CN108321930B - 一种顺序控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种顺序控制系统及方法，该系统包括监控服务器，还包括顺控操作检查装置，用于接收监控服务器发送的顺控操作指令，顺控操作指令包含有至少一条单步执行的操作票信息，且顺控操作检查装置将顺控操作指令分解成若干条单步执行的操作票信息；防误主机，用于接收顺控操作检查装置发送的操作票信息，对每一条操作票信息进行逻辑检查操作，并且将逻辑检查的结果反馈至顺控操作检查装置；顺控操作检查装置接收逻辑检查结果后发送至监控服务器，监控服务器向被操控设备发送顺控操作指令。该方法是应用上述顺序控制系统实现的方法。本发明可以在不改动现有防误系统的情况下实现顺序控制的操作，对变电站等需要改造的场所影响较小。

Description

一种顺序控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统防误操作领域，尤其是一种实现顺序控制的系统以及应用这种系统实现的顺序控制的方法。

背景技术

我国的电力系统包括发电系统与供电系统，发电系统主要是发电站发电，利用煤炭、水能、风能等能源等发电，供电系统将发电系统输出的电能输送给用户，因此供电系统主要包括变电站、输电线路等配电网络。

以配电网的配电柜为例，现在的配电网络通常设有各种配电柜，配电柜内设有各种开关，操作人员通过对各种开关进行操作实现供电线路的通电与断电，并在供电线路与开关断电后，对供电线路与各种开关的检修工作。由于配电网络的各种开关数量繁多，且对多个开关的操作顺序都有严格的要求，一旦操作顺序出错，往往导致严重的安全事故。当然，在电力行业的其他应用场合中，诸如变电站、发电厂等，也需要对各种电气设备进行分闸、合闸的操作。

为了确保检修人员正确地按顺序操作多个开关，通常在电气设备上安装防误机械锁具，并使用智能钥匙顺序地开启防误机械锁具，并使用防误操作系统对锁具的开锁、闭锁进行管理。图1所示的是目前常见的防误操作系统，包括电力监控设备10、防误主机11、通信系统12以及智能钥匙13、遥控设备14，还设有智能锁具16，其中，智能锁具16通常是设置有RFID芯片的锁具。

对设备进行检修时，首先由防误主机11获取电力监控设备10的运行数据，并且生成对多个智能锁具16进行开闭的操作顺序信息，防误主机11将操作顺序的信息通过通信系统12发送至智能钥匙13。智能钥匙13内设有存储器，存储所接收的操作顺序的信息。检修人员使用智能钥匙13按照预定的顺序开启、闭合智能锁具16，并对相应的电气设备进行操作。

然而，现有的防误主机11是将每一条操作票的信息发送至智能钥匙13，智能钥匙每次只能执行单步的操作，也就是现有的方案中，被操控的设备的操作指令，如断路器、隔离开关的合闸、分闸指令都是每一条单独发送并且单独执行的。

随着变电站智能化技术的发展，电力行业开始使用遥控方式执行分合闸的操作，例如，在变电站实现遥控操作，即通过变电站自动化系统、调度自动化系统、变电站集控系统等，下发控制指令，在远程操作变电站现场的设备的操作，比如控制设备的合、分等。而国家电网公司在企业标准《智能变电站顺序控制技术导则》中，提出了对被控设备的顺序控制的要求，即发出整批指令，由系统根据设备状态信息变化情况判断每步操作是否到位，确认到位后自动执行下一指令，直至执行完所有指令。

因此，根据顺序操作的要求，监控服务器每次将发送整批指令到被控设备，如隔离开关、断路器等，而顺序控制可以分为集中式顺序控制以及集中分布结合式顺序控制。其中，集中式顺序控制的流程如图2所示，作为客户端的顺控指令发起端向作为执行端的监控服务器等发出一整批指令，执行端需要顺序的执行所接收到的指令。当然，执行端在执行指令前，需要执行身份验证、确认命令接收等操作，并且在执行指令后，需要及时向客户端反馈执行的状态，如断路器是否正确的执行指令并处于断开状态等。从图2可见，执行端执行顺控操作指令时，实际上是分别执行每一条操作票的信息，并且需要在执行每一步以后，均需要向客户端反馈状态信息。

