CN101546922B - 基于一体化设计的变电站智能程控防误闭锁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于一体化设计的智能程控防误闭锁系统，防误主机和监控后台主机合一，测控网络和防误网络合一。测控单元增加监控系统后台可控制的五防闭锁节点，此五防闭锁节点为常开节点，串入操作回路，因此不论遥控控制还是就地操作，只有五防闭锁节点闭合的时候才能操作。在监控系统后台主机上，检查设备五防逻辑完成操作票的模拟预演后，根据形成的操作票序列，后台监控系统自动将当前待操作设备对应的五防闭锁节点闭合，此节点闭合则说明此设备通过了五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁的双重验证。不论在站控层主机遥控，在间隔层进行操作，还是在设备层就地操作，都可保证在全站范围只能对唯一正确设备操作。

Description

基于一体化设计的变电站智能程控防误闭锁系统

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种变电站智能防误闭锁系统。

背景技术

电力系统的误操作，会造成人员伤亡和电力设备的损坏，甚至会导致大面积停电的严重后果。因此，我国电力系统颁布了有关防止5种电力系统恶性误操作事故的“五防”规则要求。

目前，按照“五防”规则要求的微机防误闭锁系统，主要分为两种类型，即离线式微机防误闭锁系统、在线式微机防误闭锁系统。

(1)离线式微机防误闭锁系统：

离线式微机防误闭锁系统是当前现场使用最多的防误系统。离线式微机防误闭锁系统主要由三个部分组成，即：

■防误主机(或五防模拟屏)

■电脑钥匙

■现场锁具

防误主机(或五防模拟屏)从监控系统以通信方式(串口或以太网)获取现场设备位置信息，操作时在防误主机(或五防模拟屏)根据开具的操作票进行模拟预演，预演的过程中检查五防逻辑。然后将模拟预演后的操作步骤传输到电脑钥匙。现场的操作通过电脑钥匙和锁码匹配来完成闭锁锁具的解锁工作。现场操作完成后，将电脑钥匙放回主控室，接到防误主机上进行回传，将刚才操作过的信息传回防误主机。

离线式防误系统由于无需敷设电缆、投资小、覆盖面广、结构简单、可靠性高等优点，得到广泛使用。

离线式微机防误闭锁系统，不能实时取得设备的实际位置。操作期间，防误主机不能在线跟踪操作的执行情况，只有在电脑钥匙回传后，才可以获得相关的操作信息。

由于不能实时获取设备实际位置，“走空程”成了离线式五防面临的最大安全问题。“走空程”是指将本步操作的五防锁打开了，但是没有操作本步设备，此时电脑钥匙还是会认为本步操作完成，继续进行下一步操作。“走空程”会导致误操作。为了防止“走空程”，需要设计式样繁多的固定锁(如位置检测锁)及其安装附件。

(2)传统在线式微机防误闭锁系统：

现有的在线式微机防误闭锁系统主要由三个部分组成，即防误主机、分布式现场总线、遥控闭锁继电器及现场锁具。

其设计目标则是通过分布式现场总线，将防误主机与现场锁具连接起来，由防误主机直接控制锁具的解锁和闭锁操作。同时具备锁具闭锁状态及设备状态的实时采集功能。操作过程完全取消电脑钥匙。

现有的在线式微机防误闭锁系统具有以下优点：具有一次设备状态实时采集功能，防误主机可实时获得现场部分一次设备的状态。防误主机中的一次设备状态可与现场设备实现实时对位。具有锁具闭锁状态实时采集功能，防误主机可实时采集在线式防误锁具的闭锁状态，并可实现对锁具操作情况的跟踪及在线检测等功能。实时跟踪操作状态，有效防止操作中“走空程”的问题。由于五防主机可直接控制现场锁具的解锁、闭锁操作，并可采集设备、锁具状态。防误主机只有在检测到设备状态正确变位后，再开放下一步的操作，可同步解决“走空程”问题。有效的降低操作复杂程度，提高效率。

