智能变电站程序化控制间隔层跨测控装置操作的方法

摘要

本发明公开了一种智能变电站程序化控制间隔层跨测控装置操作的方法，要解决的技术问题是实现间隔层跨测控装置操作。本发明采用以下技术方案：间隔层测控装置上的的操作项按智能终端操作一次设备的时间顺序排列；建立间隔层测控装置之间数据通信联接，本间隔层测控装置预演或执行工作票操作队列。本发明与现有技术相比，采用以间隔层测控装置为核心的分布式控制方式，建立间隔层测控装置之间数据通信联接，在间隔层测控装置上实现单间隔跨测控装置操作控制、跨间隔操作控制，使得间隔层的单个测控装置能够快速有效稳定地执行跨间隔操作，能够更好地发挥以间隔层测控装置为核心的分布式方案的优势，提高了现场的操作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统的变电站控制方法，特别是一种智能变电站内对 单间隔或多间隔中一次设备分、合、检修状态的自动切换方法。

背景技术

目前国内变电站自动化系统经过多年发展已达到较高的技术水平，其中一 些重要变电站的一次设备和二次设备已经具有很高的可靠性和可控性，具备了 实施程序化操作的条件。另外在变电站自动化系统中，采用程序化操作，可提 高一次设备和二次设备的运行工作效率和操作正确率，有效防止运行过程中的 误操作。程序化操作逐渐成为无人值班变电站发展的必然。

传统变电站内通过自动化控制系统的遥控操作或人工就地电气操作来实现 对一次设备中开关、刀闸的操作，程序化控制是根据变电站内常用的工作票操 作模式，将原来单个的设备操作项顺序组合排列成程序化控制操作队列，操作 队列的类型分类如下：

1、单间隔单装置典型工作票：在本工作票的操作队列中，只涉及本间隔测 控装置可控设备的操作，例如某线路运行转冷备用。

2、单间隔跨装置典型工作票：针对某单个间隔的操作过程，除需要本间隔 测控装置外，还需要其他间隔层测控装置参与才可以完成操作，例如：双母线 接线方式下，将某线路由I母转II母运行，除需要本间隔测控装置外，还涉及 母联测控装置，需要合上母联开关等设备。线路由旁路代送时，除本间隔测控 装置配合外，还需旁路测控装置和旁路间隔保护装置(定值区切换)参与实现 操作。

3、跨间隔工作票：为实现母线、主变一次设备分、合、检修状态切换的一 键操作，需要多个间隔的测控装置和保护装置参与，例如双母线其中一条母线 停电检修热倒、主变由运行转检修、馈线批量停电送电。

目前国内较为普遍的程序化操作实现方式有两种：1、以监控服务器或远动 工作站为核心的集中式方案。2、以间隔层测控装置为核心的分布式方案。

集中式方案即程序化操作功能集中至某一台站控层设备实现，例如程序化 操作完全在监控服务器实现或完全在远动工作站实现。集中式的优点是在实现 上对目前变电站已有的运行管理模式影响小，缺点主要如下：(1)、所有程序化 操作集中控制，可能导致实现程序化操作的站控层设备故障后无法进行程序化 操作。(2)、集中式方案中，每个单步操作都由程序化操作的监控服务器或远动 工作站发出，由被控的测控装置执行，通讯效率较低。(3)、单纯由监控服务器 或远动工作站实现的程序化操作，远动工作站与监控服务器存在非常规的接口， 并且违背站控层设备设置分层分布的原则，对电力系统结构改动较大，影响到 程序化操作的安全可靠性。

分布式方案的核心是将单个测控装置可以实现的操作队列存储在对应的间 隔层测控装置中，该操作队列的存储、执行，包括操作规则的判断全部由该间 隔层测控装置完成。

间隔层测控装置程序化操作的优势：(1)、充分利用变电站分层分布式的优 势，利用负责本间隔的测控装置实现本间隔程序化控制功能。(2)、针对远动工 作站转发的程序化操作命令，转发至站端测控装置执行即可，如果仅针对单一 间隔，单一测控装置可以完成，测控装置不需针对远动工作站做过多的配置。 (3)、充分利用嵌入式系统稳定的优势，在远方进行程序化操作时，减少站端 测控装置故障导致命令无法执行的情况。(4)、在间隔层测控装置的直接控制下， 控制速率应明显高于监控服务器或远动工作站分步骤控制。(5)、变电站扩建新 的间隔时，对已运行的一次设备无影响。

