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          計算機監控防誤操作系統

          發布日期:2015-12-16點擊數量:

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          一、研發背景
                電力系統的電氣設備誤操作是威脅電力系統安全運行的頻發性事故,它可能導致大面積停電、電力設備損壞、系統振蕩瓦解,甚至發生人身傷亡事故。為了有效防止電氣設備誤操作引發的人身和重大設備事故,原水利電力部于1980年將防止電氣設備誤操作事故列為電力生產急需解決的重大技術問題發布,1990年提出了電氣設備防誤的要求,并以法規形式規定了電氣設備防止誤操作的管理、運行、設計和使用原則。自此電力部門要求高壓帶電設備必須安裝防誤閉鎖裝置,以達到防誤要求,即:
          (1)防止誤分、誤合斷路器。
          (2)防止帶負荷誤分、誤合隔離開關。
          (3)防止帶電掛接地線或合接地開關。
          (4)防止帶地線或接地開關合斷路器或隔離開關。
          (5)防止誤入帶電間隔。
           
          1、防誤技術發展歷程
               隨著電力系統的發展,防誤閉鎖技術也不斷更新,國內先后出現了機械閉鎖、機械程序鎖、電氣閉鎖、微機防誤、一體化防誤、監控防誤等技術。
               最初的防誤操作采用機械閉鎖方式實現,因其簡單可靠、易于實現,作為最基本的閉鎖方式一直被電力系統采用,但這種閉鎖僅限于在設備集中的間隔內采用,實現跨間隔的閉鎖比較繁瑣。
                為了擴大閉鎖范圍,機械程序鎖技術被引入,程序鎖在操作過程中有鑰匙的傳遞和鑰匙數量變化的輔助動作,符合操作票中限定開鎖條件的操作順序的要求,與操作標準中規定的行走路線完全一致,容易為操作人員所接受。但由于結構復雜,易卡塞,延長了操作時間而不受操作人員的喜愛,目前只在規模較小的變電站中有一些應用,隨著自動化技術在變電站的應用,機械程序閉鎖技術逐步被微機防誤技術代替。
                電氣閉鎖技術是對電控設備有效的閉鎖方式。早期的電氣閉鎖技術是通過設計合理的電氣接線達到聯鎖操作的目的,但由于其接線復雜、維護工作量大、靈活性差等原因很難作為全站閉鎖方式而實施。目前,電氣閉鎖技術經常與微機防誤技術或在線式防誤技術配合使用,比較適合間隔層防誤。
                微機防誤技術的出現,使變電站的防誤閉鎖實現了跨越式發展,它與電氣閉鎖、機械閉鎖技術結合,構成了變電站較為完備的防誤系統。但因可靠性和穩定性差,無法適應變電站自動化技術發展的需要。
                一體化防誤技術是微機防誤的特殊表現形式,它將防誤軟件集成到監控后臺軟件中,通過共享數據庫和圖形系統,提高了防誤的可靠性和可維護性。
                監控防誤技術在實際應用過程中,體現了它有許多微機防誤技術無法比擬的優勢。早期的獨立在線式防誤系統施工復雜,不利于后期維護,推廣應用受到了限制。
               數字化變電站給防誤系統提出了許多新要求,而傳統的微機防誤技術和在線防誤技術,已無法滿足數字化變電站的通信網絡,一種新型的監控防誤技術應運而生,它將一體化防誤技術、在線式防誤技術、數字化變電站通信技術有機結合,完全適應數字化變電站對防誤的技術要求。
               以下是各類防誤閉鎖裝置性能特點比較:
          1)、各類防誤閉鎖裝置性能特點比較
           
