CN201199639Y - 可实现防误闭锁功能的变电站测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于采用双模块结构，包括以太网通信模块和测控模块；测控模块包括一片测控DSP以及交流采样电路、状态量采集电路等，交流采样电路、状态量采集电路等电路通过并行数据总线和测控DSP直接相连；以太网通信模块和测控模块之间采用双口RAM进行通信。本实用新型利用间隔层的测控装置实现变电站测控功能和防误闭锁功能，实现所有遥控操作和当地手动操作的防误闭锁逻辑判断，防误保护全面；对报文进行分类，防止了重要报文的丢失；防误闭锁逻辑采用逆波兰表达式，占用资源少，运算简单，易于计算；对遥控操作和手动操作先判断，再开放闭锁，保证了操作的安全性和正确性。

Description

可实现防误闭锁功能的变电站测控装置

技术领域

本实用新型涉及一种变电站测控装置，更准确地说本实用新型是涉及一种可实现防误闭锁功能的变电站测控装置。属于电力自动化技术领域，

背景技术

防误操作是变电运行管理的一项重要内容，如果发生误操作事故，不仅可能使操作人员的人身受到严重伤害，也可能使运行设备受到严重损坏，并发生进一步停电事故。我国电力系统早在1990年就提出了电气设备“五防”的要求，并以法规形式在能源安保[1990]1110号文《防止电气误操作装置管理规定》行文规定了电气防误的管理、运行、设计和使用原则。按“规定”，防误装置的设计应遵循的原则是：凡有可能引起误操作的高压电气设备，均应装设防误装置和相应的防误电气闭锁回路。

目前变电站常用的防误闭锁方式有机械闭锁、电气回路闭锁、微机防误闭锁、监控五防一体化闭锁方式等。

机械闭锁是靠设备操作机构的机械结构制约而达到相互联锁的闭锁方式，只能在一体化隔离开关中主刀与地刀间或成套开关柜中实现，不能实现分开布置的设备之间的闭锁。

电气闭锁是将开关、隔离开关等设备的辅助接点串接在需闭锁的隔离开关、接地刀闸等电动操作回路上，从而实现设备间的互锁，闭锁可靠，但很难实现较为复杂的防误闭锁逻辑。

微机防误闭锁是近二十年发展起来的一种防误闭锁方式，能实现全站防误闭锁，但需要在现场安装电脑钥匙、专用编码锁具、五防机等设备。而且专门的微机五防系统通常是采用编码锁来闭锁当地操作，只是解决了用一把微机钥匙依操作顺序开锁问题，机构之间没有在机械上的直接联系，并不是强制闭锁。用微机钥匙开锁后不一定对机构进行操作，就可转入下一步操作，即发生“走空程”现象。一旦发生“走空程”现象，就意味着误操作事故的可能发生。

在变电站监控系统中实现防误闭锁功能，可以减少变电站的设备种类，提高变电站自动化水平，而且大大减少模拟操作时间，节约大量的电缆和现场安装工作量，同时经模拟和实际操作生成的信息也更完善、更可靠，避免了因断路器、隔离开关等设备的辅助接点接触不良而造成的错误信息。目前在变电站监控系统中的防误闭锁功能主要由位于站控层的后台计算机实现。尽管后台防误系统能够进行模拟逻辑预演、完成逻辑闭锁控制和生成倒闸操作票等强大功能，但是由于变电站自动化系统与远方调度系统通信大多与通信控制单元之间进行，远方调度控制命令在进行控制时要将命令转发给后台防误系统进行防误闭锁判断，增加了中间转换过程，当后台防误系统出现问题时会影响远方调度命令的执行，而且后台防误系统大多采用Windows操作系统，其安全性和实时行不能满足要求。

目前的变电站测控装置完成变电站自动化系统的交流电气量测量计算、状态量采集、操作对象的控制输出等功能，是变电站自动化系统的末端采集、执行装置。所有的遥控操作都由位于间隔层的测控装置执行，如果可以实现测控装置对所有的控制操作都经过防误闭锁逻辑判断，那么可以保证变电站自动化系统的所有控制操作都实现防误闭锁判断，对于变电站的安全操作具有重要意义。

