CN101692585B - 变电站自动化系统的防误闭锁系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：包括编程系统：用于提供对整个工程的管理、资源配置和编辑调试功能，其运行在操作系统中；运行系统：通过解释编程系统生成的目标代码，完成输入处理、程序执行、输出处理任务，其运行在上位机的监控系统、通信管理单元或测控装置中，所述编程系统和运行系统通过通信接口进行数据交互。本发明提高了变电站自动化系统的逻辑规则库的编程效率，降低了后续维护管理的难度，方便了防误逻辑规则的查看维护修改；在提高了变电站的防误逻辑规则的可维护性的同时，进一步增强了可靠性。

Description

变电站自动化系统的防误闭锁系统
技术领域
本发明涉及一种实现电力系统的变电站自动化系统的防误闭锁系统，属于电力自动化技术领域。
背景技术
防误操作是变电站运行管理的一项重要内容，如果发生误操作，不仅可能使操作人员的人身受到严重伤害，也可能使运行的设备受到严重损坏，并发生进一步的停电事故，从而影响电网的安全运行。我国以法规的形式规定了对电气设备的防误的管理、运行、设计和使用原则。
在变电站综合自动化系统中，为了防止误操作的发生，要求站内系统具备防误闭锁功能，常见的防误闭锁有机械闭锁、电磁闭锁、电气二次防误闭锁与微机防误闭锁。变电站综合自动化系统中的防误闭锁功能是通过软件规则库和现场锁具实现防误闭锁。软件规则库是整个防误闭锁系统的核心部分，目前国内对防误闭锁规则多数采用逆波兰表达式来表达防误闭锁逻辑。
逆波兰表达式也称运算符后缀表达式，它将复杂的表达式转换成为可以依靠简单的操作得到计算结果的表达式。例如(a+b)*(c+d)转换为ab+cd+*。他的优势在于只进行两种简单的操作：入栈、出栈。通过这种简单操作就可以完成任何普通表达式的运算。其运算方式如下：如果当前字符为变量或者为数字，则压栈；如果是运算符，则根据运算符的性质将栈顶的一个或者两个元素弹出做相应运算，结果再入栈；最后当表达式扫描后，栈里的就是结果。逆波兰表达式最大的缺点就是比较繁琐，用它来进行规则的编写、维护需要较高的技术要求。如果闭锁规则出现错误，那将导致严重的后果。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：
1.提供一种变电站自动化系统的防误闭锁系统，在变电站自动化系统上位机系统以及装置中执行变电站防误闭锁功能的实现技术，运行子系统不受操作系统影响，可在任意操作系统上面执行；
2.提供一种变电站自动化系统的防误闭锁系统，可实现简单方便的防误闭锁逻辑规则输入、编辑、管理功能；
3.提供一种变电站自动化系统的防误闭锁系统，解决站内所有防误闭锁逻辑规则统一配置管理问题。通过站控层与间隔层两级防误闭锁，防止误操作的发生，提高运行的安全可靠性，提供方便的运行维护管理手段。
为实现上述发明目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：
一种变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：包括
编程系统：用于提供对整个工程的管理、资源配置和编辑调试功能，根据变电站自动化系统所采集的遥信、遥测等信息，根据“五防”规则，生成符合变电站防误规则的变电站防误闭锁逻辑规则库，并将该逻辑通过语法检查、编译等操作生成针对不同的运行系统的目标代码，编程系统可以运行在包括Windows、Unix在内的操作系统中。
运行系统：通过解释编程系统生成的目标代码，完成输入处理、程序执行、输出处理任务，其可运行在上位机的Windows、Linux、Unix等监控系统中，或通信管理单元及测控装置中，其运行不受环境系统的影响，所述编程系统和运行系统通过通信接口进行数据交互。
前述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：所述编程系统的防误闭锁逻辑规则库采用FBD(Function block diagram，以下简称FBD)逻辑功能块图描述。
