CN112531885B - 变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提出了变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，包括搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架；建立电子模拟图版设备图形与典型操作票语句描述的关联；基于多叉树结构建设变电站设备数据库，刻画变电站操作对象分层分区的空间分布关系；根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具。通过全站设备状态的实时采集关联、空间分布及位置关系刻画、五防逻辑嵌入的方法保证变电站倒闸操作模拟预演的可靠性、有效性以及实际操作的安全性、流畅性。

Description

变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法

技术领域

本申请属于数据库管理领域，尤其涉及变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法。

背景技术

随着经济、社会的发展，人们对于供电可靠性的要求越来越高，电力网络也因此变得更为复杂。变电站倒闸操作作为配合电网运行方式调整、电力设施例行检修、电力事故紧急处理的高度专业化工作之一，有着非常严格的防误操作管理要求和作业规范。

变电站运行管理先后经历了有人值班、少人值班、无人值班几个阶段，早期有人值班模式时受制于当时的自动化水平，模拟预演环节采用的是机械式模拟图版，有人值班模式下值班员对变电站内运行方式、设备状态非常了解，此类机械式模拟图版能够满足要求。随着变电站运行管理模式变更至无人值班模式，沿用下来的机械式模拟图版的弊端开始凸显：一是机械式模拟图版仅能模拟断路器、隔离开关等一次设备的位置状态，无法模拟保护压板、电源空开等二、三次设备的位置状态，在少人值班模式下无助于值班员准确把握所要操作设备的完整状态，存在漏投、误投压板和空开的误操作风险，埋下继电保护装置异常动作的事故隐患。二是机械式模拟图版是离线的，与现场设备状态毫无关联，不能实时真实反应现场设备状态，容易向值班员传达错误的信息，正式操作过程中仍然依靠人盯人安全作业管控模式，整体人员利用率低下；三是机械式模拟图版没有嵌入倒闸操作的防误逻辑，仅有助于值班员判断操作起始、终了时设备运行状态的正确性，无法校准操作过程中的防误操作逻辑。

目前，随着科技发展和自动化水平的提高，搭建一套变电站在线式的模拟预演图版已经成为可能：一是从变电站监控后台获取断路器、隔离开关、接地闸刀等一次设备状态信息以及光子牌等二次设备状态信息，辅之以智能压板系统，可以获取变电站一、二、三次设备的实时状态；二是将模拟图版与防误后台打通，使模拟图版上的图形符号内嵌防误操作逻辑；三是采用电子触摸屏来提升人机交互水平，变电值班员可以洞悉全站设备的实时状态；四是利用电脑钥匙可以实现变电站内房门门锁、屏柜门锁、五防锁具的通用管理和操作指引。然而，在实现包括变电站设备位置的空间刻画、典型操作票与模拟预演票的关联对比、值班员倒闸操作工作轨迹与锁控系统的准确关联等操作时，还是存在困难。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本申请提出了变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，通过全站设备状态的实时采集关联、空间分布及位置关系刻画、五防逻辑嵌入的方法保证变电站倒闸操作模拟预演的可靠性、有效性以及实际操作的安全性、流畅性。

具体的，本申请实施例提出的变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，包括：

搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架；

建立电子模拟图版设备图形与典型操作票语句描述的关联；

基于多叉树结构建设变电站设备数据库，刻画变电站操作对象分层分区的空间分布关系；

根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具。

可选的，所述搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架，包括：

构建电子模拟图版，其作为整个构架的枢纽，接收现场监控后台、防误后台以及压板空开状态监测系统提供的一次设备状态、五防逻辑、二三次设备状态作为输入量，通过电脑钥匙、校核无误的操作票以及压板空开状态监测系统输出实际操作指引。