          閉鎖類型
          優       點
          缺        點
          備注
          微機閉鎖
          1、閉鎖功能完善,防誤程序實現容易;
          2、自動化程度高;
          3、安裝調試方便(必須由廠家完成);
          4、維護方便(必須由廠家完成)。
          1、電腦鑰匙抗干擾能力較低,容易出現邏輯混亂,程序易丟失;電腦鑰匙電池使用壽命短。每半年寄回廠家維護一次;個別產品存在電腦鑰匙和充電器配合不好的情況。
          2、通訊不穩定,易中斷,數據易丟失;
          3、防止走空程功能較弱。實現起來也比較復雜;屬于提示性閉鎖裝置。
          4、鎖具易銹蝕卡澀、插拔不靈活;
          5、防誤系統處于離線狀態,現場與模擬系統不能實時對接,容易造成模擬圖和現場電氣設備狀態不能及時保持一致;
          6、使用電腦鑰匙操作,大大增加了運行人員操作時間和勞動強度。
          適合各電壓等級變電所。目前,占有率居首位。
          機械程序鎖(機械聯鎖、機械閉鎖)
          1、功能較完善;
          2、性能良好;
          3、堅固耐用;
          4、檢修人員容易掌握,便于設備的維護。
          1、安裝較復雜,調試困難,維護工作量大;
          2、如果一次接線復雜,防誤程序實現比較困難。即使實現,操作也比較繁瑣;
          3、鎖具易銹蝕,程序鎖程序易出錯;
          4、智能程度低,無法和現代化變電所配套;
          5、使用程序鑰匙操作,增加運行人員工作時間。
          適用接線簡單或自動化程度不高的變電所。主要用于間隔防誤。
          電氣閉鎖
          1、防誤功能比較完善、可靠;
          2、安裝簡單,維護方便容易;
          3、操作方便、簡單,不增加運行人員的額外時間和勞動。
          易出現戶外設備輔助接點轉換不靈、接點粘死,應采用真空輔助開關。
          國外應用比較廣泛。適合間隔防誤。
          計算機監控系統邏輯閉鎖
          (在線式一體化防誤)
          1、防誤閉鎖功能完善,防誤程序實現容易;
          2、在線強制閉鎖,實時性強;
          3、較高的可靠性和穩定性、長壽命;
          4、完備的防誤邏輯判別功能。如可以采集模擬量(電流、電壓等);
          5、完備的操作管理功能和操作票功能;
          6、維護簡單,工作量;沒有電腦鑰匙,不增加運行人員的操作時間和勞動強度;
          7、通訊穩定可靠;
          8、具備多任務并行防誤操作功能;
          9、能夠實現對電氣設備狀態的實時采集和在線邏輯判別;
          10、能夠實現整個電網的防誤要求;
          11、能夠實現防誤閉鎖和操作票順序閉鎖
          結合變電站基建和技改實施比較方便,單獨實施變電站防誤改造工作量較大。
          防誤閉鎖的發展趨勢。
           
           
          2)、計算機監控防誤系統與微機防誤系統性能的比較
          產品
          項目
          監控防誤(在線式一體化防誤)
          獨立在線式微機防誤
          獨立微機防誤(帶電腦鑰匙)
          模擬操作
          智能圖形模擬
          智能圖形模擬
          模擬屏、智能圖形模擬
          操作方式
          在線式實時操作,運行人員可以直接在防誤主機操作界面上操作,設備操作完成后及時更新狀態并對其閉鎖。
          不需要任何鑰匙實現自動解鎖,運行人員直接操作已解鎖設備,設備完成后自動檢測設備位置并自動閉鎖。
          運行人員攜帶電腦鑰匙人工解鎖,設備操作完成后人工檢測設備位置、人工閉鎖。
          在線實時邏輯判別
          系統自動進行邏輯判別,在逐步操作時,監控防誤主機根據相關設備狀態對當前操作進行邏輯判別,只有全部條件滿足時才能進行該項操作。防誤依據:一次、二次設備狀態以及模擬量。
