的推廣應(yīng)用[2]，調(diào)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序化操作無需重復(fù)核對(duì)遙控點(diǎn)表、遙控鏈路等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依托調(diào)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的一體化系統(tǒng)防誤[3]及全網(wǎng)EMS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行程序化操作過程的操作校驗(yàn)，可完全覆蓋支持遠(yuǎn)方操作的所有變電站。因此，在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序化操作具備廣闊的應(yīng)用前景。

隨著程序化操作功能的試點(diǎn)應(yīng)用，程序化操作相關(guān)研究工作也逐步深入。文獻(xiàn)[4-6]各自對(duì)比了實(shí)現(xiàn)程序化操作的幾種方案，并最終選擇在變電站實(shí)現(xiàn)程序化操作。文獻(xiàn)[7-9]分析了操作票模式、變電站擴(kuò)建、母線操作等程序化操作重點(diǎn)難點(diǎn)問題，并提出了解決方案。文獻(xiàn)[10-11]介紹了智能變電站實(shí)現(xiàn)程序化操作的具體方案，并在實(shí)際變電站進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。

綜上所述，當(dāng)前程序化操作研究的重點(diǎn)在于變電站內(nèi)程序化操作實(shí)現(xiàn)方案，存在操作票成票機(jī)制不靈活、對(duì)涉及特殊接線方式及非正常運(yùn)行方式的倒閘操作適用性較差等缺點(diǎn)。部分文章雖然對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的程序化操作實(shí)現(xiàn)方案有所涉及，但均未提出可行性的具體實(shí)現(xiàn)方案。本文結(jié)合當(dāng)前變電站程序化操作研究成果，提出了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序化操作的具體實(shí)現(xiàn)方案。

1 調(diào)度端程序化操作實(shí)現(xiàn)方案

國(guó)內(nèi)近年來大力開展調(diào)度端智能操作、冷備用操作及二次操作，積累了一定的調(diào)度端遠(yuǎn)方操作經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合程序化操作對(duì)一、二次設(shè)備的技術(shù)要求，提出了以下兩種調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)程序化操作實(shí)現(xiàn)方案。

1.1 方案1：調(diào)度主站端部署程序化操作功能模式（以下簡(jiǎn)稱主站模式）

主站模式程序化操作功能部署在調(diào)度端。調(diào)度端負(fù)責(zé)程序化操作的成票、控制指令下發(fā)、程序化操作邏輯校驗(yàn)和閉鎖等功能，變電站僅負(fù)責(zé)根據(jù)遠(yuǎn)方操作執(zhí)行和上送相關(guān)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(jiǎn)稱子站模式）

子站模式程序化操作功能部署在變電站端。調(diào)度端負(fù)責(zé)發(fā)起程序化操作指令，下發(fā)操作設(shè)備對(duì)應(yīng)的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，調(diào)用變電站的程序化操作票。變電站端負(fù)責(zé)程序化操作的成票、程序化操作邏輯校驗(yàn)和閉鎖等功能。調(diào)度端實(shí)時(shí)監(jiān)視程序化操作執(zhí)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(rèn)為是變電站站內(nèi)程序化操作的延伸應(yīng)用。

1.3 實(shí)現(xiàn)方案對(duì)比

針對(duì)上述兩種實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行比對(duì)分析，方案1具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

1）實(shí)現(xiàn)速度快，建設(shè)成本低。依托變電站遠(yuǎn)方操作應(yīng)用，在主站統(tǒng)一建設(shè)程序化操作功能，相比在每個(gè)變電站部署程序化操作功能的子站模式，建設(shè)成本更低，實(shí)用化推進(jìn)也更快。

圖2 子站模式

2）應(yīng)用范圍更廣。可實(shí)現(xiàn)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(jí)程序化操作。

3）利于后期維護(hù)。相比于子站模式，主站模式對(duì)系統(tǒng)功能的升級(jí)改造更加方便，對(duì)不同類型變電站的適應(yīng)性也更強(qiáng)。

綜上所述，采用主站模式無論在近期建設(shè)和遠(yuǎn)期維護(hù)上的優(yōu)點(diǎn)均比較明顯，本文采用方案1來實(shí)現(xiàn)調(diào)度端程序化操作。

2 調(diào)度端程序化操作實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 調(diào)度端程序化操作的安全措施

調(diào)度端程序化操作中操作由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，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(gè)方面。

1）程序化操作異常信號(hào)校驗(yàn)

程序化操作過程中將傳統(tǒng)操作中需人工進(jìn)行相關(guān)一、二次異常信號(hào)判斷的項(xiàng)目，由系統(tǒng)按照程序化操作閉鎖庫(kù)自動(dòng)進(jìn)行判斷。閉鎖庫(kù)應(yīng)兼顧安全性和可靠性兩方面的要求。安全性是指執(zhí)行程序化操作時(shí)，操作對(duì)象及其相關(guān)的一、二次設(shè)備應(yīng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，保證程序化操作過程安全?？煽啃允侵赋绦蚧僮鞯膶?duì)象在確保一二次設(shè)備安全的情況下能可靠地操作到相應(yīng)目標(biāo)狀態(tài)，不應(yīng)出現(xiàn)誤閉鎖。