鉴于程序化操作在站端测控装置中实现的优势明显，如果跨间隔测控装置 的程序化操作需求能够得到很好的解决和实现，则分布式为核心的方案是程序 化操作变电站的发展方向。

如：中国专利申请号200710133763.3公开的远动装置软件防误逻辑闭锁及 全站程序化操作，提出通过远动装置遥控的方式实现全站的程序化操作功能， 属于以监控服务器或远动工作站为核心的集中式方案。

中国专利申请号201010034269.3公开的基于一体化五防操作票系统的变电 站程序化控制系统，提出从已经预演完成的操作票中，配置为可进行程序化控 制的操作项，按照顺序自动遥控完成，该系统侧重于监控服务器的自动配置和 单个测控装置对操作项命令的传统配合执行，未涉及到在单个测控装置上对单 间隔跨装置典型工作票、跨间隔工作票等复杂工作票的实现方法，属于以监控 服务器或远动工作站为核心的集中式方案。

中国专利申请号201110124818.0公开的电网集中监控中心程序化遥控操作 系统及其操作方法，图形模块实现监控操作票智能生成、操作项目预演、程序 化自动遥控操作、安全校核提示的人机界面；程序化操作模块用于实现操作前 程序化预演、程序化自动遥控操作功能。该方法同属于以监控服务器或远动工 作站为核心的集中式方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站程序化控制间隔层跨测控装置操作的 方法，要解决的技术问题是实现间隔层跨测控装置操作。

本发明采用以下技术方案：一种能变电站程序化控制间隔层跨测控装置操 作的方法，包括以下步骤：一、间隔层测控装置上的工作票操作队列中的操作 项按智能终端操作一次设备的时间顺序排列；二、建立间隔层测控装置之间数 据通信联接，本间隔层测控装置将工作票操作队列中的被联锁信号集发送给其 他间隔层测控装置，接收其他间隔层测控装置发送来的被联锁信号集后，更新 本间隔层测控装置联锁信号集的数据状态；三、本间隔层测控装置预演或执行 工作票操作队列，启动时，判断有工作票操作队列的预演或执行信号，测控装 置开始计时，在一个操作项执行的限定时间内，将操作前条件规定的联锁信号 状态与实际的联锁信号状态进行比较，一致给出启动信号，发往其他间隔层测 控装置；结束时，预演或执行完毕后，本间隔层测控装置根据操作后的条件联 锁信号状态与实际的联锁信号状态进行比较判断，在操作项执行的限定时间内 一致，给出该操作项结束的信号，发往其他间隔层测控装置。

本发明的方法启动时，判断有工作票操作队列的预演标志或执行信号，测 控装置开始计时，在一个操作项执行的限定时间内，将操作前条件规定的联锁 信号状态与实际的联锁信号状态进行比较，不一致中止该工作票操作队列的预 演或执行。

本发明的方法结束时，预演或执行完毕后，本间隔层测控装置根据操作后 的条件联锁信号状态与实际的联锁信号状态进行比较判断，在操作项执行的限 定时间内不一致，中止该工作票操作队列的预演或执行。

本发明的方法本测控装置在前一个操作项结束后给出本次操作项启动信 号。

本发明的方法负责执行最后一个操作项的测控装置在本次操作项执行的限 定时间内，根据操作后的条件联锁信号的状态与实际的联锁信号状态判断一致， 表示最后一个操作项预演或执行成功，给出最后一个操作项结束的信号，发往 其他测控装置。

本发明的方法工作票操作队列为操作项顺序组合排列的操作项队列。

本发明的方法操作项为一次设备的分、合或检修操作指令。

本发明的方法联锁信号集为其他间隔层测控装置传输来的遥信信号、操作 项的结束信号；所述被联锁信号集为本间隔层测控装置传输到其他间隔层测控 装置的遥信信号、操作项的结束信号。