          實現各種實時動態情況下的防誤操作,在逐項發送操作序列的每步任務的同時,防誤主機根據當前操作進行邏輯判別,只有全部條件滿足時才能進行該項操作。防誤依據:一次、二次設備狀態以及模擬量。
          無此項功能。防誤依據:一次設備狀態。
          位置檢測
          全部設備實時在線檢測,包括手動設備、接地線、網門等,反饋時間小于3s,采用常開、常閉雙接點,信息更準確、可靠。
          全部設備實時在線檢測,包括接地線、網門等。
          通過電腦鑰匙對操作設備位置檢測進行人工確認,所有操作項完成后形成虛遙信息傳回給主機,且信息采集不完善。
          操作監視
          所有操作實時監視(包括手動設備操作),操作結果由自動化系統實時采集,信息更準確,更可靠。
          運行人員操作時,可實時監視設備操作的全過程。
          鎖具操作結果由電腦鑰匙檢測或人工確認為,所有操作項完成后形成虛遙信回傳給防誤主機,缺乏可靠性、實時性。
          遠方監控
          運行人員操作時系統可將實時操作信息傳送給遠方調度、集控中心。
          運行人員操作時防誤系統可將實時操作信息通過監控系統傳送給遠方調度、集控中心,遠方監控不及時。
          無此項功能。
          多任務并行
          允許包括檢修在內的多個操作組同時操作。
          允許包括檢修在內的多個操作組同時操作。
          可支持四組同時操作。需要大量電腦鑰匙。
          操作管理
          能記錄系統啟動、運行、退出時間,設備操作時自動記錄操作時間、設備及其狀態、解鎖操作方式,并可提供查詢功能。具備自動對時功能。
          設備操作時自動記錄操作時間、設備及其狀態、解鎖操作方式。
          通過電腦鑰匙黑匣子記錄,空間有限。
          防走空程序
          鎖具具有正反雙向閉鎖功能,解鎖后,設備操作到位時,狀態才進行更新,保證了邏輯判別的真實性和實時性。
          電控鎖具有位置識別功能,只有單接點信號進入防誤主機。單元控制器易受干擾,鎖具容易損壞,可靠性不高。
          會發生將鎖具打開后,不操作電氣設備,即進入下一步程序,即出現“走空程”現象。部分鎖具不具備正反向閉鎖,特別是編碼掛鎖,防走空程序功能實現復雜,費用成倍增加。不能實現強制閉鎖。
          模擬量采集與應用
          能夠采集與應用電壓、電流模擬量,完善了防誤閉鎖功能,避免了由于位置觸點斷線或傳動機構斷裂等引起的誤判斷。
          無此項功能
          無此項功能
          升級與維護
          易于升級,便于維護,且升級與維護時成本較低。
          維護量大,維護成本較高;升級時需增加較多的設備,成本高。
          維護量大,目前大多廠家采取駐地維護,維護成本太高;升級時需增加較多的設備,后續成本太高
          智能化程度
          智能化程序高,適應數字化變電站和變電站自動化、智能化發展的需要。
          智能化程序較高,符合目前變電站自動化防誤要求,但穩定性、可靠性極差。
          智能化程度低,已經難以適應變電站自動化發展的需要。
          通訊接口
          具有統一的通訊接口,與其它設備通訊流暢、可靠。支持IEC61850標準。
          設備之間通訊不可靠。目前無統一通訊規約,需要進行大量的調度工作。
          目前無統一通訊規約,需要進行大量的調試工作。
          二次設備
          防誤
          除了采用模擬量進行邏輯判別外還可以將軟壓板、電源遙控開關、轉換開關、解鎖開關等二次設備納入防誤系統。
          無此項功能
          無此項功能
          順序閉鎖
          同時實現防誤邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖(程序化操作)。
          只能實現防誤邏輯閉鎖
          只能實現防誤邏輯閉鎖
           
