CN101813928B - 能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统 - Google Patents

Abstract

一种能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统，属于智能保护技术领域。包括在线监测的硬件和控制处理模块，在线监测的硬件包括电力线通讯接口，脉冲式电磁锁控制电路，设备状态检测电路及控制处理模块，通过双环以太网连接能源系统四台冗余I/O服务器；控制处理模块包括数据采集模块、逻辑计算分析判断模块、数据库存储模块、图像显示模块、权限有效性判断模块、保护闭锁模块、手动挂牌摘牌模块、手动确认模块、手动应急解锁模块、自动解锁模块、图像声音报警模块、历史数据查询模块；控制处理模块都运行在能源系统四台冗余I/O服务器上。优点在于：投资少、可靠直观、故障率低、耗电量少、误差小、标准化程度高、联锁安全可靠、通用性好、传动稳定、精确、效率高。

Description

能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统

技术领域

本发明属于智能保护技术领域，特别是提供了一种能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统，基于变电站自动化通用五防规则、计算机及网络通信技术、设备状态实时传入、智能数字化识别判断、保护闭锁、自动解锁、网络化五防闭锁管理、计算机监测报警系统，适用于一机多站各类电压等级变电站和开关站的各种结线方式断路器、接地刀闸、隔离开关等自动化五防监测、保护及控制。

背景技术

目前传统电气防误主要是建立在二次操作回路上的一种防误功能，一般通过开关的辅助接点联锁来实现。电气闭锁回路是电力系统发展过程中经过不断完善，但回路复杂，间隔多的大变电所实现起来耗费大量电缆，且在运行中存在开关辅助接点不可靠、户外电磁锁机构易损坏等问题，再者其防误功能随二次接线而定，不易增加和修改，不能实现完全的五防。

发明内容

本发明的目的在于提供能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统，克服了现有技术的不足，充分考虑了变电站自动化通用五防规则在一机多站综合调度应用，能够真实的反映多个变电站各种接线方式断路器、接地刀闸、隔离开关五防情况。

本发明基于变电站自动化通用五防规则提供了每个控制设备五防连锁关联控制逻辑，并根据此关联控制逻辑建立了相关控制模块，模块之间相互关联，控制模块相关指示实时反映设备状态，关联控制逻辑智能化系统使整个系统多站五防统一管理，将不可直观观察的整个系统多站五防以直观的平面图形式显示出来，实现实时监测和保护功能

本发明包括在线监测的硬件和控制处理模块，在线监测的硬件包括电力线通讯接口，脉冲式电磁锁控制电路，设备状态检测电路及控制处理模块，通过双环以太网连接能源系统四台冗余I/O服务器；控制处理模块包括数据采集模块、逻辑计算分析判断模块、数据库存储模块、图像显示模块、权限有效性判断模块、保护闭锁模块、手动挂牌摘牌模块、手动确认模块、手动应急解锁模块、自动解锁模块、图像声音报警模块、历史数据查询模块；控制处理模块都运行在能源系统四台冗余I/O服务器上。

逻辑分析判断模块以数据自动采集模块、权限有效性判断模块、数据库存储模块为基础，对各设备五防情况进行实时判断，判断过程如下：

(1)根据权限有效性功能与操作人员进行交互，判断当前系统使用人员五防操作权限；

(2)根据现场检修等实际情况与操作人员进行交互，进行手动挂牌摘牌操作，挂牌并注释，摘牌根据现场实际情况确认注释；

(3)根据各控制设备状态实时传入得到各控制设备合分状态等信息，判断所操作设备当前是否故障状态；

(4)根据与控制设备相关本站设备、控制设备相关站所间设备、本设备当前状态经过后台判断系统，判断保护闭锁或自动解锁；

(5)根据判断设备如果允许操作，可输入相应操作权限密码进行控制操作，特殊情况下可以应急解锁操作。

手动挂牌摘牌操作在逻辑分析判断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对设备现场检修等实际情况进行确认，手动挂牌摘牌过程分为设备现场检修挂牌注释和设备现场检修完毕摘牌两个步骤，设备现场检修完毕确认完成后，才能进行摘牌操作，必须按先后顺序进行；实现过程如下：