目前国内对在变电站测控装置中实现防误闭锁操作还处于研究开发阶段，文献《间隔层保护测控装置防误操作实现方法》(电力系统自动化[J]，2006，30(11)，P81-85)介绍了一种在低压保护测控一体化装置中实现变电站防误操作的实现方法，其采用以太网通信和CAN网通信相结合的方式，通信方式较为复杂。其防误闭锁主要方法是，在进行遥控选择操作时，进行间隔层相关装置的信息实时查询，并进行防误闭锁逻辑判断，这样当间隔层装置较多时遥控操作需要较长的信息查询时间和防误逻辑判断时间。例如，其给出的实例说明，遥控操作时，经过10台装置的有效测试发现这种方法可在3秒内完成。而一般220kV及以上的变电站，间隔层测控装置往往都超过二三十套，随着装置的增加，信息交换时间成倍增加，影响了遥控操作的实时性。同时在控制过程中，如果信号发生变化，装置可能发生误判断。例如现场遥控选择和遥控执行之间可能间隔二三十秒，高压变电站的断路器同期判断可能持续数十秒等，此时如果现场情况发生变化，该文献介绍的方法可能发生误判断。而且该文献介绍的装置和普通测控装置一样没有对变电站当地手动KK把手操作进行防误闭锁，不能实现顺序控制功能，因此防误闭锁还不全面。其防误规则的输入也较为复杂。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的是：

1、提供一种让测控装置实时掌握全站信息，特别是其它相关间隔的信息，利用全变电站实时信息在变电站间隔层测控装置中实现遥控操作的防误闭锁功能的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置。

2、提供一种在变电站测控装置中实现当地手动KK把手操作的防误闭锁功能和顺序控制功能，特别是防止走错间隔功能的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置。

3、提供一种方便地实现防误闭锁逻辑的输入和安装的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置。

为实现上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：

一种可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于采用双模块结构，包括处理以太网通信任务的以太网通信模块和处理测控功能和进行防误闭锁判断的测控模块；所述的测控模块包括一片测控DSP以及交流采样电路、状态量采集电路、控制出口输出电路、人机接口电路；所述的交流采样电路、状态量采集电路、控制出口输出电路、人机接口电路通过并行数据总线和测控DSP直接相连；测控模块完成交流量采样计算功能、状态量采集功能、控制输出功能、防误闭锁判断功能、人机接口功能等。以太网通信模块完成以太网通信功能。以太网通信模块和测控模块之间采用双口RAM进行通信。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控DSP采用32位150MPS高速工业级DSP，处理常规采样计算、信号处理、控制输出等功能，同时进行防误闭锁逻辑计算。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于在所述的测控DSP的外围扩展一个可擦写的、用于存储防误闭锁规则的DSP片外存储器。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的以太网通信模块采用双核芯片，包括一个处理网络通信底层协议任务的内核和一个处理常规任务的内核。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控装置，其通信方式采用双百兆以太网通信方式。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于不同间隔层的测控装置间采用UDP/IP通信协议进行通信，并在应用层增加通信协议，实现全变电站所有测控装置采集的电气量、状态量的快速共享。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控装置还包括A/D转换器，其采用14位八路同步采样高速数模转换器件，采用变压器隔离技术和交流采样技术、数字滤波算法进行高精度采样计算交流电气量；采用光耦隔离技术采集变电站状态量；采用软件滤波技术进行状态量防抖动处理。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于防误闭锁逻辑通过计算机输入、编译，通过以太网将防误闭锁逻辑下载安装至测控装置。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在测控装置实时利用反应变电站各间隔设备状态的信号量和电气量根据防误闭锁逻辑进行防误闭锁判断，并输出防误闭锁判断结果。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于在进行遥控操作时，测控装置直接利用测控模块的防误闭锁逻辑判断结果，进行控制操作；如果判断结果满足操作条件，就允许进行遥控操作；如果不满足，就闭锁操作。

前述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控装置为每个控制对象分别增加一副用于进行当地手动KK把手操作防误闭锁的手动操作闭锁接点，串联于控制电路中，对变电站运行人员当地手动操作进行防误闭锁。

本实用新型的有益效果是：本实用新型测控功能完善，交流电气量采样计算实时准确，状态量采集和控制输出正确可靠，本实用新型利用间隔层的测控装置实现防误闭锁功能，实现所有遥控操作和当地手动操作的防误闭锁逻辑判断，防误保护全面；测控装置采用双处理器结构，并通过以太网实现信息共享，处理速度快；对报文进行分类，防止了重要报文的丢失；防误闭锁逻辑采用逆波兰表达式，占用资源少，运算简单，易于计算；将电气量加入了防误闭锁判断条件，实现了电气量参与判断的功能；对遥控操作和手动操作先进行逻辑判断，再开放闭锁，保证了操作的安全性和正确性。