           
                綜上所述,常規防誤技術各有所長,各有其短,都有一定的應用范圍,防止誤操作功能也都有一定的局限性,主要表現在以下幾個方面:
          (1)嚴格意義上講,離線的邏輯判斷不能實現真正的防誤閉鎖功能,其操作過程中一次設備狀態變位有可能導致后續的操作步驟不再滿足防誤要求,而常規防誤系統不具備辨識功能。
          (2)不能從根本上杜絕“走空程”。
          (3)與變電站控制技術向網絡數字化以及一體化共享的發展模式不相適應。
           
          2、防誤功能設計依據
          (1)、國家電網公司《110KV變電站通用設計規范》(Q/GDW203-2008):
          4.8.2條款“防誤操作閉鎖功能應由計算機監控系統完成。本間隔的閉鎖可由電氣閉鎖接線實現,也可采用能相互通信的間隔層測控裝置實現!
          《110kv變電站通用設計規范》編制說明
          4.7.6.1條款“防誤操作閉鎖作為計算機監控系統的功能之一,不再配置獨立的防誤工作站,是考慮國家電網公司的建設范圍面太廣,不適宜在標準中明確配置獨立的微機防誤裝置,有失其標準的嚴肅性;從計算機監控系統的技術發展方向以及變電站管理模式向無人值班看,防誤操作閉鎖功能應該作為計算機監控系統的功能之一,可以減少擴建及運行中的維護工作量;另外有關行業標準設計技術規定也明確了這一點,避免誤導、限制計算機監控系統生產廠商的產品技術發展。個別地區運行習慣希望保留獨立的微機防誤裝置,在基建工程中不宜考慮!
          4.8.2條款“在二次線設計中應考慮完善的防誤操作閉鎖,加強了本間隔閉鎖設計的要求。本間隔的閉鎖回路可以由電氣閉鎖接點實現,也可以采用相互通信的間隔層測控單元實現。當采用GIS設備時,本間隔的閉鎖回路可以由GIS內部完善的防誤閉鎖接線串接來實現電氣閉鎖;當采用其它設備時,本間隔的閉鎖回路采用能相互通信的間隔層測控單元實現!
          (2)、國家電網公司《220KV變電站通用設計規范》(Q/GDW204-2008):
          4.8.2條款“防誤操作閉鎖宜由計算機監控系統實現全站的防誤操作閉鎖功能。本間隔的閉鎖可由電氣閉鎖接線完成,也可采用能相互通信的間隔層測控裝置實現!
          《220KV變電站通用設計規范》編制說明
          4.7.5.2條款“本章節規定了防誤操作閉鎖作為計算機監控系統的功能之一,不再配置獨立的防誤工作站,是考慮國家電網公司的建設范圍面太廣,不宜在標準中明確配置獨立的微機防誤裝置,有失其標準的嚴肅性:從計算機監控系統的技術發展方向以及變電站管理模式向無人值班看,防誤操作閉鎖功能應該作為計算機監控系統的功能之一,可以減少擴建及運行中的維護工作量;另外有關行業標準的設計技術規定也明確了這一點,避免誤導、限制計算機監控系統生產廠商的產品技術發展。個別地區運行習慣希望保留獨立的微機防誤裝置,在基建工程中不宜考慮!
          (3)、國家電網公司防止電氣誤操作安全管理規定(國家電網安全監[2006]904號)
          (4)、《220KV~550KV變電所計算機監控系統設計技術規程》DL/T5149-2001
          (5)、國家電網公司輸變電工程典型設計500KV變電站二次系統部分
          (6)、國家電網公司輸變電工程典型設計330KV變電站二次系統部分
          (7)、國家電網公司輸變電工程典型設計220KV變電站二次系統部分
          (8)、國家電網公司輸變電工程典型設計110KV變電站二次系統部分
          (9)、國家電網公司物資采購標準(2009版)
                變電站防誤閉鎖系統通用技術規范(編號:1102001-0220/0330/0500/0750-00)
                變電站防誤閉鎖系統專用技術規范(編號:1102001-0220/0330/0500/0750-01)
          (10)、國家電網公司智能變電站防誤閉鎖系統通用技術規范(2010版)
           
          3、防誤技術新要求
                隨著計算機技術、電子技術、通信技術、信號處理技術等新技術的應用,變電站自動化經歷了從無到有、從初級階段到高級階段的發展過程。近幾年,數字化變電站的出現使變電站自動化技術產生了質的飛躍,數字化變電站采用的新技術為防誤閉鎖提供了許多新思路、新手段,也對變電站的防誤操作提出了更高的要求。
               (1)在線實時判斷,實現完整的防誤功能。防誤主機應實時監控操作票的執行進度,實時監視一次設備的操作情況,一旦發生違反防誤規則的操作,防誤系統應對設備的操作強制閉鎖并發出告警信息。本步操作完成后,檢測到設備狀態變位才釋放下一步操作,從根本上杜絕“走空程”。
               (2)多層次防誤操作網絡,提高系統的可靠性?梢匀娴貙崿F變電站站控層、間隔層、過程層的三層防誤操作。三層次防誤同時工作,當站控層防誤失效時,間隔層防誤仍能實現全站防誤。
               (3)采用在線式防誤專用鎖具實現對臨時地樁、刀閘、網門等手動操作設備的在線監控,避免監控死角,實現防誤技術性能的全面提升。
               (4)支持多任務并行操作,增加操作的靈活性,后臺監控系統的實時性和防誤軟件的智能性有機融合支持多任務并發執行,增加了操作的靈活性。
               (5)簡化操作步驟,縮短操作時間。省去了電腦鑰匙,無需核對電腦鑰匙的對應狀態,避免了在主控室與開關場所之間的多次往返操作,減輕了操作負擔,提高了操作效率,縮短了操作時間,特別可為單人操作提供簡明的技術保障。
               (6)采用開放式設計,便于更新與擴展。采用數字化變電站通用的DL/T 860 《變電站通信網絡和系統》標準只要支持MMS和GOOSE的裝置都可接入到本防誤系統,從而使系統具備更好的互操作性,在系統擴建的時候也可方便擴展。
                綜合自動化及智能變電站防誤操作系統應簡單、可靠、經濟、高效、方便操作。簡單、可靠才能保障安全。計算機監控防誤操作系統是在線的實時監控防誤系統,其運行可靠性與防誤完備性大大提高了變電站及電網的防誤性能,同時還降低了運行人員的勞動強度,節省了操作時間;大大提高了變電站運行及檢修操作的自動化程度,有利于實施遙控操作和按票順序化操作,現場單人操作更加方便;更容易集成到集控(調控)中心主站系統,能夠實現跨變電站的整個電網的防誤功能,符合變電站無人值守集中監控的發展方向。
          二、基本原理
          1、基本原理概述
          在總結各種防誤技術的優缺點基礎上,在線式防誤系統設計要滿足如下的技術要求:①防誤系統應更加簡單、可靠;②同時實現防誤邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖;③實現對于設備實時在線的防誤閉鎖;④實現對于站控層、間隔層、過程層三層操作的實時在線防誤閉鎖;⑤有助于運行人員正確操作習慣的培養;⑥基于DL/T 860標準,支持互操作特性;⑦實現間隔層的基于GOOSE的聯閉鎖。
          圖1  110kv及以下等級變電站計算機監控防誤原理圖
           
