CN106774228B - 一种中压开关dcs远程可视停送电及诊断系统及操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力控制技术领域，尤其涉及中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统，其包括DCS工作站、DCS交换机以及中压开关控制回路，其特征在于，还包括DCS嵌入式可视系统及诊断系统；所述DCS嵌入式可视系统包括可视系统交换机及多个摄像头；所述诊断系统包括依次电连接的第一DCS控制器、DCS通讯卡件、诊断管理主机、诊断通讯交换机以及现场检测系统；所述现场检测系统包括前端测量主机以及多个前端检测元件；还包括远程控制系统，其包括DCS服务器、第二DCS控制器及DCS I/O卡件，本发明还公开了一种中压开关状态切换操作方法。本发明的有益效果是能在DCS工作站直接看到中压开关控制回路现场操作视频和工作状态，并可对其进行控制，系统组态稳定，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及电力智能控制技术领域，尤其涉及一种中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统，还涉及该系统的操作方法。
背景技术
流程工业CIMS是一个复杂的综合自动化系统，处理的对象是整个企业的全部生产活动，DCS作为一种有效的工具和实现手段，在流程工业CIMS中完成重要的基础控制和实时生产数据采集、动态监控等功能。与管理类计算机相比，DCS能够提供更加可靠的生产过程数据，使CIMS系统所作出的优化决策也更加可靠。
从功能上看，流程工业CIMS中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由DCS实现。从流程工业CIMS的层次结构看，DCS主要担负过程控制和过程优化任务，有些生产调度和生产管理工作也可在DCS上完成。
DCS(分布式控制系统)是目前广泛应用于过程控制的控制系统。如国内DCS主要厂家有：上海新华、南京科远、和利时、国电智深等。国外的CS主要厂家有：Emerson、FOXBORO、ABB、SIEMENS、Honeywell等。
现在国内外DCS设备已经非常成熟，但DCS设备皆采用开关量、模拟量、Profibus、FF、HART等协议形式，形式过于单一，尚无法接入生产现场视频、音频信号的接入；而且存在DCS系统与其他非系统软件兼容性问题，不利于视频、音频软件的开发与使用；此外采用常规视频、音频软件，DCS系统需要开发相应软件接口，影响DCS系统的稳定性，且重新开发软件的难度非常大；为保证整个DCS系统的控制速度，不能够将视频、音频信号通过DCS内部网络传输，在整体网络架构上需要采用万兆以上的交换机，成本较高；另外如不将视频、音频信号集成至DCS系统内，则需要单独操作，无法实现联动；尤其是针对中压开关柜更是如此。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种能在DCS工作站直接看到中压开关控制回路现场操作视频和工作状态，并可对其进行控制的中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统(简称MS-VDCS系统，即Vedio and diagnosing controlsystem of Mediumvoltage switch with embedded)，包括用于终端显示和操作的DCS工作站、DCS交换机以及中压开关控制回路，其特征在于，还包括DCS嵌入式可视系统及诊断系统；
所述DCS嵌入式可视系统包括用于通讯交换信息的可视系统交换机及用于前端采集视频信号的多个摄像头；所述可视系统交换机与所述DCS工作站电连接，多个所述摄像头与所述可视系统交换机分别电连接；
所述摄像头用于采集现场视频信号并通过所述可视系统交换机传输给所述DCS工作站；
所述DCS工作站，DCS工作站、摄像头之间的通讯协议为TCP/IP，视频信号的解析与展示采用CameraViewer.exe可视调用软件。
所述诊断系统包括依次电连接的第一DCS控制器、DCS通讯卡件、诊断管理主机、诊断通讯交换机以及现场检测系统；所述现场检测系统包括前端测量主机以及分别与所述前端测量主机相连接的多个前端检测元件；所述第一DCS控制器通过所述DCS交换机与所述DCS工作站电连接；
所述前端测量元件3-3将所测量中压开关信号实时传输至前端测量主机上；所述DCS通讯卡件将诊断管理主机所计算分析的信息传输至DCS工作站并显示，其协议为IEC41850-MMS；
所述诊断管理主机2-1通过诊断通讯交换机与前端测量主机连接，协议为TCP/IP。