附图说明

图1是本实用新型中的测控装置硬件结构示意图；

图2是本实用新型中的交流电压量输入回路示意图；

图3是本实用新型中的交流电流量输入回路示意图；

图4是本实用新型中的模拟滤波电路示意图；

图5是本实用新型中的状态量输入回路示意图；

图6是本实用新型中的控制出口回路示意图；

图7是本实用新型中的防误闭锁接点作用示意图；

图8是本实用新型中的防误闭锁逻辑的输入界面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作具体的介绍。

1、测控装置的硬件结构

由于测控装置既需要完成交流量的计算、状态量的采集和控制量输出，又需要完成控制操作的防误闭锁判断，这对测控装置的硬件结构和性能有较高的要求，图1为本实用新型中的测控装置的硬件结构示意图，它是一个双模块结构，以太网通信模块专门处理以太网通信任务，测控模块处理测控功能和进行防误闭锁判断。

测控装置首先需要完成的是变电站交流电气量的采样计算、状态量的采集和控制出口的输出等功能，同时在本实用新型中还需要完成防误闭锁逻辑判断。本实用新型的基本的测控功能和防误规则的逻辑运算由测控DSP实现。为了保证测控功能和防误闭锁功能的实时性和准确性，测控功能采用主频达150兆赫兹32位工业级DSP进行处理。在本系统中选用2000系列的产品TMS320F2812，这一款芯片是TI公司最近新推出来的具有高性价比的产品。该款芯片具有快速的DSP功能、强大的I/O控制功能、大量的片上存储器、强大的中断管理、方便的编程调试等等，而且该款芯片通过了美国的汽车级认证，具有较宽的工作温度范围和较强的抗干扰能力，适合应用于工业控制领域。

1.1 交流采样电路

交流量的输入采样转换计算是变电站测控装置的基本功能，同时也对防误闭锁判断具有重要作用。本实用新型对交流电气量采用交流采样电路，主要包括电压、电流互感器部分、模拟滤波器部分、采样保持电路部分和数模转换电路部分。电压、电流互感器部分用来将输入的较高的电压、较大的电流信号转换为-5V～+5V之间的电压信号，图2是交流电压量输入回路示意图，图3是交流电流量输入回路示意图。

本实用新型的实施例中采用的交流电压、电流互感器是北京星格测控公司生产的毫安级精密电压互感器，其导磁材料采用坡莫合金材料，具有较高的磁导率，较低的矫顽力，较低的损耗及良好的稳定性，它的温度特性也非常好，因此互感器的体积小、精度高、温度特性好。

模拟滤波器部分将信号中的高频部分滤除，防止频谱混叠，然后进行采样保持并进行数模转换。图4是本实用新型采用的模拟低通滤波电路示意图，为了减少有效信号的衰减，将通带截至频率f_p设在1500Hz左右。

数模转换器是数模转换电路的核心器件，它是测控装置交流采样性能的关键，直接影响整个装置的测量精度。本实施例采用的是美国MAXIM公司推出的14位高精度数模转换芯片MAX1320。MAX1320是8通道14位同步采样逐次逼近型ADC，其八路模拟信号输入都有±5V的输入范围，可以接收交流信号输入，并能容忍±16.5V的信号输入，这样如果电网发生故障并在互感器回路产生高压，也不会损坏A/D转换电路。其八路通道具有各自独立的采样保持器，因此八路通道可以同时采样。A/D转换器芯片内部采用流水线结构，提高了芯片整体的转换速度，八路通道同时转换只需要3.7微秒即可完成，芯片八通道同时转换时的转换频率高达250Ksps/ch，满足了测控装置采样速度和精度的要求。其工作电源电压为+5V，电源抑止比为50dB，在噪声较大的环境中也能正常工作。为了提高数模转换的精度，避免数字电路对模拟电路的干扰，模拟电路部分和数字电路部分在同一块电路板上应仅设计一个接地点，并将共地点设置在A/D转换芯片的下方。

