程序化控制在变电站自动化中应用-学术

论文导读：
摘要：介绍了程序化控制在变电站自动化中应用的实现过程及方案。以集中式实现方案及分布式实现方案，分析了程序化控制的实现方法、实施细节及关键点，阐述了在运行维护中程序换控制的特点及优势。
关键词：顺序控制；操作票；通信协议
1009-3044(2012)23-5629-02
Program Control Application in Substation Automation
LI Xing-hui
(Guangdong Power Grid of Qingyuan Yangshan Power Supply Bureau,Yangshan 513100, China)
Abstract: Introduce the realization process and scheme of the源于：论文格式标准www.7ctime.com
program control in the application of substation automation . Analyze the program control method, implementation details and key point and elaborate the characteristics and advantages of the program control in operation and maintenance by centralized scheme and implementation of distributed scheme.
Key words: sequential control; operation ticket; communication protocol
在变电站自动化系统中采用程序化控制（也称顺序控制）可以达到提高变电站操作人员的操作效率并且提高操作正确率，因此顺控也逐渐成为新一代综合自动化变电站中的必备功能。
目前主流的综合自动化变电站操作人员主要以通过电脑打印操作票，然后按操作票里的操作顺序逐步进行操作。程序化控制则是通过预先定义的操作序列程序来自动执行，以达到“一键式”操作的功能。在这个过程中把各种状态量的组合定义成态，如运行状态、检修状态等并且把各种状态的转换操作存储在操作票中，操作票中包括多个有先后顺序的操作步骤，并且在操作步骤中包括防误逻辑、操作内容、操作后确认逻辑等。“一键式”操作后变电站自动化系统根据事先设置的程序自动化进行控制。避免操作人员操作步骤错误及减少操作人员逐项操作而延长的操作时间，提高供电可靠性。
1程序化控制的控制过程及相应控制功能
程序化控制除实现常规的数据采集及控制的功能外还要完成操作票的组态、存储、执行，操作逻辑的判断，态的判断等工作，所以在设计不同的控制方案在上述功能将会有所差异。
程序化控制控制方式大致可分为以下几种：
1）一个测控装置内完成的操作：操作票中所有的操作步骤都在本间隔单个测控装置内实现，如10kV的运行态转检修态。
2）间隔内跨多个测控装置的操作：操作是针对单个间隔但操作过程中需要多个测控装置来配合实现，如110 kV的母线运行方式转换，操作中需从其他测控装置采集其他间隔的设备状态已完成五防闭锁操作并且需要本间隔的保护装置配合。
3）程序化控制一般的执行过程如下：
①在HMI（当地监控或者控制中心），获得当前态（源态），人机交互输入目标态；
②HMI获得读取操作票中的操作序列；
③HMI显示操作票的信息，手动启动执行程序化控制操作；
④按照操作票中的操作顺序执行操作步骤，通过各装置反馈的信息在HMI中进行更新当前步骤和执行状态；
⑤HMI在顺序控制过程执行中加入急停、暂停、继续等操作，已避免意外情况的发生。
2程序化控制方案分析
程序化控制方案主要有集中式和分布式两种模式。集中式方案就是在变电站自动化系统的站控层来完成全站的程序化控制，分布式方案就是尽可能地把单间隔的程序化控制功能下放到该间隔的间隔层装置中。
集中式方案在站控层设备运行配置专用程序化控制服务器，统一存放各种实现配置好的操作票，并采集站内所有间隔测控和保护装置的设备状态信息，接收监控系统或调度端下发的控制命令，对防误闭锁条件的判别，按操作票的内容依次执行控制步骤，把程序化控制的过程信息及结果向当地监控或调度主站上送。
分布式方案尽可能地把单间隔的顺控操作功能下放到该间隔的控制装置中，而把跨间隔的顺控操作功能放在站控层装置中完成。
图1