图3是集中分布结合式顺序控制的流程，客户端将一整批指令发送至执行端后，执行端需要判断顺控指令是单间隔操作指令还是跨间隔操作指令，如果是单间隔操作指令，则由间隔测控设备进行执行，如果是跨间隔操作指令，则图2的集中式执行。

然而，不论是以哪种方式实现顺控操作，都需要对变电站原有的监控系统进行改造，例如对变电站自动化系统、调控一体化系统、变电站集控系统等进行改造，还需要对现有的微机型防误电气误操作系统进行改造，由于改造的工作量很大，且需要改造的系统较多，因而对变电站的运行影响也很大，不但现有花费大量的时间与费用进行改造，而且在改造期间，还可能对变电站原有的监控系统造成影响，甚至影响变电站的安全运行。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够满足顺序控制要求且降低改造成本的顺序控制系统。

本发明的另一目的是提供一种应用现有的防误主机实现的顺序控制方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种顺序控制系统包括监控服务器，还包括顺控操作检查装置，用于接收监控服务器发送的顺控操作指令，顺控操作指令包含有至少一条单步执行的操作票信息，且顺控操作检查装置将顺控操作指令分解成若干条单步执行的操作票信息；防误主机，用于接收顺控操作检查装置发送的多条操作票信息，对每一条操作票信息进行逻辑检查操作，并且将逻辑检查的结果反馈至顺控操作检查装置；顺控操作检查装置接收顺控操作指令的防误逻辑检查结果后发送至监控服务器，监控服务器在判断顺控操作指令的防误逻辑检查结果为正常后，向被操控设备发送顺控操作指令。

由上述方案可见，顺序操作系统使用监控服务器向顺控操作检查装置发送顺控操作指令，而顺控操作检查装置将顺控操作指令分解成一条或者多条可以单独执行的操作票信息以后，发送至防误主机，由防误主机执行逻辑校验的工作。这样，可以利用现有的防误主机执行逻辑判断，对现有的防误系统进行改造时，仅仅需要设置一个顺控指令检查装置即可，大大减小改造的工作量，也减小对变电站的影响。

一个优选的方案是，该顺序控制系统还包括视频监控主机，用于接收多个视频监控设备发送的图像数据，并且将所接收的图像数据发送至顺控操作检查装置，顺控操作检查装置向监控服务器发送所接收的图像数据。

由此可见，通过视频监控设备获取被操控设备的状态，可以方便的识别出被操控设备是否正确执行每一步的操作，从而为监控被操控设备提供视频图像数据，确保监控的顺利执行。

进一步的方案是，监控服务器接收图像数据后，根据图像数据判断被操控设备是否正确执行顺控操作指令。

可见，监控服务器可以通过对图像数据的识别来确定被操控设备的状态，进而确定被操控设备是否正确执行顺控指令，为监控每一步操作提供原始数据。

更进一步的方案是，顺控操作检查装置确定顺控操作指令的逻辑正确以后，记录顺控操作指令中每一条操作票信息的执行信息。

这样，通过顺控操作检查装置记录每一条操作票的执行信息，如被操控设备应该在什么时间执行什么动作，通过记录每一条操作票的信息，可以方便后续的追溯工作，一旦发生异常或者事故，可以快速的确定哪一步操作出错。

为实现上述的另一目的，本发明提供的顺序控制方法包括监控服务器向顺控操作检查装置发送顺控操作指令，顺控操作指令包含有至少一条单步执行的操作票信息；顺控操作检查装置接收顺控操作指令后，将顺控操作指令分解成若干条单步执行的操作票信息，并将每一条操作票信息发送至防误主机；防误主机接收操作票信息，对每一条操作票信息进行逻辑检查操作，并且将逻辑检查的结果反馈至顺控操作检查装置；顺控操作检查装置接收顺控操作指令的防误逻辑检查结果后发送至监控服务器，监控服务器在判断顺控操作指令的防误逻辑检查结果为正常后，向被操控设备发送顺控操作指令，并接收被操控设备的执行反馈信息。