1.2 状态量采集电路

状态量信号反应站内设备的工况、保护的动作情况等，是变电站自动化系统中非常重要的信号，对变电站的防误闭锁操作也具有重要意义。由于状态量的信号电缆需要引至设备现场，因此容易引入干扰。为此装置遥信采用220V直流电源，并通过光耦进行隔离变换为低压数字信号，其电路如图5所示。其中电容C1可以滤除信号中的高频干扰。ZA1和ZB1是75V稳压管，当信号电平小于75V时，光耦U1不会启动，这对信号中小于75V的干扰脉冲起滤波作用。电阻R1起限流作用。

1.3 控制出口输出电路

装置的控制输出将直接控制变电站的设备，其可靠与否直接影响到变电站的安全运行，为此电路必须非常可靠。本装置采用光耦和继电器二级隔离，确保出口动作的可靠性。图6是本实用新型控制出口回路示意图，光耦U2将3.3V的控制信号转换为24V信号，24V控制信号再控制继电器J1，输出控制节点。输出节点将通过控制电缆引至控制设备，容易引入干扰信号，由于经过继电器和光耦二级隔离，干扰信号很难进入数字电路。

本实用新型为每个操作对象设计一副防误闭锁接点串联至控制回路中，用于闭锁当地操作，如图7所示。当现场运行人员直接通过当地的手动KK把手进行控制操作时，测控装置通过导通或断开防误闭锁接点确保变电站运行人员操作的正确。具体在下面进行介绍。

1.4 人机接口电路

人机接口电路包括液晶显示电路、键盘输入电路、LED显示等。液晶采用智能点阵式单色液晶，其内部具有驱动芯片和内存，可以直接采用并行总线驱动。键盘和LED都采用并行总线通过总线扩展芯片扩展输入输出口驱动按键和数码LED。

1.5 防误闭锁逻辑存储

测控DSP的外围扩展了一片可擦写的片外存储器，用于存储防误闭锁规则，其存储容量较大，具有1M×16位的存储容量，而且当装置掉电时存储在其中的数据也不会丢失，因此可以存储数据量较大的防误闭锁逻辑。

1.6 以太网通信接口

测控装置实现全站防误闭锁功能的关键在于位于不同间隔层的测控装置实现采集信息的共享，这就要求测控装置具有较强的通信处理能力。间隔层设备直接连接以太网可以减少通信冗余，提高通信效率，而且易于实现间隔层设备信息共享。本实用新型介绍的间隔层测控装置采用直接上网技术，利用以太网的通信优势，快速实现间隔层设备信息共享。测控装置采用专门的通信处理模块专门处理网络通信任务。测控装置的通信方式采用双百兆以太网通信方式，测控装置的以太网通信处理器采用一款Motorola公司推出的新一代PowerPC系列处理器。芯片主频达到200MHz，而且芯片内部采用双核技术，其中一个内核是采用精简指令集(RISC)的通信处理模块(CPM)，专门进行网络通信底层协议任务的处理，另一个内核用来处理常规任务。由于当网络流量较大时，往往网络通信底层协议的处理需要消耗处理器大量时间和资源，采用双核技术相对于常规通信处理器，工作更加有效，处理器的负荷分配更加平衡。

测控DSP和通信PowerPC间采用双口RAM通信，确保了二者之间的高速数据交换。

2.交流量采样计算原理

交流量采样计算采用傅立叶算法。根据级数理论，任何一个满足狄里赫利条件的周期函数都可以展开成傅立叶级数形式。周期的电流、电压信号通常都能满足这个条件。信号中除基波外还含有直流分量和各次谐波，其傅立叶级数形式可表示为：

也可以写成：

$x\left(t\right)=c_0+\underset{k=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}[a_k\cos k{\mathrm{\ω}}_{1}t+b_k\sin k{\mathrm{\ω}}_{1}t]$

式中：ω₁——周期函数的角频率， ${\mathrm{\ω}}_1=\frac{2\mathrm{\π}}{T};$ k为谐波次数；c_km为k次谐波的幅值；c₀为直流分量；

为第k次谐波相角；a_k为k次谐波余弦分量；b_k为k次谐波正弦分量；T为数据窗宽度。

利用三角函数的正交性，可得

$\left.\begin{array}{c}{c}_0=\frac{1}{T}{\∫}_0^{T}x\left(t\right)\mathrm{dt}\\ a_k=\frac{2}{T}{\∫}_0^{T}x\left(t\right)\cos k{\mathrm{\ω}}_1\mathrm{tdt}\\ b_k=\frac{2}{T}{\∫}_0^{T}x\left(t\right)\sin k{\mathrm{\ω}}_1\mathrm{tdt}\end{array}\right\}---\left(1\right)$