可选的，还包括基于构建的在线式电子模拟图版重塑变电站倒闸操作模拟预演和实际操作流程，包括：

模拟预演前操作人员先点选本次操作任务；电子模拟图版调取相应的典型操作票，操作人员根据自己开具的纸质操作票在电子模拟图版上进行全部一、二次设备的模拟预演，若模拟操作不满足防误操作逻辑，则进行相应提示，重新进行模拟预演；若满足防误逻辑，则根据预演情况生成预演操作票并与典型操作票进行比对；若比对不一致，则记录模拟情况及模拟预演次数，并提示模拟操作票为非典型操作，要求进行操作任务确认重新进行模拟预演，若连续3次模拟预演为非典型操作且每次预演情况相同，则需要人工确认操作步骤无误；若比对一致或多次非典型操作经人工确认通过后，则根据预演情况生成操作人员工作轨迹，向电脑钥匙开放相应房间、屏柜的锁码，压板空开状态监测系统根据预演情况以闪烁待操作指示灯的方式对对操作人员进行提醒和指引，防止误操作；操作结束后，操作人员回传电脑钥匙，模拟图版比对实际操作情况与设备终了状态，判断是否已达操作目的，若未达到操作目的则提醒操作人员检查实际操作情况直至达到操作目的将操作结果汇报调度，操作结束。

可选的，所述建立电子模拟图版设备图形与典型操作票语句描述的关联，具体包括：

模拟预演时，点击压板由放上位置变动为取下位置，表示压板状态的数据由1置0，关联“取下”关键要素语柄，模拟操作票生成“取下XXXXXX”的操作步骤；点击压板由取下位置变动为放上位置时，表示压板状态的数据由0置1，关联“放上”关键要素语柄，模拟操作票生成“放上XXXXXX”的操作步骤；同理，空气开关、高压断路器及闸刀、开关手车的停役、复役操作分别关联“切断-合上”、“断开-合上”、“由工作位置拉至试验位置-由试验位置拉至检修位置”的关键要素语柄。

可选的，所述基于多叉树结构建设变电站设备数据库，刻画变电站操作对象分层分区的空间分布关系，包括：

将变电站自上而下划分为站端层、房间层、屏柜层、设备层四个层次，形成多叉树结构的设备索引数据库。

可选的，所述根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具，包括：

在电子模拟图版上点击相应的设备图形进行模拟预演，系统查询多叉树结构的索引数据库，查询并关联被点击设备所在的屏柜门、房间门，形成操作人员的工作轨迹，开放相应的锁码。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

通过全站设备状态的实时采集关联、空间分布及位置关系刻画、五防逻辑嵌入的方法实现了变电站倒闸操作在线式电子模拟图版的构建，能够实时全方位反应设备状态、智能化指引倒闸操作的进程，保证变电站倒闸操作模拟预演的可靠有效以及实际操作的安全流畅。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提出的变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提出的在线式电子模拟图版构成框架；