与离线式微机防误闭锁系统相比，现有的在线式防误闭锁系统具有独特的优点，但从提供完善的防误闭锁解决方案来看，也存在如下问题，从而没有得到广泛应用。

●安装不方便。

需敷设大量的电缆，维护成本高，由于需要建立分布式控制网络、采集设备位置节点及锁具状态节点、远程设备供电等原因，成本增加较大，施工难度增加。因此仅适用于新建变电站，而且在变电站扩建时也会相当麻烦。存在电源问题，五防系统可能会在变电站故障时操作，因此安装分布式现场总线不能就地取得电源，而是要从总控室拉电源，增加了投资和故障点。

●五防系统投资增大。

由于需要在变电站监控网之外，单独配置防误的网络，配置可提供闭锁接点的闭锁装置，会产生较大成本。

●系统设计和实施复杂。

由于增加完全独立的防误网络和相应的遥控闭锁继电器装置，系统设计和实施十分复杂。

发明内容

综合目前五防系统的现状，为解决现有技术中存在的上述问题，本发明设计了基于一体化设计的智能程控防误闭锁系统。该基于一体化设计的智能程控防误闭锁系统具体采用以下技术方案：

基于一体化设计的变电站智能程控防误闭锁系统，该系统包括监控主机、测控单元、监控网络和设备层上的操作回路接线，在变电站监控网络的基础上，将防误闭锁系统集成到变电站的监控系统中，实现变电站的在线防误闭锁功能；其特征在于：

防误主机和监控主机合一：监控主机除实现原有监控系统监视和控制功能外，集成五防和操作票系统功能，并且实现发出程控防误指令的功能；

防误网络和监控网络合一：监控网络除实现原有监控系统监视和控制数据传递功能外，还用于传递程控防误指令；

测控单元：测控单元除实现原有监视和控制功能外，还增加五防闭锁节点，通过监控网络接受监控主机发出的程控防误指令，并根据该程控防误指令完成五防闭锁节点的闭合和断开；

设备层上的操作回路接线：所述设备层包括测控屏和就地操作机构，将五防闭锁节点串入测控屏和就地操作机构的操作回路，实现就地操作满足五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。

本发明具有以下有益效果：

基于一体化设计的变电站智能程控防误闭锁系统，可以实现站控层、间隔层和设备层3层无需电脑钥匙，即可完成防误操作。

1)对于站控层监控后台的遥控操作，每步操作都必须经过后台的五防逻辑判断和操作票顺序判断，还经过测控单元的五防逻辑判断和五防闭锁节点的顺序闭锁，因此能够保证满足五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。

2)对于间隔层测控屏的当地操作，必须经过测控单元的五防逻辑判断和五防闭锁节点的顺序闭锁，因此能够保证满足五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。

3)对于设备层汇控柜的当地操作，由于测控单元的五防闭锁节点串入操作回路，五防闭锁节点的闭合是后台监控在判断完成五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁的前提下完成的，一次汇控柜的当地操作也满足五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。因此在现场操作，只有操作票上当前步骤才能操作，即使走错间隔，由于五防闭锁节点没有闭合，因此不会操作成功不会引发误操作。

本发明发挥监控的网络优势，五防网络与监控网络合一，减少了在线式五防的网络布线和投资。由后台监控系统控制五防闭锁节点，简化了传统在线式五防的二次电缆布线。测控单元内预设了五防规则，与传统在线式五防相比，就地操作也具备五防闭锁功能。

本发明对于变电站后期的改扩建也会带来极大的方便。以往的改扩建，需要监控厂家和五防厂家的技术人员同时到现场进行调试，双方都要修改数据库、图形。实现一体化后，只要修改监控的数据库和图形，五防的数据库和图形也随之改变。

附图说明

图1所示为本发明的智能程控防误闭锁系统架构示意图；

图2所示为本发明的智能程控防误闭锁系统的测控接线示意图；

图3所示为本发明的智能程控防误闭锁系统的监控系统组件结构图；

图4为本发明实现闭锁功能的流程图。

具体实施方式

下面，根据说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示为本发明的智能程控防误闭锁系统架构示意图。