(1)人工进行了挂牌操作后，系统自动记录相应挂牌时间并提示挂牌状态及挂牌注释信息，此时对应控制点被锁定，操作被禁止；

(2)人工摘牌操作后，对应控制点设备状态正常显示，并解除对此设备控制功能的锁定。

手动确认模块在数据自动采集模块和权限有效性判断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，手动确认过程分为对影响控制设备的相关五防逻辑分析判断的设备现场动作确认和操作命令下达后操作设备现场动作确认两种，影响控制设备相关五防逻辑分析判断的设备现场动作确认完成后，才能进行按判断结果决定操作与否，必须确保相关数据正常反映现场，操作才能进行；实现过程如下：

(1)当设备现场动作已经发生且一直未被操作员确认，则系统连续报警提示；

(2)在没有手动确认控制设备动作为真实现场反馈之前，先用消音功能消除报警声音，维持30秒不提示声音，超过时间未确认将再次自动激活声音报警提示确认控制设备动作信息。

图像声音报警模块是在数据自动采集模块和逻辑分析判断模块的基础上，对判断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示五防操作者操作注意信息；实现过程如下：

(1)各相关设备以控制设备平面图(一次接线图)和控制设备五防图的形式显示，标出设备状态、挂牌状态，图形包括五防逻辑控制图、间隔图、本站图、各站总全系统示意图；

(2)当和控制设备逻辑相关某设备发生变位动作，则图形闪烁报警(伴有报警声)，同时显示新的逻辑判断结果(动作设备调度编号及位置、变位时间、影响设备、确认信息等)。

历史查询模块是对设备控制及动作发生的时间、手动确认时间等信息进行历史查询，采用不同的查询筛选方式，如按站点位置查询或按时间段查询或状态查询。

全自动智能化系统(该系统是否就是智能五防系统，如果是，请统一用语)分为客户端和后台系统两部分，客户端主要用于将后台计算得到的结果以图形、数据的形式直观的显示给用户；后台系统包括人工智能系统监视报警系统。

本发明的优点在于：投资少、可靠直观、故障率低、耗电量少、误差小、标准化程度高、联锁安全可靠、通用性好、传动稳定、精确、效率高等优点。使用本发明后，将有效防止人为误判断、误操作以及误调度的可能性，提高整个系统设备操作的安全性，并且该五防系统可通过整个能源供电总系统分析实现站所间联络操作智能五防，减小了安全隐患，减少操作时间，缩短了站间站内送电时间，降低了对操作人员的要求，确保人身及设备安全。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的系统总结构图。

图2为本发明具体实施方式的系统总流程图。

图3为本发明具体实施方式的后台诊断系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

安装在电力开关刀闸上的脉冲式电磁锁控制电路，设备状态检测设备状态等数据送入一级系统，再通过以太网与二级系统通讯，送入数据服务器，本系统自动采集数据服务器中的数据，分别建立数据自动采集模块、逻辑计算分析判断模块、数据库存储模块、图像显示模块、权限有效性判断模块、保护闭锁模块、手动挂牌/摘牌模块、手动确认模块、手动应急解锁模块、自动解锁模块、图像声音报警模块、历史数据查询模块，各模块之间有机结合，实时监测保护，并以数据、图像和声音的形式对五防操作及时进行提示报警，有效避免因误操作造成的危害。系统总体结构如图1示。

1.数据采集模块实现方法如下：通过局域网和通讯机采集现场一次系统设备数据，包括各隔离刀闸断路器接地刀等装置数据，通过远动，采用IEC104通讯，通讯方式采用逢变触发上传，时间周期(30分钟)系统总召。

2.逻辑分析判断模块实现方法如下：在权限有效性判断模块的判断通过后，分析与控制设备相关本站设备、控制设备相关站所间设备、本设备当前状态，为五防逻辑分析判断模块准备完善的基础数据。

4.逻辑分析判断模块以数据自动采集模块、权限有效性判断模块、数据库存储模块为基础，对各设备五防情况进行实时判断，包括各设备五防判断子模块。

5.手动挂牌摘牌操作在逻辑分析判断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对设备现场检修等实际情况进行确认，手动挂牌摘牌过程分为设备现场检修挂牌注释和设备现场检修完毕摘牌两个步骤，设备现场检修完毕确认完成后，才能进行摘牌操作，必须按先后顺序进行。实现方法如下：

(1)人工进行了挂牌操作后，系统自动记录相应挂牌时间并提示挂牌状态及挂牌注释信息，此时对应控制点被锁定，操作被禁止；

(2)人工摘牌操作后，对应控制点设备状态正常显示，并解除对此设备控制功能的锁定。

5.图像声音报警模块是在数据自动采集模块和逻辑分析判断模块的基础上，对判断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示五防操作者操作注意信息。实现方法如下：