图3为本申请实施例提出的使用在线式电子模拟图版的模拟预演及实际操作流程；

图4为本申请实施例提出的模拟预演图形变化与操作票关键要素语柄的关联示意图；

图5为本申请实施例提出的基于多叉树的变电站设备索引数据库结构图；

图6为本申请实施例提出的实验一模拟预演结果。

具体实施方式

为使本申请的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的结构作进一步地描述。

实施例一

本申请提出了变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，如图1所示，包括：

1)搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架；

2)建立电子模拟图版设备图形与典型操作票语句描述的关联；

3)基于多叉树结构建设变电站设备数据库，刻画变电站操作对象分层分区的空间分布关系；

4)根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具。

所述的步骤1)中的搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架，具体为：

如图2所示，以一台触屏式一体机为载体构建电子模拟图版，保证值班员在进行模拟预演时有良好的人机交互体验。现场监控后台、防误后台以及压板空开状态监测系统作为电子模拟图版的输入量分别提供实时的一次设备状态、五防逻辑、二三次设备状态，保证电子模拟图版成为内嵌防误操作逻辑的实时在线系统。目前，现场监控后台、防误后台以及压板空开状态监测系统的通信规约多采用IEC 61870-5-104规约，电子模拟图版采用相同的通信规约即可实现相应的通信和数据传输，对于未采用IEC 61870-5-104通信规约的系统，需在其与电子模拟图版之间加装相应的规约转换器。电脑钥匙、校核无误的操作票以及压板空开状态监测系统作为电子模拟图版的输出实现对实际操作的智能指引功能：电脑钥匙显示屏具有操作步骤提示，能够保证仅打开待操作设备所在的房间门和屏柜门，与当前操作无关的房间门及屏柜门无法打开；操作人员在电子模拟图版上的模拟步骤与模拟图版中事先嵌入的典型操作票进行逐项比对，以电脑代替人工进行操作票强制审核流程，能够确保模拟预演步骤、实际操作票、典型操作票三者统一无误；压板空开状态监测系统根据模拟预演结果在待操作的压板、空开上以闪烁指示灯的方式对操作人员进行操作指引，保证实际操作的准确性。由此一来，实现了以在线式电子模拟图版为枢纽的集成全站设备实时状态、防误逻辑、压板空开状态监控系统的变电站倒闸操作在线模拟预演及实际操作智能指引系统的构建。

所述的步骤1)中的搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架，重塑了变电站倒闸操作模拟预演和实际操作流程：

图3为使用在线式电子模拟图版的模拟预演及实际操作流程图。模拟预演前操作人员先点选本次操作任务，如“XXX线由热备用改为线路检修”，电子模拟图版调取相应的典型操作票(此工作票不在屏幕上显示，仅作为比对依据)，操作人员根据自己开具的纸质操作票在电子模拟图版上进行全部一、二次设备的模拟预演，若模拟操作不满足防误操作逻辑，则进行相应提示，重新进行模拟预演；若满足防误逻辑，则根据预演情况生成预演操作票并与典型操作票进行比对。若比对不一致，则记录模拟情况及模拟预演次数，并提示模拟操作票为非典型操作，要求进行操作任务确认重新进行模拟预演，若连续3次模拟预演为非典型操作且每次预演情况相同，则需要人工确认操作步骤无误。若比对一致或多次非典型操作经人工确认通过后，则根据预演情况生成操作人员工作轨迹，向电脑钥匙开放相应房间、屏柜的锁码，压板空开状态监测系统根据预演情况以闪烁待操作指示灯的方式对对操作人员进行提醒和指引，防止误操作。操作结束后，操作人员回传电脑钥匙，模拟图版比对实际操作情况与设备终了状态，判断是否已达操作目的，若未达到操作目的则提醒操作人员检查实际操作情况直至达到操作目的将操作结果汇报调度，操作结束。

所述的步骤2)中建立电子模拟图版设备图形变动与操作票关键要素语柄的关联，保证模拟预演后生成语义正确的操作票，具体为：

图4给出了压板、空气开关、高压断路器及闸刀、开关手车等主要设备的模拟预演图形变动与操作票关键要素语柄的关联关系。模拟预演时，点击压板由放上位置变动为取下位置时，表示压板状态的数据由1置0，关联“取下”关键要素语柄，模拟操作票生成“取下XXXXXX”的操作步骤；点击压板由取下位置变动为放上位置时，表示压板状态的数据由0置1，关联“放上”关键要素语柄，模拟操作票生成“放上XXXXXX”的操作步骤；同理，空气开关、高压断路器及闸刀、开关手车的停役、复役操作分别关联“切断-合上”、“断开-合上”、“由工作位置拉至试验位置-由试验位置拉至检修位置”的关键要素语柄。