本发明的方法预演为测控装置按照工作票操作队列的顺序模拟操作项的执 行。

本发明的方法执行为测控装置发送报文给智能终端操作一次设备。

本发明与现有技术相比，采用以间隔层测控装置为核心的分布式控制方式， 建立间隔层测控装置之间数据通信联接，在间隔层测控装置上实现单间隔跨测 控装置操作控制、跨间隔操作控制，解决了单间隔单测控装置不能执行跨间隔 操作的问题，使得间隔层的单个测控装置能够快速有效稳定地执行跨间隔操作， 且在测控装置界面上能清晰完整地展示整个操作队列的执行步骤及过程，使得 程序化控制实现了真正意义上地程序化控制，能够更好地发挥以间隔层测控装 置为核心的分布式方案的优势，大大化解了以监控服务器或远动工作站为核心 的集中式方案中监控服务器在执行跨间隔操作时的复杂拆解过程，提高了现场 的操作效率。

附图说明

图1是数字化智能变电站的间隔层测控装置结构示意图。

图2是间隔层测控装置之间信息传递示意图。

图3是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

在数字化变电站中，间隔层的测控装置之间、间隔层的测控装置与站控层 的监控服务器之间基于IEC61850标准的mms服务实施规范通信；间隔层测控装 置与过程层的智能终端、合并单元MU采集器之间以基于IEC61850标准的 GOOSE/SMV服务实施规范通信。本发明的方法中，

操作项：工作票操作队列中的基本操作信息，操作信息为某个具体一次设 备的分、合或检修操作指令，如：220kV#1主变22011刀闸分、220kV#1主变22011 刀闸合。操作项包含有以下操作信息：负责执行操作项的测控装置地址Address， 启动标志bStart，结束标志bEnd，操作项执行的限定时间Time，操作项的设备 状态Status，操作项的操作类型OperType：分/合/检修，操作前的条件以条件 表达式给出，操作后的条件以条件表达式给出。如条件表达式的形式：

220kV#1主变22011刀闸

分规则：

<条件1>

22012刀闸        分位

2201开关         分位

合规则：

<条件1>

工作票操作队列：若干个操作项顺序组合排列成一个操作项队列，针对不 同的队列，队列前分别设有预演标志bSimulate、执行标志bExecute，完成标 志bSuccess。预演标志、执行标志、完成标志，既是测控装置之间的联锁信号， 也是测控装置之间的被联锁信号，因为工作票操作队列既可以由本测控装置预 演、执行，也可以由本测控装置之外的其他测控装置预演、执行。工作票操作 队列由测控装置从监控服务器中获得，通过使用监控服务器上的辅助数据库配 置工具配置生成，存储在负责执行各操作项的测控装置上，由监控服务器上的 辅助数据库配置工具根据操作项中的操作信息来判断哪些测控装置应该保存该 工作票操作队列。操作信息为负责执行操作项的测控装置地址Address。

预演：测控装置按照工作票操作队列的顺序模拟操作项的执行，不发送执 行操作项的分、合或检修操作指令给智能终端操作一次设备。测控装置根据操 作项的操作前条件是否可以被执行操作，来预判操作项是否满足执行条件。如 满足条件，测控装置根据操作项的操作类型来虚拟设置操作项操作后的设备状 态Status。然后再根据操作项的操作后条件来判断操作项是否结束。预演的作 用是在执行工作票操作队列命令前，先校验该工作票操作队列的各操作项命令 是否具备执行条件。

执行：测控装置根据预演判断操作项命令满足执行条件后，根据操作项的 操作类型发送GOOSE报文给智能终端去操作一次设备，然后再根据操作项的操 作后条件来判断操作项是否结束。

联锁信号集：本测控装置所有的工作票操作队列使用到的信号中，由其他 测控装置传输来的遥信信号、其他测控装置操作项的结束信号，结束信号为结 束标志bEnd。联锁信号集由测控装置使用监控服务器上的辅助数据库配置工具 从监控服务器配置生成，存储在本测控装置上。

被联锁信号集：由本测控装置传输到其他测控装置的遥信信号、本测控装 置操作项的结束信号，结束信号为结束标志bEnd。被联锁信号集由测控装置使 用监控服务器上的辅助数据库配置工具从测控装置配置生成，存储在本测控装 置上。

