李星暉

摘要：介紹了程序化控制在變電站自動(dòng)化中應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)過(guò)程及方案。以集中式實(shí)現(xiàn)方案及分布式實(shí)現(xiàn)方案，分析了程序化控制的實(shí)現(xiàn)方法、實(shí)施細(xì)節(jié)及關(guān)鍵點(diǎn)，闡述了在運(yùn)行維護(hù)中程序換控制的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：順序控制；操作票；通信協(xié)議

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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 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

在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中采用程序化控制（也稱(chēng)順序控制）可以達(dá)到提高變電站操作人員的操作效率并且提高操作正確率，因此順控也逐漸成為新一代綜合自動(dòng)化變電站中的必備功能。

目前主流的綜合自動(dòng)化變電站操作人員主要以通過(guò)電腦打印操作票，然后按操作票里的操作順序逐步進(jìn)行操作。程序化控制則是通過(guò)預(yù)先定義的操作序列程序來(lái)自動(dòng)執(zhí)行，以達(dá)到“一鍵式”操作的功能。在這個(gè)過(guò)程中把各種狀態(tài)量的組合定義成態(tài)，如運(yùn)行狀態(tài)、檢修狀態(tài)等并且把各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換操作存儲(chǔ)在操作票中，操作票中包括多個(gè)有先后順序的操作步驟，并且在操作步驟中包括防誤邏輯、操作內(nèi)容、操作后確認(rèn)邏輯等?！耙绘I式”操作后變電站自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)置的程序自動(dòng)化進(jìn)行控制。避免操作人員操作步驟錯(cuò)誤及減少操作人員逐項(xiàng)操作而延長(zhǎng)的操作時(shí)間，提高供電可靠性。

1程序化控制的控制過(guò)程及相應(yīng)控制功能

程序化控制除實(shí)現(xiàn)常規(guī)的數(shù)據(jù)采集及控制的功能外還要完成操作票的組態(tài)、存儲(chǔ)、執(zhí)行，操作邏輯的判斷，態(tài)的判斷等工作，所以在設(shè)計(jì)不同的控制方案在上述功能將會(huì)有所差異。

程序化控制控制方式大致可分為以下幾種：

1）一個(gè)測(cè)控裝置內(nèi)完成的操作：操作票中所有的操作步驟都在本間隔單個(gè)測(cè)控裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)，如10kV的運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)檢修態(tài)。

2）間隔內(nèi)跨多個(gè)測(cè)控裝置的操作：操作是針對(duì)單個(gè)間隔但操作過(guò)程中需要多個(gè)測(cè)控裝置來(lái)配合實(shí)現(xiàn)，如110 kV的母線運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換，操作中需從其他測(cè)控裝置采集其他間隔的設(shè)備狀態(tài)已完成五防閉鎖操作并且需要本間隔的保護(hù)裝置配合。

3）程序化控制一般的執(zhí)行過(guò)程如下：

①在HMI（當(dāng)?shù)乇O(jiān)控或者控制中心），獲得當(dāng)前態(tài)（源態(tài)），人機(jī)交互輸入目標(biāo)態(tài)；

②HMI獲得讀取操作票中的操作序列；

③HMI顯示操作票的信息，手動(dòng)啟動(dòng)執(zhí)行程序化控制操作；

④按照操作票中的操作順序執(zhí)行操作步驟，通過(guò)各裝置反饋的信息在HMI中進(jìn)行更新當(dāng)前步驟和執(zhí)行狀態(tài)；

⑤HMI在順序控制過(guò)程執(zhí)行中加入急停、暫停、繼續(xù)等操作，已避免意外情況的發(fā)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兩種模式。集中式方案就是在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層來(lái)完成全站的程序化控制，分布式方案就是盡可能地把單間隔的程序化控制功能下放到該間隔的間隔層裝置中。

集中式方案在站控層設(shè)備運(yùn)行配置專(zhuān)用程序化控制服務(wù)器，統(tǒng)一存放各種實(shí)現(xiàn)配置好的操作票，并采集站內(nèi)所有間隔測(cè)控和保護(hù)裝置的設(shè)備狀態(tài)信息，接收監(jiān)控系統(tǒng)或調(diào)度端下發(fā)的控制命令，對(duì)防誤閉鎖條件的判別，按操作票的內(nèi)容依次執(zhí)行控制步驟，把程序化控制的過(guò)程信息及結(jié)果向當(dāng)?shù)乇O(jiān)控或調(diào)度主站上送。

分布式方案盡可能地把單間隔的順控操作功能下放到該間隔的控制裝置中，而把跨間隔的順控操作功能放在站控層裝置中完成。

圖1

2.1分布式程序化控制實(shí)現(xiàn)方案

以間隔層測(cè)控裝置或者保護(hù)測(cè)控一體化裝置為核心，間隔內(nèi)操作（含IED內(nèi)的操作和間隔內(nèi)跨IED操作）的操作票存儲(chǔ)、執(zhí)行，態(tài)的判斷都在間隔層裝置，跨間隔操作的操作票的存儲(chǔ)、執(zhí)行在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控/控制中心。間隔內(nèi)的大部分操作都由本間隔的測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)，減少了不必要的信息交互，執(zhí)行效率也大大提高；IED是按照間隔設(shè)置的，間隔擴(kuò)建時(shí)對(duì)運(yùn)行間隔也沒(méi)有影響；間隔層裝置可同時(shí)與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)信息交互，當(dāng)?shù)夭僮骱瓦h(yuǎn)方操作均支持。