从上面分析可知，傅立叶级数展开结果是离散的傅氏系数组合。把一个周期函数展开或分解为具有一系列谐波的傅立叶级数称为谐波分析。

为了计算傅立叶级数，需要用到数值积分，即用x(t)的采样值来计算这个积分，设一个周波等间隔采样N点。将(1)式积分离散化后得

$a_k=\frac{2}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{kn}\right)$

$b_k=\frac{2}{N}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{kn}\right)$

由此可以计算出信号第k次谐波幅值、相角、有效值：

幅值   $c_{\mathrm{km}}=\sqrt{a_k^2+b_k^2}$

相角  

或  

有效值   $c_k=\sqrt{\frac{1}{2}{c}_{\mathrm{km}}}=\sqrt{\frac{1}{2}(a_k^2+b_k^2)}$

利用上式，可以计算电压、电流信号k次谐波的有效值。不考虑直流分量的影响，交流周期函数的有效值等于信号中基波和各次谐波的有效值的平方和的算术平方根，因此电压、电流的有效值分别为：

$U=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{U_k}^2},$           $I=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{I_k}^2}$

其中M为需要计及的最高次谐波，要求 $M<\frac{1}{2}N$

第k次谐波的有功功率P_k：

第k次谐波的无功功率Q_k：

由于各次谐波互相正交，即不同谐波的电压、电流互相不做功，线路的有功功率、无功功率即为各次谐波有功、无功功率的代数和，即

$P=\frac{1}{2}\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}(a_{\mathrm{uk}}{a}_{\mathrm{ik}}+b_{\mathrm{uk}}{b}_{\mathrm{ik}})$

$Q=\frac{1}{2}\underset{k=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}(a_{\mathrm{uk}}{b}_{\mathrm{ik}}-b_{\mathrm{uk}}{a}_{\mathrm{ik}})$

以上：

为第k次谐波电压相角；为第k次谐波电流相角；a_uk为k次谐波电压余弦分量；a_ik为k次谐波电流余弦分量；b_uk为k次谐波电压正弦分量；b_ik为k次谐波电流正弦分量。

3.网络协议的选择

为了实现不同间隔层测控装置之间信息的实时共享，网络传输协议的选择至关重要。TCP(Transmission Control Protocol)与UDP(User DatagramProtocol)都是OSI(Open Systems Interconnection)传输层协议，是基于IP协议开发的，是应用得最广泛的以太网传输协议。变电站网络通信中的传输协议基本上都是采用TCP或UDP。

TCP协议用于为应用程序提供连接定向和可靠通信。但其仅支持单播模式，信息的目标地址只能有1个，网络上除目的地址之外的其它节点都不能接收源节点发送的信息。当间隔层装置向多个间隔层的其它装置发送闭锁数据时，同一数据必须发送数次，造成数据传输效率不高，间隔层装置的CPU资源消耗增大。而且全部数据采用可靠传送可能造成的随机时延将难以满足变电站防误闭锁判断对电力信息的实时性要求。

而UDP协议用于为应用程序提供无连接的通信，只负责发送数据，并不保证数据被可靠发送，可靠的发送由应用程序负责。由于不需要事先建立握手联系，并且有单播、分组广播和广播三种方式，一台装置发送报文能够被多台装置同时接收。因此UDP的传输效率高，其实时性和快速性满足间隔层测控装置实现防误闭锁功能的需要，但其报文可能丢失，需要在应用层增加协议提高其传输可靠性。本实用新型采用的是UDP/IP网络协议。

为了实现装置信息传输的快速性和可靠性，测控装置将通过网络传输的报文分为不需要申请重发的普通报文和需要申请重发的重要报文。普通报文如全遥测等，它们如果丢失后，由于对系统影响不大，而且测控装置会定时发送，可以使丢失的数据及时更新。重要报文如遥信变位等，对防误闭锁影响很大，而且通常只发送一次，如果丢失需要申请重发。测控装置对发送的重要报文进行编号，并保留数十份重要报文。接受装置接收到重要报文后，记录其编号，并分析是否有报文丢失，如果有，则向发送方申请重发丢失的重要报文。发送方从备份缓冲区查找被申请的数据包后重新发送。由于平时重要报文很少，测控装置可能长时间收不到相关间隔装置的重要报文，无法监视编号的变化，也就无法判断重要信息报文是否丢失，因此测控装置还必须定时向网络发送各自当前重要报文的编号。各间隔的装置每隔一秒发送一次报文编号，这样其它间隔的相关装置可以在一秒内判断报文是否丢失，及时将丢失的报文申请重发。由于采用了报文申请重发机制，采用UDP通信协议易于实现间隔层测控装置的信息共享，能够满足在间隔层测控装置实现防误闭锁功能对网络通信的要求。经测试当采样四十台装置挂在同一百兆以太网上，对其中任意一台装置采集的状态信号进行变位，其它相关装置在500毫秒内都对该信号进行了更新，防误闭锁逻辑的输出也得到更新，实时性非常高。

