摘要

國網(wǎng)福建電力調(diào)度控制中心的研究人員鄧勇、馮學(xué)敏等，在2018年第10期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，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；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。

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)方案對比

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

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?？蓪?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，主站模式對系統(tǒng)功能的升級改造更加方便，對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、二次異常信號判斷的項(xiàng)目，由系統(tǒng)按照程序化操作閉鎖庫自動(dòng)進(jìn)行判斷。閉鎖庫應(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ο笤诖_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?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。

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

為滿足安規(guī)對操作的要求，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，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。

圖3D5000程序化操作系統(tǒng)功能架構(gòu)示意圖

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)至對應(yīng)測控裝置，執(zhí)行程序化操作；每一步操作后，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)將測控上送的遙測、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、遙信到位判斷。

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、閉鎖信號自動(dòng)判斷、操作設(shè)備位置自動(dòng)識別等功能。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的檢查，考慮伴生信號可能存在干擾，增加異常信號人工確認(rèn)流程，閉鎖庫檢查通過后系統(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的檢查與五防邏輯校核，并可根據(jù)異常信號的性質(zhì)，提示人工確認(rèn)信號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)行閉鎖信號庫校驗(yàn)。

試點(diǎn)結(jié)果表明：①閉鎖信號庫安全可靠，閉鎖庫內(nèi)的信號能可靠閉鎖，閉鎖庫外的信號不誤閉鎖；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)間對比

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。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，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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