所述的步骤3)中基于多叉树结构建设变电站设备索引数据库，刻画变电站设备分层分区的空间分布关系，具体为：

将变电站自上而下划分为站端层、房间层、屏柜层、设备层四个层次，如图5所示，形成多叉树结构的设备索引数据库。数据库可以刻画变电站设备分层分区的空间分布关系，有助于待操作设备的指引、定位以及设备与锁码的关联。例如，根据图4可以得知“2号主变差动保护投入压板1LP6”位于继电室“2号主变保护屏”屏前。“2号主变差动保护投入压板1LP6”、“2号主变差动保护闭锁110kV备自投压板1LP10”以及其它位于2号主变保护屏屏前的压板及设备关联的锁码均为2号主变保护屏屏前门锁锁码。

所述的步骤4)中根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具，具体为：

操作人员在电子模拟图版上点击相应的设备图形进行模拟预演，系统查询多叉树结构的索引数据库，查询并关联被点击设备所在的屏柜门、房间门，从而形成操作人员的工作轨迹，开放相应的锁码。如操作人员进行“2号主变10kV侧由运行改为冷备用”操作时需要到开关室操作断路器、2号主变保护屏操作压板，模拟预演后根据设备索引数据库自动向操作人员开放开关室、继保室、2号主变10kV开关柜、2号主变保护屏锁码，操作人员凭借电脑钥匙可以顺利准确的操作相关设备，杜绝了走错间隔的可能。

示例

以某220kV变电站为样板测试变电站倒闸操作在线模拟预演及实操指引系统的可行性和有效性。该变电站监控及防误后台为长园深瑞PRS-7000变电站自动化系统，智能压板及空开监控系统采用珠海优特JOYO-B44型产品，触屏式一体机型号为诺界WG-B22。该变电站设备空间布局为：负一楼电缆层、一楼主变室、开关室、电抗器室，二楼110kVGIS室、继电保护室；三楼220kVGIS室；四楼电容器室、接地变室。在该变电站进行以下实验验证变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的有效性：

实验一：模拟预演正确性校核

选取220kV仁育4Q53线由副母运行改为冷备用的操作作为实验内容，为了结果呈现的直观和方便，本实验中仅模拟一次设备的操作步骤，事实上本申请系统具备同时模拟一、二次设备的能力。在系统中预置的典型操作票总共包括6步：1.断开仁育4Q53开关；2.检查仁育4Q53开关确在分位；3.拉开仁育4Q53线线路闸刀；4.检查仁育4Q53线线路闸刀确在分位；5.拉开仁育4Q53线副母闸刀；6.检查仁育4Q53线正母闸刀确在分位。模拟预演进行到第5步和第6步时，在触屏式一体机上执行两步：拉开仁育4Q53线正母闸刀、检查仁育4Q53线正母闸刀确在分位。点击模拟预演结束，系统自动弹出图6所示对话框，提示本票(模拟预演票)与典型票存在不一致，模拟预演时错把正母闸刀当成了副母闸刀。此实验证明了本申请系统具有实时在线校核模拟预演正确性的功能。

实验二：设备空间分布自动关联及操作指引正确性验证

以放上1号主变第二套保测屏上备用压板4-21KLP1的1步简单操作为操作内容。履行模拟预演操作后将操作任务下装至电脑钥匙，由表1可知，备用压板4-21KP1位于二楼继保室的1号主变第二套保测屏上，因此，本系统模拟预演时以自动开放继电保护室门锁锁码0080C8EBBC51及1号主变第二套保测屏前门门锁锁码0080C85B28E1。操作时，先尝试用电脑钥匙开启一楼开关室、电抗器室门锁，电脑钥匙发出告警，开关室及电抗器室房门均无法打开；然后尝试用电脑钥匙打开二楼继电保护室门锁，继电保护室房门顺利打开；进入继电保护室后先尝试用电脑钥匙打开1号主变第一套保测屏后门和1号主变第二套保测屏后门，两扇门均无法打开；再尝试用电脑钥匙打开1号主变第二套保测屏前门，顺利打开；1号主变第二套保测屏前门打开后放上备用压板5-21KLP1，现场压板监测系统发出告警，主控室内倒闸操作在线模演及实操指引系统也同时发出告警；将备用压板5-21KLP1取下后放上备用4-21KLP1压板，告警均消失。回传电脑钥匙，在线模演及实操指引系统上的备用压板4-21KLP1变为放上位置。该实验证实了本系统能够根据设备的空间分布完成正确的锁码匹配以及操作设备对象的正确指引。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本申请的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括：

搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架；

基于构建的在线式电子模拟图版重塑变电站倒闸操作模拟预演和实际操作流程，包括：

模拟预演前操作人员先点选本次操作任务；电子模拟图版调取相应的典型操作票，操作人员根据自己开具的纸质操作票在电子模拟图版上进行全部一、二次设备的模拟预演，若模拟操作不满足防误操作逻辑，则进行相应提示，重新进行模拟预演；若满足防误逻辑，则根据预演情况生成预演操作票并与典型操作票进行比对；若比对不一致，则记录模拟情况及模拟预演次数，并提示模拟操作票为非典型操作，要求进行操作任务确认重新进行模拟预演，若连续3次模拟预演为非典型操作且每次预演情况相同，则需要人工确认操作步骤无误；若比对一致或多次非典型操作经人工确认通过后，则根据预演情况生成操作人员工作轨迹，向电脑钥匙开放相应房间、屏柜的锁码，压板空开状态监测系统根据预演情况以闪烁待操作指示灯的方式对操作人员进行提醒和指引，防止误操作；操作结束后，操作人员回传电脑钥匙，模拟图版比对实际操作情况与设备终了状态，判断是否已达操作目的，若未达到操作目的则提醒操作人员检查实际操作情况直至达到操作目的将操作结果汇报调度，操作结束；

建立电子模拟图版设备图形与典型操作票语句描述的关联；

基于多叉树结构建设变电站设备数据库，刻画变电站操作对象分层分区的空间分布关系；

根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具。

2.根据权利要求1所述的变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，其特征在于,所述搭建具有防误逻辑校核及实际操作指引功能的在线式电子模拟图版构架，包括：

构建电子模拟图版，其作为整个构架的枢纽，接收现场监控后台、防误后台以及压板空开状态监测系统提供的一次设备状态、五防逻辑、二三次设备状态作为输入量，通过电脑钥匙、校核无误的操作票以及压板空开状态监测系统输出实际操作指引。

3.根据权利要求1所述的变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，其特征在于,所述建立电子模拟图版设备图形与典型操作票语句描述的关联，具体包括：

模拟预演时，点击压板由放上位置变动为取下位置，表示压板状态的数据由1置0，关联“取下”关键要素语柄，模拟操作票生成“取下XXXXXX”的操作步骤；点击压板由取下位置变动为放上位置时，表示压板状态的数据由0置1，关联“放上”关键要素语柄，模拟操作票生成“放上XXXXXX”的操作步骤；同理，空气开关、高压断路器及闸刀、开关手车的停役、复役操作分别关联“切断-合上”、“断开-合上”、“由工作位置拉至试验位置-由试验位置拉至检修位置”的关键要素语柄。

4.根据权利要求1所述的变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，其特征在于,所述基于多叉树结构建设变电站设备数据库，刻画变电站操作对象分层分区的空间分布关系，包括：

将变电站自上而下划分为站端层、房间层、屏柜层、设备层四个层次，形成多叉树结构的设备索引数据库。

5.根据权利要求1所述的变电站倒闸操作在线模演及实操指引系统的构建方法，其特征在于,所述根据模拟预演形成操作人员行动轨迹，通过锁控系统自动开放房间、屏柜及防误锁具，包括：

在电子模拟图版上点击相应的设备图形进行模拟预演，系统查询多叉树结构的索引数据库，查询并关联被点击设备所在的屏柜门、房间门，形成操作人员的工作轨迹，开放相应的锁码。

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