如图1所示，数字化智能变电站每个间隔层中的一次设备通过过程层的智 能终端接入到本间隔层的测控装置，各间隔层的测控装置与站控层的监控服务 器或远动工作站通过以太网建立联接通信，远动工作站再单独接入到调度主站。

如图2所示，建立间隔层1的测控装置与间隔层2的测控装置之间数据通 信联接。每个测控装置分别设置有联锁信号集和被联锁信号集。间隔层1测控 装置的联锁信号集信号，接收间隔层2的被联锁信号集信号。间隔层2测控装 置的联锁信号集信号，接收间隔层1的被联锁信号集信号。

本实施例中，技术人员使用监控服务器上的辅助数据库配置工具从监控服 务器上配置变电站内的工作票操作队列，辅助数据库配置工具以单个测控装置 为单位，按照程序化控制的数据格式输出工作票操作队列文件、站控层关联信 号集文件，并通过辅助数据库配置工具从监控服务器下载至测控装置上。工作 票操作队列文件，以二进制数据流格式，描述了本测控装置的所有工作票操作 队列，每个工作票操作队列顺序排列了配置的操作项信息。站控层关联信号集 文件，以二进制数据流格式，描述了本测控装置的联锁信号集和被联锁信号集。

建立间隔层1测控装置与间隔层2测控装置数据通信联接的过程为：

(1)、测控装置开始上电运行时，获取所有工作票操作队列的信息。具体 为测控装置按照二进制数据流格式读取工作票操作队列文件，如表1所示。

表1工作票操作队列文件

(2)、测控装置开始上电运行时，获取联锁信号集和被联锁信号集。具体 为测控装置按照二进制数据流格式读取联锁信号集和被联锁信号集，如表2所 示。

表2  联锁信号集和被联锁信号集

(3)、测控装置之间基于以太网采用mms服务协议进行数据通信。间隔层1 测控装置将被联锁信号集的信号状态编码成mms报文发送给间隔2层测控装置。 间隔层2测控装置将被联锁信号集的信号状态编码成mms报文发送给间隔1层 测控装置。

(4)、间隔层1测控装置接收到间隔层2测控装置发送过来的mms报文后， 按照mms报文格式更新间隔层1测控装置联锁信号集的数据状态，操作人员可 在间隔层1测控装置的显示界面上查看联锁信号的有效性和实时值。间隔层2 测控装置接收到间隔层1测控装置发送过来的mms报文后，按照mms报文格式 更新间隔层2测控装置联锁信号集的数据状态，操作人员可在间隔层2测控装 置的显示界面上查看联锁信号的有效性和实时值。

上述间隔层1测控装置与间隔层2测控装置建立数据通信的方式对间隔层 跨测控装置操作的贡献在于：跨间隔层测控装置工作票操作队列的预演标志、 执行标志、完成标志，操作项的操作前条件、操作后条件使用到的信号、启动 标志、结束标志，可以实时地由负责执行本间隔层操作项的测控装置传递到其 他保存有本间隔层测控装置工作票操作队列的其他测控装置中，再由其他各测 控装置来控制后续操作项的执行。即单间隔层工作票操作队列直接由本间隔层 测控装置执行，跨间隔层工作票操作队列由本间隔层测控装置和其他间隔层测 控装置配合执行。本发明方法的讨论中本间隔层测控装置(或称本测控装置) 为当前讨论的测控装置。其他间隔层测控装置(或称其他测控装置)为本间隔 层测控装置以外的其他间隔层测控装置。

如图3所示，本发明的智能变电站程序化控制间隔层跨测控装置操作的方 法，包括以下步骤：

一、间隔层测控装置从监控服务器获得工作票操作队列。

二、建立间隔层测控装置之间数据通信联接。

三、选择一台保存有跨测控装置工作票操作队列的测控装置(本测控装置)， 进行预演或执行操作。本测控装置将设置好的工作票操作队列的预演标志 bSimulate＝TRUE或执行标志bExecute＝TRUE作为本测控装置的被联锁信息发送 到本测控装置以外的其他保存有本测控装置工作票操作队列的测控装置。