由上述方案可见，在监控服务器向顺控操作检查装置发送顺控操作指令，由顺控操作检查装置将顺控操作指令分解成一条或者多条操作票信息以后并发送至防误主机，由防误主机执行逻辑校验的工作。这样，可以利用现有的防误主机执行逻辑判断，对现有的防误系统进行改造时，仅仅需要设置一个顺控指令检查装置，并且设置顺控指令检查装置与监控服务器、防误主机之间的接口即可，大大减小改造的工作量，也减小对变电站的影响。

优选的方案是，监控服务器向被操控设备发送顺控操作指令后，顺控操作检查装置调取视频监控主机所接收的多个视频监控设备发送的图像数据，并且将所接收的图像数据发送至顺控操作检查装置，顺控操作检查装置向监控服务器发送所接收的图像数据。

由此可见，通过视频监控设备获取被操控设备的状态，可以方便的识别出被操控设备是否正确执行每一步的操作，满足顺序控制的工作要求，并且能够及时发现可能引起事故的故障点。

附图说明

图1是现有微机防误操作系统的结构框图。

图2是现有集中式顺控操作的流程图。

图3是现有集中分布结合式顺控操作的流程图。

图4是本发明顺序控制系统实施例的结构框图。

图5是本发明顺序控制方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明应用在电力系统五防系统中，尤其是应用在变电站、发电厂等使用顺序控制系统的场合中。

顺序控制系统实施例：

参见图4，本实施例的顺序控制系统包括监控系统，例如设置在变电站的监控系统或者集中控制监控系统、调度监控系统等，监控系统包括监控服务器20、监控主机21以及打印机22，监控系统与顺控操作检查装置25连接并且进行数据交互。顺序控制系统还包括防误操作系统，防误操作系统包括防误主机31、智能钥匙35以及智能锁具36，另外，顺序控制系统还包括视频监控系统，本实施例的视频监控系统包括视频监控主机32、交换机33以及视频监控设备34。

监控服务器20接收客户端发出的顺控操作指令，所接收的顺控操作指令包含有一条或者多条操作票的信息，监控服务器20需要将所接收的顺控操作指令进行预演，也就是需要确定这些操作指令中每一步操作都符合防误逻辑的要求，以避免防误逻辑出错而导致被操控设备的错误动作。监控服务器20可以与监控主机21进行数据交互，例如将顺控操作指令发送至监控主机21，通过监控主机21显示顺控操作指令，并且可以将每一步操作的结果及时显示在监控主机21上，以便于监控人员及时了解每一步的执行状态。

监控服务器20可以向被操控设备，如断路器、隔离开关等发送顺控操作指令，当然，监控服务器20每次只执行一步操作，也就是每次只执行一条单步执行的操作票。另外，每一条的操作信息可以通过打印机22打印出来以便于资料存档，也方便日后查阅相关信息。

顺控操作检查装置25与监控服务器20、防误主机31以及视频监控主机32进行通信并且进行数据交互，具体的，顺控操作检查装置25为一台具有运算能力的计算机，并且设置有与监控服务器20连接的接口，从监控服务器20接收顺控操作指令，所接收的顺控操作指令包含有一条或者多条操作票的信息。因此，顺控操作检查装置25需要设置与监控服务器20进行数据交互的接口。顺控操作检查装置25需要将顺控操作指令分解成若干条操作票信息，也就是将一批指令中的每一条指令单独的分离出来，并且将操作票信息发送至防误主机31。需要说明的是，顺控操作检查装置25每次只发送一条操作票信息至防误主机31。

因此，顺控操作检查装置25还需要设置与防误主机31通信的接口，顺控操作检查装置25将分解后的每一条操作票信息发送至防误主机31。本实施例中，防误主机31为现有的防误主机，因此具有电网的结构参数和拓扑参数，并从可以电力监控设备中获取电网实时的运行数据，包括各个刀闸的合闸、分闸的信息、挂牌信息等，还可以获取电网运行的电压、电流、功率等信息。获取开关变位的遥控信息、设备运行异常的状态信息、设备挂牌（例如接地、检修、故障、保电运行等）的状态信息，以及电压、电流、功率等遥测信息。