2.1分布式程序化控制实现方案

以间隔层测控装置或者保护测控一体化装置为核心，间隔内操作（含IED内的操作和间隔内跨IED操作）的操作票存储、执行，态的判断都在间隔层装置，跨间隔操作的操作票的存储、执行在当地监控/控制中心。间隔内的大部分操作都由本间隔的测控装置实现，减少了不必要的信息交互，执行效率也大大提高；IED是按照间隔设置的，间隔扩建时对运行间隔也没有影响；间隔层装置可同时与当地监控和远动机实现信息交互，当地操作和远方操作均支持。
1）间隔内操作（含跨装置的操作）的实现有以下主要特点：
①间隔操作票存储在间隔层装置中，间隔层装置是操作票唯一的源；间隔层装置中的操作票，包括本间隔内的操作，也包括和本间隔相关的其他间隔的控制操作。比如：220kV线路测控单元控制本间隔线路保护的软压板或者220 kV的母联开关。
②组态工具：操作票和各态的组态用离线工具在监控系统中实现，下传到间隔层装置中。③程序化控制的执行在当地监控和控制中心（通过远动），执行过程为主站读票→装置上传票→主站发控制命令→装置执行。④间隔层装置需要实现对相关间隔（母联）的控制以及本间隔保护的定值切换和压板控制，需要实现装置之间的闭锁信息床书和控制操作的实现，这些信息的床书不和具体的协议绑定，支持任何通信协议。
⑤为了在调度端进行程序化控制，须对远动协议中的应用数据服务单元进行必要的扩充或者对某些应用数据服论文导读：操作的实现针对多个间隔的组合操作在当地监控实现，但其中的间隔操作仍要间隔层装置去实现。由于针对多个间隔的组合操作实际操作中基本不在远方操作，即在变电站自动化系统中不必再配置专用的服务器，系统结构更加清晰简单。2.2基于当地监控的集中式程序化控制方案集中式控制方案将预先操作步骤的设定、存储、执行
务单元作灵活应用，为了防止不必要麻烦，通信协议应遵循以下原则：
尽量采用标准版本已有的应用数据服务单元，标准版本不支持的功能才扩展。扩展的部分应遵循有的帧结构和问答过程。
因此用传统“四遥”方式可以表达的信息尽量不扩展，基于这个原则定义如下：设备状态通过遥测来表达。
控制命令中包含设定命令、带源态和目标态。
操作票采用文件方式来存储，只需要传输操作内容的文本信息，采用远动协议的标准文件传输服务。
在控制操作票过程中如果出现事故、告警时应可以手动执行或者自动执行暂停或者停止操作，暂停后还能够重新继续完成后续操作。暂停、停止功能应该采用直接控制的方式，不经过选择，而继续功能应按照“选择-执行”的过程来实现，以保障安全性。
保护压板的投退采用遥控实现
定值的切换，采用设定或者遥控实现
而传统“四遥”不能表达的信息可以在远动协议中扩展专门的服务，如定值的读取，可采用在IEC101/104中扩充IEC103的ASDU。2）跨间隔的组合操作的实现
针对多个间隔的组合操作在当地监控实现，但其中的间隔操作仍要间隔层装置去实现。由于针对多个间隔的组合操作实际操作中基本不在远方操作，即在变电站自动化系统中不必再配置专用的服务器，系统结构更加清晰简单。

2.2基于当地监控的集中式程序化控制方案

集中式控制方案将预先操作步骤的设定、存储、执行和操作逻辑、设备状态的判断均在站控层设备实现。由变电站自动化监控系统完成预先操作步骤的设定、存储、执行和操作逻辑、设备状态态的判断，间隔层测控装置只需要完成常规的单点遥控、单个遥信的功能。
3结论
山区供电局所辖的线路大多残旧易发生故障，且由于电网建设力度不大及工程进度较慢致使大多线路不能形成完成停电转供，所以停电时间直接与设备操作时间相关。通过程序化控制来辅助变电站设备的状态转换预计操作时间平均将减少5分钟/次。（若有可控制的电动刀闸及视频监控操作时间将降低的更多）而添加程序化控制对于已计划改造成综合自动化的变电站来说成本并不高。只需增加特殊的变电站自动化系统软件及测控装置。适宜大面积推广，而提高的经济效益显而易见。
参考文献：
黄益庄.智能变电站自动化系统原理与应用技术[M].北京:中国电力出版社,2012.
浙江省电力公司.IEC61850在变电站中的工程应用[M].北京:中国电力出版社,2012.
[3]梁晓兵.数字化变电站统一监控界面设计[M].北京:中国电力出版社,2010.