四、本测控装置预演或执行工作票操作队列，包括以下部分：

(1)、本测控装置进行操作项启动条件和结束条件的判断，给出判断信号 (标志)，其他测控装置接受该信号(标志)。

第一个操作项的预演或者执行判断：

启动条件为：判断有工作票操作队列的预演或执行信号，预演或执行信号 为预演标志或执行标志，预演标志bSimulate＝TRUE或执行标志bExecute＝TRUE 为真时，测控装置开始计时，在第一个操作项执行的限定时间Time内，将操作 前条件规定的联锁信号状态与实际的联锁信号状态进行比较，一致则给出启动 信号，设置启动标志为真bStart＝TRUE，发往其他测控装置，不一致则中止该工 作票操作队列的预演或执行。

结束条件为：预演或执行完毕后，本测控装置根据操作后的条件联锁信号 状态与实际的联锁信号状态进行比较判断，在操作项执行的限定时间Time内一 致表示该操作项预演或执行成功，给出预演或执行成功、该操作项结束的信号， 设置该操作项的结束标志，结束标志为真bEnd＝TRUE，发往其他测控装置，不一 致则中止该工作票操作队列的预演或执行。

(2)、第一个操作项除外的其他操作项的预演或者执行：

启动条件为：本测控装置在前一个操作项结束后给出本次操作项启动信号， 设置启动标志bStart＝TRUE。前一个操作项执行的限定时间Time内，前一个操 作项的结束，结束标志为真bEnd＝TRUE。测控装置根据当前操作项的操作前的条 件联锁信号的状态(前一个操作项的结束后的状态)与实际的联锁信号状态进 行比较，一致给出启动信号，设置启动标志为真bStart＝TRUE，发往其他测控装 置，不一致则中止该工作票操作队列的预演或执行。

结束条件为：预演或执行完毕后，测控装置根据操作后的条件联锁信号的 状态与实际的联锁信号状态进行判断，在当前操作项执行的限定时间Time内一 致才表示该操作项预演或执行成功，给出预演或执行成功、该操作项结束的信 号，设置该操作项的结束标志，结束标志为真bEnd＝TRUE，发往其他测控装置， 不一致则中止该工作票操作队列的预演或执行。

(3)、工作票操作队列的完成：

负责执行最后一个操作项的测控装置在本次操作项执行的限定时间Time 内，根据操作后的条件联锁信号的状态与实际的联锁信号状态判断一致，表示 最后一个操作项预演或执行成功，给出最后一个操作项结束的信号，设置工作 票操作队列的完成标志，工作票操作队列的完成标志为真bSuccess＝TRUE，否则 完成标志为假bSuccess＝FALSE，发往其他测控装置。

(4)、工作票操作队列的中止预演或中止执行：

任一操作项在执行的限定时间Time内，测控装置根据操作后的条件联锁信 号的状态与实际的联锁信号状态进行判断，一致才表示该操作项预演或执行成 功，给出预演或执行成功、该操作项结束的信号，设置该操作项的结束标志， 结束标志为真bEnd＝TRUE，结束标志必须为真bEnd＝TRUE，由本测控装置判断满 足该条件。不满足则视为预演或执行失败，本测控装置将工作票操作队列完成 标志设置为假bSuccess＝FALSE，测控装置将操作项预演或执行失败的信息发往 其他测控装置，其测控装置中止执行工作票操作队列。

本发明的方法实现了间隔层跨测控装置的程序化控制操作，基于以太网mms 服务协议的数据通信实现了程序化控制的数据在不同测控装置之间能够有效实 时地传输，工作票操作队列的预演能够有效预判跨测控装置的操作能够有效被 执行；测控装置内部的工作票操作队列的预演或者执行流程保证了工作票操作 队列的每个操作项能够有效顺序地在不同测控装置之间执行，且能够准确地反 映工作票操作队列的预演或执行结果。

本发明的方法有效地解决了单测控装置不能执行跨间隔操作典型工作票的 问题，使得间隔层的单个测控装置能够快速有效稳定地执行跨间隔操作典型工 作票，且在测控装置界面上能清晰完整地展示工作票操作队列的执行步骤及过 程，使得程序化控制方式实现了真正意义上地突破，能够更好地发挥以间隔层 测控装置为核心的分布式结构的优势，大大化解了以监控服务器或远动工作站 为核心的集中式结构中监控服务器在执行跨间隔操作典型工作票时的复杂拆解 过程，提高了现场的操作效率。