          2 220kv及以上等級變電站計算機監控防誤原理圖
           
          2、總體構架
           
                在線式防誤系統總體構架如圖3所示,系統采用三層防誤結構設計,站控層實現全站的防誤邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖,間隔層通過監控網絡實現全站的防誤邏輯閉鎖,過程層通過電氣連線實現本間隔的防誤閉鎖。系統采用冗余設計,網絡采用總線型雙以太網互為備用,站控層主機采用主備服務器模式以提高可靠性。
                在線式防誤系統取消了大量現場編碼鎖,對于手動操作設備(包括網門、接地樁)則使用在線式防誤專用鎖具,站內所有手動設備也納入到監控系統實時防誤閉鎖系統中。在線式防誤專用鎖具可以返回接地樁是否掛接地線的位置信息,可以返回網門開閉的位置信息,并且解鎖或閉鎖操作可以由監控系統進行遙控。由于具備了可遙控、返回遙信的功能,實現了網門、地線等手動設備實時在線的防誤閉鎖,隔離開關操作電源回路取消傳統的空氣開關,使用可遙控的空氣開關,從而將隔離開關動力操作電源(電機電源)也同步納入到監控系統中加入防誤操作序列,大大提高操作自動化程度。
           

                                           圖3   在線式防誤系統總體構架圖
           
                在線式防誤系統提供全程的、實時的防誤邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖,是通過對一體化防誤系統進行如下改進來實現的:
             (1)間隔層測控裝置增加防誤閉鎖節點,串入過程層設備的控制回路,實現對電氣設備的防誤閉鎖。
             (2)站控層后臺監控系統完成防誤邏輯判斷和操作票順序判斷后,閉合相應的防誤閉鎖節點,確保操作任務內操作對象的唯一性。
             (3)站控層后臺監控系統對防誤閉鎖節點控制的同時,間隔層測控裝置還進行全站防誤邏輯的實時判斷:確保一旦在后臺監控系統出現故障的情況下,測控裝置接管防誤閉鎖節點的控制。
             (4)在網門、手動隔離開關操動機構和臨時接地樁安裝在線式防誤專用鎖具,實現手動設備的實時防誤閉鎖與監控。
             (5)測控裝置防誤邏輯由后臺監控系統直接下發,確保全站防誤邏輯的唯一性。
                                                       圖4   在線式防誤閉鎖回路示意圖
                在線式防誤閉鎖回路示意圖如圖4所示,防誤閉鎖節點采用動合觸點,可以保證遙控出口接點抖動不會引發誤操作。只有防誤閉鎖節點閉合的情況下,操作命令才能出口。操作票預演成功后,系統自動生成和操作票對應的操作序列。在每一步操作之前,后臺監控系統對當前操作步驟進行防誤邏輯判斷,判斷滿足后,自動閉合測控裝置相應的防誤閉鎖節點。
                在線式防誤系統基于DL/T 860標準設計,通過MMS網絡實現防誤閉鎖節點的控制,通過GOOSE網絡實現間隔層的全站邏輯閉鎖。
                當MMS網絡或后臺監控系統出現故障時,由間隔層測控裝置經GOOSE網絡實現全站的間隔層防誤邏輯閉鎖;當GOOSE網絡出現故障時,由測控裝置實現本間隔的防誤邏輯閉鎖。
                后臺監控系統實時追蹤判斷防誤邏輯,及時反應現場運行方式的變化,即使在操作過程中,一旦現場運行狀態變化不滿足現有操作邏輯條件,系統會斷開防誤節點,終止當前操作,保證不發生誤操作。
                后臺監控系統防誤邏輯庫可按需要導出用戶要求的文本,以便用戶檢查核對防誤邏輯的完整性與正確性。測控裝置防誤邏輯庫的上傳與下傳,可利用后臺監控系統直接進行,并以實際設備的名稱直觀顯示防誤邏輯,無需使用專用工具軟件來實現。
          3.正常操作流程設計
                 在系統運行狀態正常情況下,對于各種操作方式(后臺遙控操作、測控裝置或現場設備的就地操作),其操作票順序判斷由后臺監控系統獨立完成,防誤邏輯判斷由后臺監控系統與測控裝置同時完成,操作流程如圖5所示。
           