本发明的有益效果是：1、DCS嵌入式可视系统不但利于开发，而且利于DCS系统的稳定性、组态及后期升级，具有优良的可实践性，是未来智能控制系统的发展方向；2、诊断系统容纳了各中压开关的主要状态信息，通过IEC61850MMS规约与DCS系统进行通讯，实现了中压开关的实时诊断分析，如在中压开关老化或性能欠佳时，确保在停送电操作前对中压开关设备进行维护，以致不影响所带负荷段设备的正常运转和操作；3、智能中压开关系统不但利于操作，而且利于现场的安装、调试及后期维护，解决了发电厂中压开关就地手动操作的技术瓶颈。总之，本发明不但利于操作，方便实施，利于现场维护，而且能够在中压开关异常前发现问题，保证良好的安全性能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步、还包括远程控制系统，所述远程控制系统包括DCS服务器、第二DCS控制器及DCS I/O卡件，所述DCS服务器、DCS工作站及所述第二DCS控制器三者通过所述DCS交换机电连接；所述第二DCS控制器通过所述DCS I/O卡件连接现场所述中压开关控制回路，并采集信号和发出指令。
通过在DCS服务器上组态和设置，将其下装至所述DCS工作站和第二DCS控制器，三者通过DCS交换机通讯连接，通讯协议为TCP/IP，第二DCS控制器通过总线背板控制DCS I/O卡件采集信号和发出指令，DCS工作站通过网络控制DCS控制器。
采用上述进一步方案的有益效果是，远程控制逻辑系统的设计不但能够实现快速操作，能够摆脱人为误操作，而且可为操作人与授权人之间建立一种良好可靠的机制，能够实现中压开关不具备操作条件时自动闭锁操作，保证良好的安全性能，解决了现有中压开关远程停送电的技术难题。
进一步、还包括用于隔离防护的可视系统防火墙，所述可视系统防火墙与所述可视系统交换机电连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，防火墙的设置可以保证远程系统与现场强电系统的隔离。
进一步、所述DCS嵌入式可视系统还包括音频设备。
采用上述进一步方案的有益效果是，便于更准确的把握现场情况。
进一步、还设有指纹识别系统、SQL数据库及动作器，并通过硬线开关量方式与所述DCS工作站通过系统卡件连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，在所述MS-VDCS系统内部实现对操作人员的识别，便利了值班人员的操作，而采用指纹识别系统不但完善了授权机制，而且能进一步提高MS-VDCS系统的可靠性。
进一步、所述前端测量元件测量参数包括触臂温度、电缆温度、母线温度、线圈寿命及断路器状态。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过上述参数的采集，可以全面监控现场中压开关控制回路的工作状态。
本发明还公开了一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，包括如上所述的DCS嵌入式远程可视停送电及诊断系统：
所述中压开关由热备用状态转为检修状态操作步骤如下：
(1)操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在所述DCS工作站画面点击要操作的开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
(2)中压开关远方位信号已收到，且中压开关在分位信号已收到，且中压开电流为0A，且中压开关无故障信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操无故障信号未发送，操作人点击申请操作按钮，发送申请操作信号给授权人，反馈信号正确；
(3)授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除隔离开关控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
(4)操作人点击操作按钮，将隔离开关拉至隔离位，操作过程中可以在DCS可视画面监视开关动作过程图像，确认隔离开关已至隔离位，反馈信号正确；
(5)中压开关在分位、隔离位信号已收到、授权信号正确、KKS确认信号正常、监护闭锁信号正确，自动联锁合上接地刀闸，操作过程中可以在DCS可视画面监视接地刀闸动作过程图像，确认接地刀闸已合好，反馈信号正确；
(6)点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确，操作完毕；
中压开关由检修状态转为热备用状态操作步骤如下：
(1)操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在DCS工作站画面点击要操作的开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
(2)中压开关远方位信号已收到，且中压开关在分位、隔离位信号已收到，且中压开电流为0A，且中压开关无故障信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操无故障信号未发送，操作人点击申请操作按钮，发送申请操作信号给授权人，反馈信号正确；