另外，防误主机31还可以存储有防误操作时各个刀闸的分合闸顺序，也就是操作逻辑规则，从而可以对每一条操作票的防误逻辑进行校验。例如，防误主机31如果获取某一断路器处于断开状态，并且该断路器对应的线路上正在执行检修工作，则如果此时操作票的信息是将该断路器合闸，则防误主机31将判断该操作票的逻辑有误。防误主机31对操作票进行防误逻辑检查可以采用现有的防误逻辑检查规则进行，在此不再赘述。

智能钥匙35为具有数据存储功能、数据读写功能的智能钥匙，通常，智能钥匙35包括一个壳体，在壳体内设置有通信模块，用于与防误主机31进行通信，如防误主机31发送的数据通过通信模块写入到智能钥匙35的存储器中，或者智能钥匙35所存储的数据通过通信模块发送至防误主机31。

智能锁具36是具有存储功能的锁具，例如，智能锁具36可以是机械编码锁、电气编码锁、挂锁或者把手锁、屏柜门锁、防盗门锁等。优选的，智能锁具36具有一个壳体，并且在该壳体内设置存储芯片，如RFID芯片，存储芯片存储有智能锁具36的标识码，即ID码。由于每一把智能锁具36均具有唯一的ID码，因此智能钥匙35通过读取智能锁具30的标识码即可以判断当前的智能锁具36是否需要执行开锁操作的智能锁具。

视频监控设备34可以是摄像机等具有摄像功能的设备，优选的，视频监控设备34设置在被操控设备的近旁，例如设置在断路器、隔离开关等设备的近旁，且视频监控设备34可以实时的拍摄被操控设备的图像，包括视频或者图片等。视频监控设备34将所拍摄的图像数据发送至交换机33，再由交换机33发送至视频监控主机32，视频监控主机32可以将所接收到的图像数据发送至顺控操作检查装置25。因此，顺控操作检查装置25还需要设置一个与视频监控主机32进行通信的接口，用于接收视频监控主机32所发送的图像数据。当然，顺控操作检查装置25接收到图像数据以后，可以对图像进行识别，并判断被操控的设备是否正确执行操作票的指令。

因此，本实施例顺序控制系统中的顺控操作检查装置25主要用于顺序操作时对顺控操作指令的防误检查，应用该顺控操作检查装置25以后，顺序控制系统可以实现顺序控制操作票编辑、全自动的防误逻辑检查、顺控操作票的执行、顺序控制操作过程的实时监督以及顺序控制操作记录和过程追溯的功能。

第一，对于顺序控制过程中顺控操作指令的编辑功能，也就是开具顺控操作的操作票，每一张顺控操作的操作票包含有多条需要单独执行的操作票，也就是包含有多条指令。由于顺序控制系统提供多种开票方式，如在一次接线图进行模拟操作开票、手工输入开票、调用预存的操作票、调用预定义的典型票、调用历史存档操作票等方式，因此可以选择任一种方式生成顺控操作票。顺序控制操作票在编辑完成后，发给变电站的监控服务器20，由监控服务器20执行顺控操作指令。当然，编辑完毕顺控操作的操作票以后，也可以发给其它监控系统，比如集控系统、调控一体化系统等。

第二，由于顺控操作检查装置25能够顺控操作指令分解为单步执行的操作票，并且可以将单步执行的操作票发送至防误主机31，再由防误主机31对单步执行的操作票进行逻辑检查，且将逻辑检查的结果反馈至顺控操作检查装置25。防误主机31在所有的单步执行的操作票都通过逻辑检查后，认为顺控操作指令的逻辑检查通过。只要有任何一个单步操作的操作票的逻辑检查失败，则认为顺控操作指令的逻辑检查失败。

第三，顺控操作指令可以采用全自动执行方式，也可以采用人工干预的单步执行方式。由于现有用于实现顺序控制的监控系统都具有遥控操作功能，而本实施例的顺控操作检查装置25把顺控操作指令分解为单步执行的操作票以后，先发送给防误主机31进行防误逻辑检查，并且在逻辑检查通过后再发送给监控服务器20，由监控服务器20分别发送至对应的被操控设备，由此进行单步执行的操作票的执行。