4.闭锁逻辑的输入和安装

变电站的防误闭锁逻辑通常是根据变电站各设备的状态信号，进行一定的逻辑运算，得出当前各出口对象是否可以进行操作。由于不同变电站、不同间隔层、不同设备的控制逻辑差异很大，因此本实用新型采用图形化界面，将变电站的防误闭锁逻辑在计算机上输入，然后将计算机通过以太网和测控装置进行通信，将防误闭锁逻辑输入至测控装置。

防误闭锁逻辑的输入界面见图8。本实用新型将变电站的防误闭锁逻辑抽象为不同信号的“与”、“或”、“非”运算，当进入图8界面后，在输入量中输入不同装置的不同遥信号，在逻辑门中输入“与”、“或”或者“非”逻辑，并用逻辑线将信号和各逻辑门进行连接，这样可以方便的实现防误闭锁逻辑的输入。输入完成后，计算机需要将输入的逻辑进行一定的编译工作，然后通过以太网将防误闭锁逻辑下载安装至测控装置。

5.闭锁逻辑的实现

由于测控装置相对于后台计算机内存和运算速度有限，通常无法对复杂表达式进行编译，然后按照运算符的优先级进行运算。在测控装置中进行防误闭锁运算往往需要在计算机中对防误闭锁逻辑进行一定的组态和编译工作，形成适合测控使用的防误闭锁表达式，然后下载安装到测控装置进行防误闭锁逻辑的运算。

本装置采用逆波兰表达式表达防误闭锁逻辑。逆波兰表达式也称运算符后缀表达式，它将复杂表达式转换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+*。它的优势在于只进行两种简单操作，入栈和出栈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两个元素弹出作相应运算，结果再入栈；最后当表达式扫描完后，栈里的就是结果。逆波兰表达式虽然看起来比较繁琐，其实适合在计算机中使用。计算机可以不用关心运算符的优先级，也不用关心表达式中是否有括号，只要不断地执行上面两个操作，就可以得出运算结果。

间隔层测控装置主要是利用反映一次设备状态的信号量进行防误闭锁逻辑判断。表达式中的操作数就是装置采集的遥信量，而运算符主要就是与、或、非三种。结合本实用新型设计了专门的防误闭锁逻辑编译软件，该软件在普通的计算机上运行，它将输入的防误闭锁逻辑转换为逆波兰表达式，然后下装至测控装置。测控装置采用逆波兰表达式计算防误闭锁逻辑，运算相对简单，占用系统资源较少，易于实现防误计算。

6.测量电气量参与防误闭锁

防误闭锁计算不仅和状态量有关，还和电气量有关。通常的“五防”功能中有数项是和电气量有关，如“防止带负荷分、合隔离开关，防止带电合接地刀闸”等。随着技术的发展，电力运行单位对防误闭锁的要求也越来越细致，目前已经有越来越多的用户要求引入电气量进行防误闭锁判断，例如《苏电生(2006)1356号—变电站防误操作技术规定》就要求“对程序化操作的变电站，综自设备的防误逻辑闭锁条件除了判断设备位置外，还必须加入必要的模拟量进行判别。”

电气量参与防误闭锁逻辑运算，判断测量量是否达到某一阈值，如线路是否有电流、母线是否有电压，然后进行相应的闭锁判断。本实用新型采用的方法是将测量的电气量和某一阈值比较，生成一个虚遥信，再将此虚遥信输入防误闭锁表达式，参与逻辑运算，实现电气量参与防误闭锁判断的功能。