前述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：防误闭锁逻辑规则库中的每个FBD功能块的输入参数包括监控系统或装置所采集的各种遥信和遥测，监控系统或装置根据遥信遥测生成的一些实时数据也可以当作输入参数来对待，输出参数包括变电站的遥控和遥调操作。
在编程系统中，通过变量映射来完成通用输入输出(I/O)变量和变电站自动化系统的采集数据的对应，将变电站自动化系统所采集的数字量、模拟量以及虚拟计算量，映射为编程系统可以识别的变量。变电站维护人员在运用FBD编程语言进行逻辑编辑和调试时，可以使用变电站的习惯操作术语来完成，以防止误操作的发生。
前述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：所述编程系统中，将防误闭锁逻辑规则的功能块图抽象成AOV(Activity On Vertex Network，以下简称AOV)图，然后依照拓扑排序算法和合法性检查将功能块图编译生成运行子系统的运行解释代码。
防误闭锁逻辑规则具体的编译过程为：
1)验证各个FBD元素的输入输出参数是否合法，所确定的测点是否正确；
2)如果第一遍扫描验证正确后，将FBD逻辑功能块图抽象成有向图(AOV图)，同时，在一条防误闭锁规则内，只允许最多一个字图，由编译模块对有向图进行遍历，确定各个FBD功能块的先后顺序，按照执行顺序编译保存成各个相关的指令代码。
前述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：所述编程系统中，全站的防误闭锁逻辑规则只输入一次，由后台监控系统自动生成后台监控、远动通信服务器及各间隔设备防误逻辑规则库，通过网络或者现场总线直接下载到各设备，实现全站防误逻辑的统一配置管理。
前述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：所述运行系统包括
输入扫查模块：用于信息数据的初步预处理，包括对从变电站自动化系统采集的遥信、遥测等信息以及综合计算量，虚拟量等进行数据的有效性检查，然后置于内存池中；
逻辑解释模块：根据前述的编程系统编译生成的逻辑功能块的执行优先级解释执行功能块图，其每个功能块的输入参数测值由上述的内存池中获取，执行结果也暂存于内存池中；
输出控制模块：根据前述的逻辑执行结果内存池，进行输出数据合法检查，然后根据此输出数据判断变电站操作是否允许其操作，如果不允许操作，则给出不允许操作的原因。
本发明的有益效果是：本发明解决了传统防误闭锁规则库采用逆波兰表达式进行描述容易出错的问题，提高了逻辑规则库的编程效率，降低了后续维护管理的难度，方便了防误逻辑规则的查看维护修改；在提高了变电站的防误逻辑规则的可维护性的同时，进一步增强了可靠性，符合控制系统开放性和标准化的要求。同时，变电站间隔层、站控层各模块采用全局的防误闭锁逻辑规则库，减少了系统的维护量，从而增加系统可靠性。另外由于提供统一的防误闭锁逻辑配置管理，保证了全站的防误闭锁逻辑规则一致性。
附图说明
图1为某隔离开关防误闭锁规则FBD逻辑图；
图2为FBD逻辑执行过程示意图；
图3为防误闭锁规则编译过程示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明作具体的介绍：
在本发明分为2个模块：一是防误闭锁规则库的编程系统，另外一个防误闭锁运行系统。
1.防误闭锁规则库的编程系统
目前变电站自动化技术的发展，面向间隔、面向对象设计的分层分布式结构模式的自动化系统成为主流。IEC 61850标准将变电站自动化系统在逻辑结构上分为三个层次，分别为“过程层”、“间隔层”、“站控层”，变电站自动化系统就是在不同的层面完成其相应的功能，本发明采用站控层集中防误闭锁和间隔层分散防误闭锁相结合的方式，全站系统采用两级防误闭锁体系，防误闭锁规则库的编程系统对全站防误闭锁逻辑规则进行统一配置管理。