一体化设计的智能程控防误闭锁系统，包括以下组成部分：

●监控系统后台计算机。监控系统后台计算机实现原有监控系统监视和控制功能，此外集成五防和操作票系统功能，并且实现发出程控防误指令的功能。

●监控系统网络。监控系统网络实现原有监控系统监视和控制数据传递功能，此外实现传递程控防误指令的功能。

●测控单元。测控单元实现原有监视和控制功能，此外增加五防闭锁节点，并实现接受程控防误指令，根据此指令完成五防闭锁节点的闭合和断开。

●操作回路接线。本发明需要修改或增加部分测控屏和就地操作机构(汇控柜)的回路接线，以实现就地操作满足五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。

所述的一体化设计指的是防误系统集成到监控系统中，防误主机和监控主机合一，图形数据库均在监控系统内部实现；防误网络和监控网络合一，使系统更加简化。监控和五防闭锁实现图形、数据库的统一，将传统的五防功能，集成在监控软件中，使监控软件具有五防逻辑闭锁、五防操作票功能。监控系统数据库中增加五防相关表(包括一次设备表、二次设备表、设备逻辑表、操作术语表等)，并建立与监控遥信和遥控表的关联；图形系统映射到数据库的遥信和遥控表，通过遥控遥信和五防设备的关联，图形系统也可获取五防数据，实现相关五防功能。通过这个设计，实现监控系统与五防闭锁在图形和数据库的一体化。由于具备五防功能的防误闭锁系统作为监控系统的功能模块，该防误闭锁系统需要的设备位置信息，直接取自监控实时库，避免了传统五防因通信问题或双方数据库不一致引起的闭锁问题，提高了防误闭锁的可靠性和实时性。

所述的智能程控是指在正常的操作过程中，防误闭锁系统提供全程的、实时的五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。在测控单元增加后台监控系统可控制的单独五防闭锁节点，串入设备的控制回路。在操作的时候，只有五防闭锁节点闭合的情况下，操作才能出口。五防闭锁节点默认都是打开的，从而可以保证遥控出口接点抖动不会引发误操作。对于测控单元，不仅要接收正常的遥控令，还要接收后台监控发送的闭锁令和解锁令，来控制五防闭锁节点的打开和闭合。当运行人员根据操作票预演后，系统就有了和操作票对应的操作序列。在每一步操作之前，后台系统在对当前操作步骤进行五防逻辑判断，判断满足后，将相应测控的五防闭锁节点闭合。因此五防闭锁节点闭合就意味着经过了五防逻辑判断和操作票顺序闭锁判断。本步操作完成之后，监控系统判断当步操作完成，将对应的五防闭锁节点断开，并自动将下一步操作对应的五防闭锁节点闭合。

当测控故障无法进行当地监控的遥控操作时，需要进行就地操作。为了满足此要求，在五防闭锁节点并联电编码锁，保留五防电脑钥匙和锁具，当监控网故障，可以用电脑钥匙联通电编码锁(DBMS)，将五防闭锁节点短接，确保操作可以进行。此故障应对方案，保证系统即使出现故障，也能达到传统离线五防的防误水平。

根据图2所示为本发明的智能程控防误闭锁系统的测控接线示意图，将各个五防节点串入对应设备操作回路。对于测控屏的回路接线和就地操作机构(汇控柜)的回路接线也应串入，以确保对于遥控操作、测控屏就地操作和就地操作机构(汇控柜)操作实现强制五防逻辑闭锁和操作顺序闭锁。

图3所示为本发明的智能程控防误闭锁系统的监控系统组件结构图，请发明人根据图3，对图3的内容进行文字说明。

图4为本发明实现闭锁功能的流程图，所示流程，开票、预演，然后进行操作。操作应该分布到变电站的站控层(监控主机)、间隔层(测控单元)和设备层3层，并验证五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁，不满足五防逻辑的不能进行操作，满足五防逻辑的但不是操作票当前操作的也不能操作。在操作之前要开具操作票；然后对开具的操作票进行模拟预演以验证操作票是否满足五防逻辑，经过预演的操作票自然形成了有顺序的操作序列；开始操作后，对于每一步操作先验证是否满足五防逻辑闭锁，满足五防逻辑闭锁后，判断相应的五防闭锁节点是否闭合，如果五防节点闭合，表明满足操作票顺序闭锁，经过这两重验证后才能进行操作；本步操作完成后，下一步操作也要验证五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁，一直到所有操作完成。