1）間隔內(nèi)操作（含跨裝置的操作）的實(shí)現(xiàn)有以下主要特點(diǎn)：

①間隔操作票存儲(chǔ)在間隔層裝置中，間隔層裝置是操作票唯一的源；間隔層裝置中的操作票，包括本間隔內(nèi)的操作，也包括和本間隔相關(guān)的其他間隔的控制操作。比如：220kV線路測(cè)控單元控制本間隔線路保護(hù)的軟壓板或者220 kV的母聯(lián)開(kāi)關(guān)。

②組態(tài)工具：操作票和各態(tài)的組態(tài)用離線工具在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，下傳到間隔層裝置中。③程序化控制的執(zhí)行在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和控制中心（通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)），執(zhí)行過(guò)程為主站讀票→裝置上傳票→主站發(fā)控制命令→裝置執(zhí)行。④間隔層裝置需要實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)間隔（母聯(lián)）的控制以及本間隔保護(hù)的定值切換和壓板控制，需要實(shí)現(xiàn)裝置之間的閉鎖信息床書(shū)和控制操作的實(shí)現(xiàn)，這些信息的床書(shū)不和具體的協(xié)議綁定，支持任何通信協(xié)議。

⑤為了在調(diào)度端進(jìn)行程序化控制，須對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議中的應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)單元進(jìn)行必要的擴(kuò)充或者對(duì)某些應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)單元作靈活應(yīng)用，為了防止不必要麻煩，通信協(xié)議應(yīng)遵循以下原則：

盡量采用標(biāo)準(zhǔn)版本已有的應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)單元，標(biāo)準(zhǔn)版本不支持的功能才擴(kuò)展。擴(kuò)展的部分應(yīng)遵循有的幀結(jié)構(gòu)和問(wèn)答過(guò)程。

因此用傳統(tǒng)“四遙”方式可以表達(dá)的信息盡量不擴(kuò)展，基于這個(gè)原則定義如下：設(shè)備狀態(tài)通過(guò)遙測(cè)來(lái)表達(dá)。

控制命令中包含設(shè)定命令、帶源態(tài)和目標(biāo)態(tài)。

操作票采用文件方式來(lái)存儲(chǔ)，只需要傳輸操作內(nèi)容的文本信息，采用遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)文件傳輸服務(wù)。

在控制操作票過(guò)程中如果出現(xiàn)事故、告警時(shí)應(yīng)可以手動(dòng)執(zhí)行或者自動(dòng)執(zhí)行暫停或者停止操作，暫停后還能夠重新繼續(xù)完成后續(xù)操作。暫停、停止功能應(yīng)該采用直接控制的方式，不經(jīng)過(guò)選擇，而繼續(xù)功能應(yīng)按照“選擇-執(zhí)行”的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，以保障安全性。

保護(hù)壓板的投退采用遙控實(shí)現(xiàn)

定值的切換，采用設(shè)定或者遙控實(shí)現(xiàn)

而傳統(tǒng)“四遙”不能表達(dá)的信息可以在遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議中擴(kuò)展專(zhuān)門(mén)的服務(wù)，如定值的讀取，可采用在IEC101/104中擴(kuò)充IEC103的ASDU。2）跨間隔的組合操作的實(shí)現(xiàn)

針對(duì)多個(gè)間隔的組合操作在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控實(shí)現(xiàn)，但其中的間隔操作仍要間隔層裝置去實(shí)現(xiàn)。由于針對(duì)多個(gè)間隔的組合操作實(shí)際操作中基本不在遠(yuǎn)方操作，即在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中不必再配置專(zhuān)用的服務(wù)器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加清晰簡(jiǎn)單。

2.2基于當(dāng)?shù)乇O(jiān)控的集中式程序化控制方案

集中式控制方案將預(yù)先操作步驟的設(shè)定、存儲(chǔ)、執(zhí)行和操作邏輯、設(shè)備狀態(tài)的判斷均在站控層設(shè)備實(shí)現(xiàn)。由變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)完成預(yù)先操作步驟的設(shè)定、存儲(chǔ)、執(zhí)行和操作邏輯、設(shè)備狀態(tài)態(tài)的判斷，間隔層測(cè)控裝置只需要完成常規(guī)的單點(diǎn)遙控、單個(gè)遙信的功能。

3結(jié)論

山區(qū)供電局所轄的線路大多殘舊易發(fā)生故障，且由于電網(wǎng)建設(shè)力度不大及工程進(jìn)度較慢致使大多線路不能形成完成停電轉(zhuǎn)供，所以停電時(shí)間直接與設(shè)備操作時(shí)間相關(guān)。通過(guò)程序化控制來(lái)輔助變電站設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)換預(yù)計(jì)操作時(shí)間平均將減少5分鐘/次。（若有可控制的電動(dòng)刀閘及視頻監(jiān)控操作時(shí)間將降低的更多）而添加程序化控制對(duì)于已計(jì)劃改造成綜合自動(dòng)化的變電站來(lái)說(shuō)成本并不高。只需增加特殊的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)軟件及測(cè)控裝置。適宜大面積推廣，而提高的經(jīng)濟(jì)效益顯而易見(jiàn)。

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