          4、故障應對方式設計
                防誤主機和監控主機按一體化配置,在線式防誤系統可實現雙機及雙網絡的冗余配置,在操作任務執行過程中,其中一臺主機故障時,另外一臺主機能夠自動接管并完成余下操作。
                測控屏裝置帶鑰匙的三工位切換開關,按“監控防誤”、“測控防誤”、“解鎖”三個位置設置。  正常情況下,三工位切換開關處于“監控防誤”位置。當后臺監控系統故障時,將三工位開關切換到“測控防誤”位置,此時由測控裝置完成防誤邏輯閉鎖;當測控裝置也故障時,將三工位開關切換到“解鎖”位置來完成操作,三工位開關切換到“解鎖”位置時,應該將本間隔防誤閉鎖節點短接,三工位切換開關的操作由鑰匙控制,鑰匙必須經過權限管理,具備相應權限才能進行相應操作。
           
          5、互換性、互操作設計
                傳統的防誤系統不具有互操作性和互換性,變電站防誤系統投運后,若站內擴建其他間隔,相應的防誤鎖具必須選用同一防誤廠家設備。
                防誤鑰匙和鎖具由于沒有通信、設備結構和尺寸的統一標準,導致電腦鑰匙和鎖具不具備互操作性和互換性,不同廠家之間的電腦鑰匙和鎖具不能互相識別、互相配合。為徹底解決上述問題,在設計在線式防誤系統時,必須考慮防誤設備的互操作性和互換性,進行兩個方面的技術改進:一是取消電腦鑰匙和相關鎖具,不同廠家的在線式防誤專用鎖具可實現互換;二是系統按DL/T 860標準進行構建,在線式防誤操作系統采用DL/T 860標準,通過使用MMS機制實現控制防誤閉鎖節點,通過使用GOOSE實現間隔層裝置間的聯閉鎖;贒L/T 860標準實現使得系統具備更好的互操作性。
                對于防誤節點的控制有兩種選擇:使用私有規約或協議實現控制:使用標準DL/T 860的MMS協議,實現標準的控制流程。前一種方式實現便捷,但是沒有考慮互操作性;后一種方式考慮互操作性,但是要求系統必須支持DL/T 860。
                 隨著DL/T 860標準在變電站的逐步推廣,DL/T 860標準成為事實上變電站未來的唯一通信標準。各大監控系統廠家都已經支持DL/T 860,所以選擇使用DL/T 860來實現對防誤節點的控制。
          使用DL/T 860來控制防誤節點最大的好處是可以支持互操作性。對于測控裝置和低壓保護裝置,只要支持DL/T 860標準的都可以方便集成到系統中來。
                間隔層防誤閉鎖早已有之,使用GOOSE實現則使系統具備更好的擴展性和互操作性。在測控裝置、低壓保護裝置、高壓保護裝置之間可以方便地實現閉鎖信息的傳遞。測控采集的斷路器或隔離開關位置、保護的動作信號,都可以高速的在網絡上傳輸,實現防誤閉鎖邏輯判斷。
          使用GOOSE實現聯閉鎖,信息的傳遞不再受裝置類型、廠家的約束,也是間隔層防誤閉鎖未來的方向。
           
          6、閉鎖回路設計
                閉鎖回路設計方案基于穩妥和可靠地原則,保證每個間隔所配置I/O數量可以監控到臨時接地樁。閉鎖回路設計方案也可滿足接地樁數量有所減少的情況,只是開入開出數量有冗余。
          閉鎖回路接線設計原則如下:
             (1)防誤閉鎖節點要求能夠持續保持,并有超時斷開的能力。
             (2)每個一次電動操作設備需配置防誤閉鎖節點。
             (3)遙控操作可通過監控后臺的防誤邏輯判斷和按票操作功能實現防誤閉鎖。
             (4)防誤閉鎖節點串入測控屏就地操作回路。
             (5)防誤閉鎖節點串入就地機構(匯控柜)操作回路。
             (6)隔離開關操作電源回路取消傳統的空氣開關,使用可遙控的空氣開關,提高操作自動化程度。
             (7)手動設備通過專用電磁鎖參與防誤閉鎖系統。
             (8)解鎖把手設置在測控屏上,為方便操作每個間隔設置一個解鎖把手,可以解本間隔所有設備。解鎖鑰匙在變電站應可靠管理.
           