第四，由于采用视频监控系统，例如在本操控设备的近旁设置了摄像机等视频监控设备34，可以实时拍摄、上传被操控设备的图像数据，观察被操控设备外在的状态指示情况。这样，在监控服务器20发送单步执行的操作票以后，可以调用视频监控系统的图像数据，显示当前被操控设备的图像，观察单步执行的操作票的执行情况。此外，还可以通过自动的图像识别技术，判断当前单步执行的操作票是否成功执行。

第五，可以实现顺序控制操作记录和过程追溯功能。在监控服务器20发出顺控操作指令以后，顺控操作检查装置25可以记录顺控操作指令的具体内容，比如时间、操作设备、操作内容、防误逻辑检查结果等，方便进行当前操作状态指示、事后跟踪和操作异常情况的分析。此外，顺控操作检查装置25还可以对相关的视频信息进行存储，方便查看顺控操作过程的视频画面。

下面结合图5介绍顺序控制系统的工作方法。首先，监控服务器接收到客户端发出的顺控操作指令以后，向顺控操作检查装置发送顺控操作指令，即执行步骤S1。由于监服务器所接收的顺控操作指令是一批指令，也就是包括一条或者多条单步执行的操作票的指令，因此，监控服务器向顺控操作检查装置所发送的顺控操作指令也是包含若干条单步执行的操作票的信息。

然后，执行步骤S2，顺控操作检查装置将所接收到的顺控操作指令分解成若干条单步执行的操作票信息。由于顺控操作指令是包含一条或者多条顺序执行的操作票，因此，顺控操作检查装置需要识别每一条单步执行的操作票，例如根据操作票的格式可以识别出每一条单步执行的操作票的信息，从而将每一条单步执行的操作票提取出来，从而形成多条单步执行的操作票信息。接着，将每一条单步执行的操作票的信息发送至防误主机。

防误主机接收到单步执行的操作票信息以后，执行步骤S3，对每一条单步执行的操作票进行逻辑检查，判断每一条单步执行的操作票信息是否符合防误逻辑的要求。如果每一条单步执行的操作票的信息都符合逻辑检查的要求，也就是步骤S4的判断结果为是，则执行步骤S5，向监控服务器反馈所有单步执行的操作票均通过逻辑检查的信息。一旦某一条单步执行的操作票的信息逻辑检查出错，则执行步骤S6，防误主机向监控服务器发出提示逻辑检查出错的信息。一旦监控服务器接收到防误逻辑检查出错的信息，则不会向被操控设备发送顺控操作指令，并且需要将逻辑检查出错的信息反馈至客户端。

如果顺控操作指令通过逻辑检查，则执行步骤S7，监控服务器向被操控设备，如断路器、隔离开关等，发出顺控操作指令。当然，监控服务器每次仅向一个需要被操控的设备发出一条单步执行的操作票，并且在上一步单步执行的操作票操作成功以后，再发出下一条单步执行的操作票信息，以确保顺控操作指令中的每一条操作票信息按照预定的顺序执行。

在监控服务器发出单步执行的操作票信息以后，顺控操作检查装置将发出调用视频监控服主机的指令，视频监控服主机将接收视频监控设备所获取的图像数据，并且视频监控服主机将所接收的图像数据发送至顺控操作检查装置，顺控操作检查装置再将图像数据发送至监控服务器，由监控服务器对图像数据进行图像识别，从而判断被操控设备是否正确执行了单步执行的操作票。接着，执行步骤S9，根据视频监控主机所传输的图像数据，判断每一条单步执行的操作票信息是否都正确执行，如是，则执行步骤S10，通过监控主机发出提示，以提示完成顺控操作指令。一旦某一条单步执行的操作票信息没有被正确执行，则执行步骤S11，发出执行出错的提示信息。优选的，发出执行出错的提示信息时，还需要将出错的操作票的信息、相应的图像数据以及被操控设备的编号等显示出来，以便于防误操作人员及时了解出错的情况。

可见，应用本发明的顺序控制系统执行顺控操作指令时，使用现有的防误主机对顺控操作指令进行分解，并且实现对每一条单步执行的操作票信息进行防误逻辑检查，并且可以使用现有的视频监控系统的视频监控设备，如摄像头等。这样，可以在不改动现有的防误系统的基础上，实现了顺序控制功能，保障了现有变电站的运行安全和稳定。