全站所有的逻辑规则库都是采用FBD逻辑功能块图进行编程，编程系统部分提供对整个工程的管理，资源配置和编辑调试功能，在一体化防误闭锁系统中，主要是指根据变电站自动化系统所采集的遥信、遥测等信息，根据“五防”规则，生成符合变电站防误规则的变电站防误闭锁逻辑规则库，并将该逻辑通过语法检查、编译等操作生成针对不同的运行系统的目标代码。
2.防误闭锁运行系统
考虑到安全性，变电站的控制模式一般采用“调度发令执行”模式(人工执行方式)。根据变电站控制的防误要求，通过对变电站拓扑结构的分析，对于变电站的每一步操作都可以得到该操作的闭锁遥测、遥信信息，如线路拉开刀闸必须判断线路的断路器是否已经断开等。变电站控制操作的每一个步骤都必须满足防误闭锁的逻辑才能运行。根据前述编程系统每一个闭锁逻辑，通过自动化系统在现场采集到的遥测、遥信基础上，将生成开关(刀闸)的目标状态并调用推理机，以后操作中，程序对当前和操作后的状态进行判断，检查是否与误操作规则相符，如果不符，报警并发出闭锁信号，直至操作正确为止，然后根据该步操作后的状态进行网络的回溯修改，再进入下一个开关(刀闸)的操作，重复此过程直至开关(刀闸)状态与目标相符为止。这样，可以保证设备操作顺利、安全地进行，防止误操作。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术设计方法，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：包括
编程系统：用于提供对整个工程的管理、资源配置和编辑调试功能，根据变电站自动化系统所采集的遥信、遥测信息，根据“五防”规则，生成符合变电站防误规则的变电站防误闭锁逻辑规则库，并将该逻辑通过语法检查、编译操作生成针对不同的运行系统的目标代码，编程系统运行在操作系统中；
运行系统：通过解释编程系统生成的目标代码，完成输入处理、程序执行、输出处理任务，其运行在上位机的监控系统、通信管理单元或测控装置中，所述编程系统和运行系统通过通信接口进行数据交互；
所述编程系统的防误闭锁逻辑规则库采用FBD逻辑功能块图描述，防误闭锁逻辑规则库中的每个FBD逻辑功能块的输入参数包括监控系统或装置所采集的各种遥信和遥测，监控系统或装置根据遥信遥测生成的一些实时数据也作为输入参数，输出参数包括变电站的遥控和遥调操作，所述编程系统中，将防误闭锁逻辑规则的逻辑功能块图抽象成有向图，然后依照拓扑排序算法和合法性检查将逻辑功能块图编译生成运行系统的运行解释代码。
2.根据权利要求1所述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：在编程系统中，通过变量映射来完成通用输入输出变量和变电站自动化系统的采集数据的对应，将变电站自动化系统所采集的数字量、模拟量以及虚拟计算量映射为编程系统可以识别的变量。
3.根据权利要求1或2所述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：所述编程系统中，全站的防误闭锁逻辑规则只输入一次，由后台监控系统自动生成后台监控、远动通信服务器及各间隔设备防误逻辑规则库。
4.根据权利要求1所述的变电站自动化系统的防误闭锁系统，其特征在于：所述运行系统包括
输入扫查模块：用于信息数据的初步预处理，包括对从变电站自动化系统采集的遥信、遥测信息以及综合计算量、虚拟量进行数据的有效性检查，然后置于内存池中；
逻辑解释模块：根据前述的编程系统编译生成的逻辑功能块的执行优先级解释执行逻辑功能块图，每个逻辑功能块的输入参数测值由上述的内存池中获取，执行结果也暂存于内存池中；
输出控制模块：根据前述的逻辑执行结果内存池，进行输出数据合法检查，然后根据此输出数据判断变电站操作是否允许其操作，如果不允许操作，则给出不允许操作的原因。
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