变电站是电力传输的重要节点,是电网的重要组成部分,其承担了一个地区的输变电任务,直接影响到大量居民和企业的安全用电。因此变电站的安全稳定运行至关重要。然而传统的变电站依靠人工维持变电站的运行,包括电力调度、倒闸操作、运行维护等,这占用了大量人力资源,使得变电站的运行成本较高,并且容易出现误操作风险。程序化操作变电站采用各种智能化电气设备实现对变电站的程序化控制,实现变电站自动运行,降低了对人力资源的需求,同时提高了变电站运行的可靠性。本文根据作者工作单位实际项目需求,提出对传统变电站的程序化操作升级改造设计,以减少运维人员数量,同时提高变电站的运行效率,降低运行故障率。本文首先介绍了选题背景及意义,讨论了国内外程序化操作变电站的发展现状。其次分析了变电站程序化控制的相关技术和标准,讨论了传统变电站与程序化控制变电站的区别,比较了程序化控制变电站与传统变电站的结构不同点,分析了程序化控制变电站与传统变电站的优缺点,研究了实现变电站程序化控制的基础条件,讨论了统一的通信标准、全面的变电站监控和程序化控制变电站对一次设备和二次设备的要求等内容。分析了电子式互感器设备的选型和使用。选用河南许继电子式互感器,对其性能进行测试,构建了电子式互感器的测试环境,通过测试确定了其性能满足使用要求。重点分析了程序化控制变电站的控制系统的选择和部署。通过对比分析,确定选用NS3000S程序化操作变电站控制系统,分析了该系统的结构、功能和性能。讨论了基于该系统的淮河变电站的程序化操作升级方案,研究了各个功能层的具体实现。分析了基于IEEE1588的程序化操作变电站时钟同步网络设计,研究了程序化操作变电站IEEE1588时钟同步系统组网原则,在此基础上提出程序化操作变电站PTP时钟同步冗余结构设计。论文最后针对程序化变电站建设过程中,针对老旧设备与新系统接口不对应问题,设计了一种基于S3C2416处理器的通信转接模块,可以实现CAN接口、RS485接口以及以太网接口之间的转化,同时满足了以太网光纤传输的设计。详细分析了该转接模块的需求分析、总体设计和各部分电路设计。