(1)各相关设备以控制设备平面图(一次接线图)和控制设备五防图的形式显示，标出设备状态、挂牌状态，图形包括五防逻辑控制图、间隔图、本站图、各站总全系统示意图；

(2)当和控制设备逻辑相关某设备发生变位动作，则图形闪烁报警(伴有报警声)，同时显示新的逻辑判断结果(动作设备调度编号及位置、变位时间、影响设备、确认信息等)。

6.手动确认模块在数据自动采集模块和权限有效性判断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，手动确认过程分为对影响控制设备的相关五防逻辑分析判断的设备现场动作确认和操作命令下达后操作设备现场动作确认两种，影响控制设备相关五防逻辑分析判断的设备现场动作确认完成后，才能进行按判断结果决定操作与否，必须确保相关数据正常反映现场，操作才能进行。具体实现方法如下：

(1)如果设备现场动作已经发生且一直未被操作员确认，则系统连续报警提示；

(2)在没有手动确认控制设备动作为真实现场反馈之前，可以先用消音功能消除报警声音，维持30秒不提示声音。超过时间未确认将再次自动激活声音报警提示确认控制设备动作信息。

7.历史查询模块是对设备控制及动作发生的时间、手动确认时间等信息进行历史查询，可采用不同的查询筛选方式，如按站点位置查询或按时间段查询或状态查询。

8.能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统采用MOSAIC进行开发，以I/O数据库进行数据存储，分为客户端和后台系统两部分，实现无须人工干预的全自动模式。系统的总体流程如图2所示。

(1)客户端系统

包括手动挂牌摘牌模块、手动确认模块、手动应急解锁模块、图像声音报警模块、历史数据查询模块，主要用于将后台诊断结果以图形、数据的形式直观显示给用户并报警，并提供历史查询功能。用户也可与客户端系统进行手动挂牌摘牌、手动确认、手动应急解锁交互操作。

(2)后台诊断系统

如图3所示，后台诊断系统包括数据自动采集模块、逻辑分析判断模块、数据库存储模块、权限有效性判断模块、保护闭锁自动解锁模块，以逻辑分析判断模块为核心，主要功能是实时给定所有设备的五防情况，一旦影响五防逻辑动作，则发出报警提示，实现无须人工干预的全自动模式。

(3)参数设置和数据存储

主要进行各种参数的设置，包括：软件初始化时设备位置、类型、调度编号、关联检测数据、报警方式等的设置；历史诊断结果数据利用I/O数据库进行存储，便于客户端进行提取和查询。

Claims (3)

1.一种能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统，包括在线监测的硬件和控制处理模块，其特征在于：在线监测的硬件包括电力线通讯接口、脉冲式电磁锁控制电路、设备状态检测电路，在线监测的硬件通过双环以太网连接能源系统四台冗余I/O服务器；控制处理模块包括数据自动采集模块、逻辑计算分析判断模块、数据库存储模块、图像显示模块、权限有效性判断模块、保护闭锁模块、手动挂牌摘牌模块、手动确认模块、手动应急解锁模块、自动解锁模块、图像声音报警模块、历史数据查询模块；控制处理模块都运行在能源系统四台冗余I/O服务器上；

逻辑计算分析判断模块以数据自动采集模块、权限有效性判断模块、数据库存储模块为基础，对各设备五防情况进行实时判断，判断过程如下：

(1)根据权限有效性功能与操作人员进行交互，判断当前系统使用人员五防操作权限；

(2)根据现场实际情况与操作人员进行交互，进行手动挂牌摘牌操作，挂牌并注释，摘牌根据现场实际情况确认注释；

(3)根据各控制设备的状态实时传入得到各控制设备合分状态信息，判断各控制设备当前是否为故障状态；

(4)根据与控制设备相关的本站设备当前状态、与控制设备相关的站所间设备当前状态、本控制设备当前状态经过后台判断系统，得到保护闭锁或自动解锁的结果；

(5)根据判断结果，控制设备如果允许操作，需要输入相应操作权限密码进行控制操作；特殊情况下需要应急解锁操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：历史查询模块是对设备的控制及动作发生时间、手动确认时间信息进行历史查询，采用不同的查询筛选方式，查询筛选方式包括按站点位置查询或按时间段查询或状态查询。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：能源系统变电站自动化一机多站智能五防系统分为客户端和后台系统两部分，客户端主要用于将后台计算得到的结果以图形、数据的形式直观的显示给用户；后台系统包括人工智能系统监视报警系统。

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