(3)授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除接地刀闸控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
(4)操作人点击操作按钮，分开接地刀闸，操作过程中可以在DCS可视画面监视接地刀闸动作过程图像，确认接地刀闸已分开，反馈信号正确；
(5)中压开关在分位信号已收到、接地刀闸分位信号已收到、KKS确认信号正常、授权信号正确、电气闭锁信号正确，自动联锁合上隔离开关，操作过程中可以在DCS可视画面监视隔离开关作过程图像，确认隔离开关已合好，反馈信号正确；
(6)点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确；操作完毕。
采用上述操作方法的有益效果是，通过上述联锁及闭锁信号，可以科学可靠的避免不安全操作，有效降低人为判断的风险；
实现安全工作规程中对操作中压电气开关的要求，有效实现了两位操作人员相互监督和校核的功能。
将中压电气开关的停送电操作由就地操作转换为远方操作，极大地降低了操作人员的安全风险；
有效的解决了人员误操作、走错间隔等问题；
提高了中压开关设备的科学操作率，延长了中压开关设备寿命。
附图说明
图1为本发明的中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统示意图；
图2为本发明的中压开关由热备用状态转为检修状态操作逻辑框图；
图3为本发明的中压开关由检修状态转为热备用状态操作逻辑框图；
图4为本发明远程控制逻辑方案的电气控制原理图；
图中，1-1、DCS服务器；1-2、DCS工作站；1-3、DCS交换机；1-41、第一DCS控制器；1-42、第二DCS控制器；1-5、DCS通讯卡件；1-6、DCS I/O卡件；2-1、诊断管理主机；2-2、诊断通讯交换机；3-1、中压开关控制回路；3-2、前端测量主机；3-3、前端测量元件；4-1、可视系统交换机；4-2、可视系统防火墙；4-3、摄像头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1～图4所示，一种中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统(简称MS-VDCS系统)，包括用于终端显示和操作的DCS工作站、DCS交换机以及中压开关控制回路，还包括DCS嵌入式可视系统及诊断系统；
所述DCS嵌入式可视系统包括用于通讯交换信息的可视系统交换机4-1及用于前端采集视频信号的多个摄像头4-3；所述可视系统交换机4-1与所述DCS工作站1-2电连接，多个所述摄像头4-3与所述可视系统交换机4-1分别电连接；
所述摄像头4-3用于采集现场视频信号并通过所述可视系统交换机4-1传输给所述DCS工作站1-2；
所述DCS工作站1-2，DCS工作站1-2、摄像头4-3之间的通讯协议为TCP/IP，视频信号的解析与展示采用CameraViewer.exe可视调用软件。
所述诊断系统包括依次电连接的第一DCS控制器1-4、DCS通讯卡件1-5、诊断管理主机2-1、诊断通讯交换机2-2以及现场检测系统；所述现场检测系统包括前端测量主机3-2以及分别与所述前端测量主机3-2相连接的多个前端检测元件3-3；所述第一DCS控制器1-4通过所述DCS交换机1-3与所述DCS工作站1-2电连接；
所述前端测量元件3-3将所测量的中压开关状态信号实时传输至前端测量主机3-2上；所述DCS通讯卡件1-5将诊断管理主机2-1所计算分析的信息传输至DCS工作站1-2并显示，其协议为IEC41850-MMS；
所述诊断管理主机2-1通过诊断通讯交换机2-2与前端测量主机3-2连接，协议为TCP/IP。
还包括远程控制系统，所述远程控制系统包括DCS服务器1-1、第二DCS控制器及DCS I/O卡件1-6，所述DCS服务器1-1、DCS工作站1-2及所述第二DCS控制器三者通过所述DCS交换机1-3电连接；所述第二DCS控制器通过所述DCS I/O卡件1-6连接现场所述中压开关控制回路，并采集信号和发出指令。
还包括用于隔离防护的可视系统防火墙4-2，所述可视系统防火墙4-2与所述可视系统交换机4-1电连接。
所述DCS嵌入式可视系统还包括音频设备。
还设有指纹识别系统、SQL数据库及动作器，并通过硬线开关量方式与所述DCS工作站通过系统卡件连接。
所述前端测量元件测量参数包括触臂温度、电缆温度、母线温度、线圈寿命及断路器状态。
本发明还公开了一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，包括如上所述的DCS嵌入式远程可视停送电及诊断系统：
如图2所示，所述中压开关由热备用状态转为检修状态操作步骤如下：