2）程序化操作過程防誤

程序化操作調(diào)用調(diào)控主站一體化防誤系統(tǒng)[2]的功能，一方面根據(jù)電氣設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系來實(shí)現(xiàn)設(shè)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(dá)式，與拓?fù)浞勒`相結(jié)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(yīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作到位的自動(dòng)判斷。在遙信變位的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動(dòng)采集遙測(cè)量或者關(guān)聯(lián)視頻信息等方面進(jìn)行設(shè)備操作到位的輔助判斷[12]，根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯，實(shí)現(xiàn)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(guī)操作票專家系統(tǒng)，采用通用認(rèn)知模式并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鯷13]，結(jié)合程序化操作閉鎖庫(kù)檢查機(jī)理及設(shè)備操作到位判斷條件等程序化操作通用邏輯，實(shí)現(xiàn)操作票智能推理。其中拓?fù)浞治鲂枳⒁庖韵聝蓚€(gè)方面。

1）對(duì)于涉及方式安排的設(shè)備復(fù)役程序化操作任務(wù)，為解決提前擬寫程序化操作票造成的實(shí)時(shí)拓?fù)渑c擬票拓?fù)洳粚?duì)應(yīng)問題，將變電站正常方式納入系統(tǒng)邏輯，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前受控的正常方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擬票。

2）對(duì)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(jī)交互的方式實(shí)現(xiàn)特殊方式的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2.3 AIS設(shè)備“雙確認(rèn)”實(shí)現(xiàn)方案

為滿足安規(guī)對(duì)操作的要求，考慮當(dāng)前AIS刀閘雙確認(rèn)自動(dòng)判斷技術(shù)還不成熟，本文采用變電站視頻輔助系統(tǒng)[13]進(jìn)行遠(yuǎn)程確認(rèn)。具體方案如下：

1）程序化操作前由操作人員檢查有關(guān)設(shè)備間隔對(duì)應(yīng)視頻是否清晰。

2）程序化操作時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)向視頻輔助系統(tǒng)發(fā)送視頻聯(lián)動(dòng)命令，視頻輔助系統(tǒng)自動(dòng)定位程序化操作設(shè)備，并推出程序化操作設(shè)備視頻供操作人員確認(rèn)。

3 程序化操作在D5000的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

D5000程序化操作系統(tǒng)功能架構(gòu)總共分為3個(gè)層級(jí)，即用戶層、系統(tǒng)應(yīng)用層和變電站執(zhí)行層，如圖3所示。

1）用戶層。調(diào)控程序化操作功能用戶包括調(diào)控員和經(jīng)許可可使用調(diào)控系統(tǒng)終端遙控操作的運(yùn)維人員，調(diào)控員或運(yùn)維人員通過相應(yīng)人機(jī)工作站開展程序化操作。

2）系統(tǒng)應(yīng)用層。調(diào)控程序化操作應(yīng)用基于調(diào)控系統(tǒng)一體化平臺(tái)開發(fā)部署，包括調(diào)控操作票系統(tǒng)、五防服務(wù)器、遠(yuǎn)方操作系統(tǒng)、安全證書管理系統(tǒng)及視頻輔助系統(tǒng)，完成程序化操作擬票、操作安全校核及數(shù)字安全認(rèn)證等核心功能。

3）變電站執(zhí)行層。調(diào)控系統(tǒng)經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)自動(dòng)下發(fā)程序化操作命令至遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)；遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)收到程序化操作命令后下發(fā)至對(duì)應(yīng)測(cè)控裝置，執(zhí)行程序化操作；每一步操作后，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)將測(cè)控上送的遙測(cè)、遙信狀態(tài)上傳至調(diào)控主站系統(tǒng)；調(diào)控主站程序化操作應(yīng)用自動(dòng)進(jìn)行遙測(cè)、遙信到位判斷。

圖3 D5000程序化操作系統(tǒng)功能架構(gòu)示意圖

3.2 系統(tǒng)功能

D5000程序化操作系統(tǒng)提供以下與調(diào)度端程序化操作應(yīng)用相關(guān)的系統(tǒng)功能。

1）調(diào)控操作票系統(tǒng)

包括調(diào)度指令票應(yīng)用及程序化操作票應(yīng)用兩部分。調(diào)度指令票應(yīng)用具備調(diào)度員擬寫、審核、校核調(diào)度程序化操作指令的功能；程序化操作票應(yīng)用具備對(duì)調(diào)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(diào)控系統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)?，智能識(shí)別程序化操作任務(wù)。

2）五防校核系統(tǒng)