另外，本发明的顺控操作检查装置可以提供多种接口，如与监控服务器、防误主机、视频监控主机等连接的接口，满足多种通信协议和功能调用，实现与监控系统、防误操作系统、视频监控系统的功能调用，在对现有变电站增加顺序控制功能的改造中，具有良好的适应性。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，例如，监控系统可以不设置打印机；或者，视频监控设备获得的图像直接传送至视频监控主机，这样的变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种顺序控制系统，包括：

监控服务器；

其特征在于，该系统还包括：

顺控操作检查装置，所述顺控操作检查装置接收所述监控服务器发送的顺控操作指令，所述顺控操作指令包含有二条以上单步执行的操作票信息，且所述顺控操作检查装置将所述顺控操作指令分解成若干条单步执行的操作票信息；

防误主机，所述防误主机接收所述顺控操作检查装置发送的操作票信息，对每一条所述操作票信息进行逻辑检查操作，并且将逻辑检查的结果反馈至所述顺控操作检查装置，所述顺控操作检查装置每次只发送一条所述操作票信息至所述防误主机；

所述顺控操作检查装置接收所述顺控操作指令的防误逻辑检查结果后发送至所述监控服务器，所述监控服务器在判断所述顺控操作指令的防误逻辑检查结果为正常后，向被操控设备发送顺控操作指令。

2.根据权利要求1所述的一种顺序控制系统，其特征在于，还包括：

视频监控主机，所述视频监控主机接收多个视频监控设备发送的图像数据，并且将所接收的所述图像数据发送至所述顺控操作检查装置，所述顺控操作检查装置向所述监控服务器发送所接收的所述图像数据。

3.根据权利要求2所述的一种顺序控制系统，其特征在于：

所述视频监控设备设置于所述被操控设备的近旁并获取所述被操控设备的图像数据。

4.根据权利要求2所述的一种顺序控制系统，其特征在于：

所述监控服务器接收所述图像数据后，根据所述图像数据判断被操控设备是否正确执行所述顺控操作指令。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种顺序控制系统，其特征在于：

所述顺控操作检查装置确定所述顺控操作指令的逻辑正确以后，记录所述顺控操作指令中每一条操作票信息的执行信息。

6.一种顺序控制方法，其特征在于，包括：

监控服务器向顺控操作检查装置发送顺控操作指令，所述顺控操作指令包含有二条以上单步执行的操作票信息；

所述顺控操作检查装置接收所述顺控操作指令后，将所述顺控操作指令分解成若干条单步执行的操作票信息，并将每一条所述操作票信息发送至防误主机，且所述顺控操作检查装置每次只发送一条所述操作票信息至所述防误主机；

所述防误主机接收所述操作票信息，对每一条所述操作票信息进行逻辑检查操作，并且将逻辑检查的结果反馈至所述顺控操作检查装置；

所述顺控操作检查装置接收所述顺控操作指令的防误逻辑检查结果后发送至所述监控服务器，所述监控服务器在判断所述顺控操作指令的防误逻辑检查结果为正常后，向被操控设备发送顺控操作指令，并接收所述被操控设备的执行反馈信息。

7.根据权利要求6所述的一种顺序控制方法，其特征在于，还包括：

所述监控服务器向所述被操控设备发送所述顺控操作指令后，所述顺控操作检查装置调取视频监控主机所接收的多个视频监控设备发送的图像数据，并向所述监控服务器发送所接收的所述图像数据。

8.根据权利要求7所述的一种顺序控制方法，其特征在于：

所述视频监控设备设置于所述被操控设备的近旁并获取所述被操控设备的图像数据。

9.根据权利要求7所述的一种顺序控制方法，其特征在于：

所述监控服务器接收所述图像数据后，根据所述图像数据判断被操控设备是否正确执行所述顺控操作指令。

10.根据权利要求6至9任一项所述的一种顺序控制方法，其特征在于：

所述顺控操作检查装置确定所述顺控操作指令的逻辑正确以后，记录所述顺控操作指令中每一条操作票信息的执行信息。

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