(1)操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在所述DCS工作站1-2画面点击要操作的开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
(2)中压开关远方位信号已收到，且中压开关在分位信号已收到，且中压开电流为0A，且中压开关无故障信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操无故障信号未发送，操作人点击申请操作按钮，发送申请操作信号给授权人，反馈信号正确；
(3)授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除隔离开关控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
(4)操作人点击操作按钮，将隔离开关拉至隔离位，操作过程中可以在DCS可视画面监视开关动作过程图像，确认隔离开关已至隔离位，反馈信号正确；
(5)中压开关在分位、隔离位信号已收到、授权信号正确、KKS确认信号正常、监护闭锁信号正确，自动联锁合上接地刀闸，操作过程中可以在DCS可视画面监视接地刀闸动作过程图像，确认接地刀闸已合好，反馈信号正确；
(6)点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确，操作完毕；
如图3所示，中压开关由检修状态转为热备用状态操作步骤如下：
(1)操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在DCS工作站1-2画面点击要操作的开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
(2)中压开关远方位信号已收到，且中压开关在分位、隔离位信号已收到，且中压开电流为0A，且中压开关无故障信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操无故障信号未发送，操作人点击申请操作按钮，发送申请操作信号给授权人，反馈信号正确；
(3)授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除接地刀闸控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
(4)操作人点击操作按钮，分开接地刀闸，操作过程中可以在DCS可视画面监视接地刀闸动作过程图像，确认接地刀闸已分开，反馈信号正确；
(5)中压开关在分位信号已收到、接地刀闸分位信号已收到、KKS确认信号正常、授权信号正确、电气闭锁信号正确，自动联锁合上隔离开关，操作过程中可以在DCS可视画面监视隔离开关作过程图像，确认隔离开关已合好，反馈信号正确；
(6)点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确；操作完毕。
所述中压开关和接地刀闸的操作流程具有中停功能，以便于紧急情况下的人工干预。
所述MS-VDCS系统对中压开关或地刀进行位置操作时，DCS工作站1-2发送对应调用指令给DCS嵌入式可视系统，DCS嵌入式可视系统自动调出对应摄像头4-3采集的视频画面并送至DCS工作站1-2，DCS工作站1-2画面显示出对应中压开关或地刀的实时视频画面，操作完成后可关闭相应画面并断开DCS与DCS嵌入式可视系统的连接。
本系统可工作于巡视模式：当操作人员需要对各段中压开关进行巡视时，在DCS工作站1-2上打开MS-VDCS巡视画面(全厂中压配电柜视频巡视按钮画面)，点击任意一个中压开关，可调取出对应中压开关柜的实时可视画面、触臂温度、电缆温度、母线温度、线圈寿命、断路器特性等信息。
所述MS-VDCS系统对DCS系统控制网络无任何影响，通过在DCS工作站1-2安装第三块网卡(采用100/1000Mbps类型)，第三块网卡IP地址配置独立子网(与DCS系控制网络IP区分)，以保证DCS控制网络安全，所有DCS嵌入式可视系统内的设备均设置静态局域网IP地址。
如图4所示，DCS控制接入了中压开关控制回路，分别为隔离开关程控分闸和接地开关程控分闸回路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，包括中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统：
所述中压开关DCS远程可视停送电及诊断系统，包括用于终端显示和操作的DCS工作站(1-2)、DCS交换机(1-3)以及中压开关控制回路(3-1)，还包括DCS嵌入式可视系统及诊断系统；
所述DCS嵌入式可视系统包括用于通讯交换信息的可视系统交换机(4-1)及用于前端采集视频信号的多个摄像头(4-3)；所述可视系统交换机(4-1)与所述DCS工作站(1-2)电连接，多个所述摄像头(4-3)与所述可视系统交换机(4-1)分别电连接；
所述摄像头(4-3)用于采集现场视频信号并通过所述可视系统交换机(4-1)传输给所述DCS工作站(1-2)；