          JKFW計算機監控防誤操作系統

          1、概述
          計算機監控防誤裝置主要由防誤鎖具、測控裝置、監控防誤主機、通訊管理機以及模擬操作系統、智能操作票系統等軟件組成。在防誤方面,采用“計算機監控系統的邏輯閉鎖+本設備間隔電氣閉鎖”來實現防誤操作功能。計算機監控系統具有全站性的邏輯閉鎖功能,除判別本間隔電氣回路的閉鎖條件外,還可以對其他跨間隔的相關閉鎖條件進行判別,而電氣閉鎖只完成本間隔內的防誤閉鎖。運行于監控防誤主機上的防誤操作主控軟件是整個系統的控制核心,以變電站一次主接線圖作為主要人機界面。監控防誤主機中設有變電站全站的防誤閉鎖邏輯,具有模擬操作、智能開票等功能。變電站的一次、二次設備在主機顯示器上通過圖形直觀顯示,并通過防誤鎖具將現場設備狀態進行實時在線的采集。監控和防誤功能相輔相成,徹底摒棄了電腦鑰匙,將防誤系統與監控系統結合為統一整體,實時在線式的變電站的監控操作和防誤操作。
           
          2、主要構件
          (1)監控防誤主機
          監控防誤主機中設有防誤閉鎖邏輯、模擬操作系統、操作票系統等,運行于防誤主機的主控軟件,實現系統的核心控制功能;監控防誤主機可采用高性能工控機或商用機,與測控裝置連接,完成數據采集、處理和操作指令輸出控制以及模擬預演和智能開票。
          (2)通訊管理機
          它通過多種類型的標準通訊接口和通訊規約來溝通不同的保護測控裝置、數據采集裝置等與后臺監控系統、電網調度系統之間的信息聯系。一方面可通過保護測控裝置、數據采集裝置收集各類實時信息上送監控系統和電網調度系統,另一方面又可執行各類操作命令,進行遙控、遙調操作。
          (3)測控裝置
          作為開關設備和防誤鎖具與監控主機、通訊管理機的連接裝置,一方面它采集鎖具位置信息量及電壓電流模擬量并傳送給監控主機和通訊管理機,另一方面可以執行監控主機和通訊管理機發送的指令。
          (4)防誤鎖具:
          計算機監控防誤裝置的終端執行機構,主要有刀閘電磁鎖、網門電磁鎖、接地電磁鎖及相關附件。它們固定安裝在變電站一次設備上,用于完成對一次設備的鎖定及設備狀態的采集,既能自動檢測開關、刀閘設備、臨時地線樁和網門的分合位置狀態,又能對相對應設備進行閉鎖。
          (5)系統軟件
          主要有監控防誤軟件(操作管理)、模擬操作系統軟件以及智能開票系統軟件等。
          (6)TM遠程控制器
          主要用于控制電動刀閘電源回路,遙控或手動電源回路的通斷。它可由系統后臺(或測控裝置)實現遠距離操作,控制供電設備電源的通斷,并且實時將開關工作為狀態如:閉合狀況、故障報警、信號切換、ATm重合控制附件等信息,在控制器動作1S時間內反饋至后臺或測控裝置,同時能判斷永久故障及暫時故障,暫進故障且被消除后ATm允許斷路器自動閉合,但發生永久故障時ATm 將鎖定Tm遠程控制器以避免斷路器重新閉合。
          (7)高壓帶電顯示閉鎖裝置
          高壓帶電顯示閉鎖裝置用于反映線路、母線、主變、電纜等帶電狀況,可安裝在線路接地刀閘、母線接地刀閘、主變接地刀閘、臨時接地點、開關柜網門以及其它需要閉鎖的地方,實現強制閉鎖,防止電氣誤操作。
          (8)三工位防誤切換開關
          按“監控防誤“、”測控防誤“、”解鎖“三個位置設置。正常情況下,三工位切換開關處于“監控防誤”位置:當后臺監控系統故障時,將三工位開關切換到“測控防誤”位置,此時由測控裝置完成防誤邏輯閉鎖:當測控裝置也故障時,將三工位開關切換到“解鎖”位置來完成操作,三工位開關切換到“解鎖”位置時,應該將本間隔防誤閉鎖節點短接。三工位切換開關的操作由鑰匙控制,鑰匙必須經過權限管理,具備相應權限才能進行相應操作。
          (9)智能解鎖裝置
          在線式監控防誤閉鎖系統智能解鎖裝置用于對變電站一、二次設備的各類解鎖進行規范管理,防止因錯誤解鎖造成誤操作,提高電氣設備安全運行水平,保障變電站安全運行。同時,又可以對變電站/發電廠主要區域和場所(如:高壓室門、繼保室門、安具室門、通訊機房門、辦公室門等)、各類設備箱柜門(如:保護柜門、監控柜門、端子箱門、機構箱門、匯控柜門等)及手動設備操作機構進行管理。