以上给出的实施例用以说明本发明和它的实际应用，并且因此使得本领域的技术人员能够做出和使用本发明。但这仅仅是一个较佳的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何一个本专业的技术人员在不偏离本发明技术方案的范围内，依据以上技术和方法作一定的修饰和变更当视为等同变化的等效实施例。

Claims (7)

1.基于一体化设计的变电站智能程控防误闭锁系统，该系统包括监控主机、测控单元、监控网络和设备层上的操作回路接线，在变电站监控网络的基础上，将防误闭锁系统集成到变电站的监控系统中，实现变电站的在线防误闭锁功能；其特征在于：

防误主机和监控主机合一：监控主机除实现原有监控系统监视和控制功能外，集成五防和操作票系统功能，并且实现发出程控防误指令的功能；

防误网络和监控网络合一：监控网络除实现原有监控系统监视和控制数据传递功能外，还用于传递程控防误指令；

测控单元：测控单元除实现原有监视和控制功能外，还增加五防闭锁节点，通过监控网络接受监控主机发出的程控防误指令，并根据该程控防误指令完成五防闭锁节点的闭合和断开；

设备层上的操作回路接线：所述设备层包括测控屏和就地操作机构，将五防闭锁节点串入测控屏和就地操作机构的操作回路，实现就地操作满足五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。

2.根据权利要求1所述的变电站智能程控防误闭锁系统，其特征在于，所述监控系统和所述防误闭锁系统实现图形、数据库的统一：将传统的五防功能集成在监控软件中，使监控软件具有五防逻辑闭锁、五防操作票功能；在监控系统数据库中增加五防相关表，并建立与监控遥信遥控表的关联，通过这种关联关系，监控软件的图形系统也可获取五防数据，实现相关五防功能，其中所述五防相关表包括一次设备表、二次设备表、设备逻辑表、操作术语表。

3.根据权利要求2所述的变电站智能程控防误闭锁系统，其特征在于，防误闭锁系统作为监控系统的功能模块，其需要的设备位置信息，直接取自监控系统数据库，避免了传统五防因通信问题或双方数据库不一致引起的闭锁问题，提高了五防的可靠性和实时性。

4.根据权利要求1所述的变电站智能程控防误闭锁系统，其特征在于，所述防误闭锁系统提供全程的、实时的五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁，在测控单元增加监控主机可控制的单独五防闭锁节点，并将该五防闭锁节点串入设备层的操作控制回路；在操作的时候，只有在五防闭锁节点闭合的情况下，操作才能出口。

5.根据权利要求4所述的变电站智能程控防误闭锁系统，其特征在于，所述五防闭锁节点默认都是打开的，从而可以保证遥控出口接点抖动不会引发误操作；对于测控单元，不仅要接收正常的设备操作遥控指令，还要接收监控主机发送的闭锁令和解锁令， 来控制五防闭锁节点的打开和闭合。

6.根据权利5要求所述的变电站智能程控防误闭锁系统，其特征在于，当运行人员根据操作票预演后，所述防误闭锁系统就有了和操作票对应的操作序列，在每一步操作之前，监控主机对当前操作步骤进行五防逻辑判断，判断满足后，将相应测控单元的五防闭锁节点闭合，监控主机判断当前步操作完成之后，将对应的五防闭锁节点断开，并自动将下一步操作对应的五防闭锁节点闭合。

7.根据权利要求1所述的变电站智能程控防误闭锁系统，其特征在于，在所述五防闭锁节点并联电编码锁，保留五防电脑钥匙和锁具，当监控网络故障时，用电脑钥匙联通电编码锁DBMS，将五防闭锁节点短接，确保操作可以进行，达到传统离线五防的防误水平。 

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