所述诊断系统包括依次电连接的第一DCS控制器(1-41)、DCS通讯卡件(1-5)、诊断管理主机(2-1)、诊断通讯交换机(2-2)以及现场检测系统；所述现场检测系统包括前端测量主机(3-2)以及分别与所述前端测量主机(3-2)相连接的多个前端测量元件(3-3)；所述第一DCS控制器(1-41)通过所述DCS交换机(1-3)与所述DCS工作站(1-2)电连接；
所述前端测量元件(3-3)将所测量中压开关信号实时传输至前端测量主机(3-2)上；所述DCS通讯卡件(1-5)将诊断管理主机(2-1)所计算分析的信息传输至DCS工作站(1-2)并显示；
所述中压开关由热备用状态转为检修状态操作步骤如下：
(1)操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在所述DCS工作站(1-2)画面点击要操作的开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
(2)中压开关远方位信号已收到，且中压开关在分位信号已收到，且中压开电流为0A，且中压开关无故障信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操无故障信号未发送，操作人点击申请操作按钮，发送申请操作信号给授权人，反馈信号正确；
(3)授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除隔离开关控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
(4)操作人点击操作按钮，将隔离开关拉至隔离位，操作过程中在DCS可视画面监视开关动作过程图像，确认隔离开关已至隔离位，反馈信号正确；
(5)中压开关在分位、隔离位信号已收到、授权信号正确、KKS确认信号正常、监护闭锁信号正确，自动联锁合上接地刀闸，操作过程中在DCS可视画面监视接地刀闸动作过程图像，确认接地刀闸已合好，反馈信号正确；
(6)点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确，操作完毕；
中压开关由检修状态转为热备用状态操作步骤如下：
(1)操作人输入隔离开关操作用户名、密码，在DCS工作站(1-2)画面点击要操作的开关，弹出要操作开关的KKS编码确认模块，确认信号需发送；
(2)中压开关远方位信号已收到，且中压开关在分位、隔离位信号已收到，且中压开电流为0A，且中压开关无故障信号，且中压开关事故按钮信号未发送，且电操无故障信号未发送，操作人点击申请操作按钮，发送申请操作信号给授权人，反馈信号正确；
(3)授权人输入隔离开关授权用户名、密码，正确后发送授权操作信号，解除接地刀闸控制回路电气闭锁信号，反馈信号正确；
(4)操作人点击操作按钮，分开接地刀闸，操作过程中在DCS可视画面监视接地刀闸动作过程图像，确认接地刀闸已分开，反馈信号正确；
(5)中压开关在分位信号已收到、接地刀闸分位信号已收到、KKS确认信号正常、授权信号正确、电气闭锁信号正确，自动联锁合上隔离开关，操作过程中在DCS可视画面监视隔离开关作过程图像，确认隔离开关已合好，反馈信号正确；
(6)点击复归按钮，授权闭锁信号、KKS确认信号和申请操作信号均立即恢复至闭锁位置，反馈信号正确；操作完毕。
2.根据权利要求1所述的一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，还包括远程控制系统，所述远程控制系统包括DCS服务器(1-1)、第二DCS控制器及DCS I/O卡件(1-6)，所述DCS服务器(1-1)、DCS工作站(1-2)及所述第二DCS控制器(1-42)三者通过所述DCS交换机(1-3)电连接；所述第二DCS控制器(1-42)通过所述DCS I/O卡件(1-6)连接现场所述中压开关控制回路，并采集信号和发出指令。
3.根据权利要求1所述的一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，还包括用于隔离防护的可视系统防火墙(4-2)，所述可视系统防火墙(4-2)与所述可视系统交换机(4-1)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，所述DCS嵌入式可视系统还包括音频设备。
5.根据权利要求1所述的一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，还设有指纹识别系统、SQL数据库及动作器，并通过硬线开关量方式与所述DCS工作站通过系统卡件连接。
6.根据权利要求1所述的一种中压开关状态切换操作方法，其特征在于，所述前端测量元件测量参数包括触臂温度、电缆温度、母线温度、线圈寿命及断路器状态。
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