7.遥控操作的防误闭锁

测控装置不断地采集本间隔信息，并从以太网通信模块实时不停地监听以太网通信报文，实时对和防误逻辑判断有关的装置的信息进行处理。测控装置防误闭锁判断模块实时不停地进行各控制对象的防误闭锁判断，并且输出一组防误闭锁判断的结果。由于相关装置的信息是实时获取的，防误闭锁逻辑判断是不断进行的，当进行控制操作时，装置可以直接根据防误判断结果进行防误闭锁判断，不需要额外的相关信息获取时间和防误逻辑判断时间，保证了控制的实时性和快速性。

当调度或后台对测控装置进行遥控操作时，测控装置直接利用防误闭锁判断的闭锁结果，进行控制操作。如果闭锁结果满足操作条件，就允许进行遥控操作；如果不满足，就闭锁操作。如此，实现了遥控操作的防误闭锁功能。由于平时不断的进行相关间隔装置间的信息交换和防误闭锁判断，当装置进行遥控操作时不需要额外的等待时间，确保遥控操作的实时性和可靠性。

8.手动KK把手操作的闭锁

当现场运行人员直接通过当地的手动KK把手进行控制操作时，需要测控装置提供一定的闭锁方法进行控制闭锁，确保操作的正确。为此，本实用新型为每个操作对象设计一副防误闭锁接点串联至控制回路中，用于闭锁当地操作。防误闭锁接点的作用类似于微机五防闭锁系统中的五防锁的功能。正常情况下，防误闭锁接点断开。当用户需要进行当地手动操作时，可以通过当地后台监控，先进行防误操作预演。当地后台计算机记录操作顺序，然后按顺序逐个向对应的测控装置发出合上防误闭锁接点的指令。测控装置接收到指令后根据防误闭锁判断的结果，进行当地手动操作的防误闭锁，如果条件满足则合上相应的防误闭锁接点。当运行人员完成操作后，后台监控系统根据测控装置采集的状态量信号判断操作是否成功。如果操作成功，则对刚才的测控装置发出断开闭锁接点的命令，并顺序向下一个操作对象对应的测控装置发出合上闭锁接点的命令，进行下一个操作。

采用以上机制进行变电站的当地手动操作，既可以实现操作的电气闭锁，又能够防止运行人员走错间隔，同时它还解决了专门的微机五防系统存在的“走空程”现象。专门的微机五防系统通常是采用编码锁来闭锁当地操作，只是解决了用一把微机钥匙依操作顺序开锁问题，机构之间没有在机械上的直接联系，并不是强制闭锁。用微机钥匙开锁后不一定对机构进行操作，就可转人下一步操作，即发生“走空程”现象。一旦发生“走空程”现象，就意味着误操作事故的可能发生。而监控系统的间隔层测控装置去闭锁当地手动操作，当一个操作没有完成时，由于反应一次设备的状态量信号没有改变，监控系统将不会允许进行下一项操作，确保了操作的正确可靠。

上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于采用双模块结构，包括处理以太网通信任务的以太网通信模块和处理测控功能和进行防误闭锁判断的测控模块；所述的测控模块包括一片测控DSP以及交流采样电路、状态量采集电路、控制出口输出电路、人机接口电路；所述的交流采样电路、状态量采集电路、控制出口输出电路、人机接口电路通过并行数据总线和测控DSP直接相连；以太网通信模块和测控模块之间采用双口RAM进行通信。

2.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控DSP采用32位150MPS高速工业级DSP。

3.根据权利要求1或2所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于在所述的测控DSP的外围扩展一个可擦写的、用于存储防误闭锁规则的DSP片外存储器。

4.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的以太网通信模块采用双核芯片，包括一个处理网络通信底层协议任务的内核和一个处理常规任务的内核。

5.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控装置，其通信方式采用双百兆以太网通信方式。

6.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于不同间隔层的测控装置间采用UDP/IP通信协议进行通信，并在应用层增加通信协议。

7.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控装置还包括A/D转换器，其采用14位八路同步采样高速数模转换器件。

8.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于防误闭锁逻辑通过计算机输入、编译，通过以太网将防误闭锁逻辑下载安装至测控装置。

9.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于在进行遥控操作时，测控装置直接利用测控模块的防误闭锁逻辑判断结果，进行控制操作；如果判断结果满足操作条件，就允许进行遥控操作；如果不满足，就闭锁操作。

10.根据权利要求1所述的可实现防误闭锁功能的变电站测控装置，其特征在于所述的测控装置为每个控制对象分别增加一副用于进行当地手动KK把手操作防误闭锁的手动操作闭锁接点，串联于控制电路中。

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