          (10)地線管理裝置
          地線管理裝置是用來管理變電站或電廠里所使用的臨時接地線的智能電子設備,它由地線管理測控單元與檢測閉鎖機構組成。地線管理測控單元負責管理控制檢測閉鎖機構,并向防誤主機提供地線的當前狀態以及執行防誤主機的解閉鎖指令。檢測閉鎖機構負責檢測識別地線與閉鎖解鎖地線。使用地線管理裝置不但可以解決臨時接地線無法識別的問題,還能實時查詢地線是否在地線室指定位置,做到按章使用,規范管理,有記錄可查詢,防止隨意的混亂使用,為電力安全生產提供有力的保證。
          3、工作流程
                變電站(升壓站)電壓、電流等模擬量、開關設備狀態量、各類電磁鎖具的電源信號及反饋信號等通過信號線傳送給測控裝置,測控裝置對信號處理后再通過以太網傳送給監控防誤主機,監控防誤主機將所采集的信號保存在數據庫中并及時更新,同時與通訊管理機進行通訊將信息傳送給集控中心或調度中心。
                系統啟動時,由有操作權限的操作人員登錄系統,登錄成功后,系統讀取數據庫定義信息,然后與通訊管理機建立聯系交換數據庫定義信息,接著與站內電氣設備建立通信連接,開始正常的通訊采集。當進行操作時,首先在監控防誤主機上進行模擬預演,模擬預演軟件根據采集的現場設備狀態和相關設備電壓、電流模擬量,調用數據庫的防誤邏輯規則對第一個預操作設備執行防誤邏輯判斷,如不符合操作條件則模擬結束,如符合條件則生成操作步驟,然后繼續對下一個設備進行模擬預演操作。模擬預演完成后,就可以進行實際操作了,在實際操作中,首先對第一個待操作設備執行防誤邏輯判斷,如條件不符合則拒絕操作,設備被強制閉鎖;條件符合則向測控裝置發解鎖命令,測控裝置執行解鎖操作,待設備操作到位狀態正確返回后繼續對下一個設備進行操作。
          4、主要功能
                系統主要具有變電站監控、模擬操作、圖形開票、自動化防誤操作、故障手動解鎖操作等功能。
          ●變電站監控
                全面采集變電站一次、二次設備的信息,使用圖示化顯示各種信息,對監控數據及告警信息進行統計與分析,提高電力系統維護的響應速度,降低運行維護成本。
          ●模擬操作
                運行人員可以在系統監控主機上進行圖形模擬演示操作,演示的防誤規則嚴格按照變電站運行規則及操作模式編程。系統的監控主機中存有每個任務的操作邏輯條件。系統中各個節點的動作狀態都能夠準確反映到系統,若模擬操作發現錯誤,系統閉鎖該項操作并發出語音報警,輸出提示條文。只有在滿足當前運行方式和“五防”判別條件才能模擬操作成功。
          ●智能開票
                系統開票模塊不僅可以提供變電站主接線圖,而且還具備與每條回路相應的二次屏元件圖及操作術語庫,提供模擬開票、智能開票、權限管理、操作票管理以及編寫成功的操作票存儲、顯示、打印的功能。
          ●自動化防誤操作
                系統根據操作票程序模擬正確的設備序列操作,從第一項開始逐項地操作設備,相應的設備(電磁鎖)指示燈亮,提示可操作,同時主機顯示的模擬屏主接線圖中對應操作設備同時閃爍提示,運行人員即可進行操作。在操作過程中,設備狀態(開關、刀閘、接地線、網門等)信號通過動作接點傳送給測控裝置,同時主機主接線圖中的對應操作設備同時顯示。系統通過邏輯條件判別,對符合操作條件的設備解鎖,對不符合操作條件的設備強制閉鎖而導致不能操作,從而從根本上杜絕了誤操作的發生。
          ●故障手動解鎖操作
                在緊急情況(故障)下,經上級審核批準,可以利用配備的解鎖鑰匙進行手動解鎖操作。
          6、系統操作界面
                如下圖所示,操作界面采用直觀的圖形操作,界面不僅提供了變電站主接線圖,而且還具備與每條回路相應的二次屏元件圖,當符合防誤操作邏輯條件,則相應操作步驟就會生成,同時接線圖上的設備狀態變位為期望的狀態。每個操作步驟都會有序號和圖示,其中圖示是為了更直觀的區分“拉開”和“合上”操作步驟,“拉開”操作用綠色色塊表示,“合上”操作用紅色色塊表示。
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