具備程序化操作擬票防誤校核、預(yù)演防誤校核和執(zhí)行實(shí)時(shí)防誤閉鎖等功能。

3）遠(yuǎn)方操作系統(tǒng)

遠(yuǎn)方操作系統(tǒng)具備程序化操作執(zhí)行、閉鎖信號(hào)自動(dòng)判斷、操作設(shè)備位置自動(dòng)識(shí)別等功能。并提供順控執(zhí)行、順控暫停、順控繼續(xù)、順控終止等人工干預(yù)功能，以應(yīng)對(duì)程序化操作可能出現(xiàn)的異常情況。

4）安全證書管理系統(tǒng)

為程序化操作提供數(shù)字證書服務(wù)，對(duì)操作人員和監(jiān)護(hù)人員的身份進(jìn)行認(rèn)證，且具備雙重身份認(rèn)證功能。

5）視頻輔助系統(tǒng)

為AIS刀閘關(guān)聯(lián)操作視頻畫面，供操作人員在操作完畢后人工確認(rèn)。

3.3 程序化操作的實(shí)現(xiàn)

1）程序化操作一體化擬票流程

進(jìn)入D5000調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)，首先依據(jù)檢修申請(qǐng)單中安全措施的設(shè)備狀態(tài)要求，在調(diào)度指令票應(yīng)用模塊，擬寫指定設(shè)備（例如線路、主變或母線）初始狀態(tài)及末狀態(tài)的調(diào)度指令票，進(jìn)入程序化操作票模塊根據(jù)調(diào)度指令由系統(tǒng)自動(dòng)擬寫相應(yīng)的程序化操作票。

2）程序化操作執(zhí)行流程

（1）模擬預(yù)演流程

為提高程序化操作的流暢性，在執(zhí)行程序化操作前進(jìn)行模擬預(yù)演，提前發(fā)現(xiàn)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(yù)演流程

程序化操作預(yù)演階段首先進(jìn)行程序化操作閉鎖庫(kù)的檢查，考慮伴生信號(hào)可能存在干擾，增加異常信號(hào)人工確認(rèn)流程，閉鎖庫(kù)檢查通過后系統(tǒng)模擬實(shí)際程序化操作票的操作步驟和操作順序，進(jìn)行五防邏輯校核，全部通過后完成模擬預(yù)演工作。

（2）程序化操作執(zhí)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(dòng)逐條發(fā)出、逐條確認(rèn)被正確執(zhí)行，直至執(zhí)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(zhí)行流程

程序化操作需通過程序化操作閉鎖庫(kù)的檢查與五防邏輯校核，并可根據(jù)異常信號(hào)的性質(zhì)，提示人工確認(rèn)信號(hào)或是直接終止程序化操作，GIS設(shè)備操作完畢由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行操作到位判斷，AIS設(shè)備操作需關(guān)聯(lián)視頻進(jìn)行人工判斷確認(rèn)。

4 試點(diǎn)應(yīng)用

本文基于調(diào)控D5000系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)順控功能模塊，并試點(diǎn)應(yīng)用于福州調(diào)控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)調(diào)度端程序化操作。以220kV鶴林變電站的調(diào)度端程序化操作為例，分別對(duì)線路、母線及主變實(shí)施程序化操作，同時(shí)在程序化實(shí)操過程中進(jìn)行閉鎖信號(hào)庫(kù)校驗(yàn)，試點(diǎn)結(jié)果表明：①閉鎖信號(hào)庫(kù)安全可靠，閉鎖庫(kù)內(nèi)的信號(hào)能可靠閉鎖，閉鎖庫(kù)外的信號(hào)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(yùn)行與冷備用互轉(zhuǎn)操作由原來的45min縮短至2min。

圖6 操作時(shí)間對(duì)比

5 結(jié)論

本文提出了調(diào)度端部署程序化操作功能的具體方案，該方案具備實(shí)現(xiàn)速度快、建設(shè)成本低、應(yīng)用范圍廣及后期維護(hù)量小等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。試點(diǎn)應(yīng)用表明，調(diào)度端實(shí)施程序化操作安全可靠，能顯著提高操作效率。結(jié)合程序化操作的發(fā)展趨勢(shì)，提出下一步研究的內(nèi)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(hù)工作量大、無法靈活適應(yīng)運(yùn)行方式變化等不足，下一階段需重點(diǎn)研究站端可靠的智能成票方法。

2）在AIS刀閘操作自動(dòng)判斷方面，近年來，已經(jīng)陸續(xù)開展霍夫變換、尺度不變特征及圖像二值法等狀態(tài)圖像監(jiān)視識(shí)別相關(guān)算法的研究[14]，但均處于研究試點(diǎn)階段，其可靠性及安全性距離實(shí)用化仍然存在差距。因此，需繼續(xù)深入研究視頻數(shù)據(jù)智能分析算法，最終實(shí)現(xiàn)AIS設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)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(jí)工程師，主要從事電力調(diào)度自動(dòng)化工作。