1计算机监控防误操作系统的发展与应用

1计算机监控防误操作系统的发展与应用浦知新1，毛耀红2邵之祺3（1-江苏省电力设计院，江苏南京210024；2-南京胜太电力工程有限公司，江苏南京210002；3-江苏省电力公司安全监察部，江苏南京210024）摘要：电力系统自动化的不断发展，使我国的电网更为可靠、优质，而同时其对防止电气误操作的要求也越来越高。本文在对防误闭锁装置现状分析的基础上，着重阐述了计算机监控防误操作系统的原理和技术方案，指出该系统适合变电站自动化的发展要求，并对该系统提出了相应的改进方案。关键字：计算机监控系统防止电气误操作I/O模块发展引言近年来，随着信息技术在电力系统中的发展与应用，变电站运行设备自动化水平不断提高，国内现有的防误装置技术已经呈现出不能满足其五防要求的趋势。另一方面，计算机监控系统实现变电站完善的防误功能也得到了很好的应用，能够稳定可靠地实现“五防”功能，在防止电气误操作上发挥越来越大的作用，逐步成为“五防”的发展趋势。1防误闭锁装置现状分析目前，国内防误装置主要有微机闭锁、机械程序锁（闭锁、联锁）、电气闭锁以及监控防误闭锁。这几种装置各有特点（如表1所示），在各等级的变电所配置情况也大相径庭。110kv和35kv变电所防误装置种类较多，大都采用电磁锁或机械程序锁；220kv及以上等级变电站多为微机闭锁，03年以后的新站都逐步采用“计算机监控系统的逻辑闭锁”与“电气闭锁”相结合的防误模式。从上面分析可以看出，微机防误目前仍然是防误装置的主流，而计算机监控防误系统也得到了越来越广泛的应用。表1各类防误闭锁装置比较闭锁类型优点缺点备注1、闭锁功能完善，防误程序实现容易；2、自动化程度高；3、安装调试方便（必须由厂家完成）；4、维护方便（必须由厂家完成）。1、电脑钥匙抗干扰能力较低，容易出现逻辑混乱，程序易丢失；电脑钥匙电池使用寿命短。每半年寄回厂家维护一次；个别产品存在电脑钥匙和充电器配合不好的情况。2、通讯不稳定，易中断，数据易丢失；3、防止走空程功能较弱。实现起来也比较复杂；适合各电压等级变电所。目前，占有率居首位。2微机闭锁4、锁具易锈蚀卡涩、插拔不灵活；5、防误系统处于离线状态，现场与模拟系统不能实时对接，容易造成模拟图和现场电气设备状态不能及时保持一致；6、使用电脑钥匙操作，大大增加了运行人员操作时间和劳动强度；机械程序锁（联锁、闭锁）1、功能较完善；2、性能良好；3、坚固耐用；4、检修人员容易掌握，便于设备的维护。1、安装较复杂，调试困难，维护工作量大；2、如果一次接线复杂，防误程序实现比较困难。即使实现，操作也比较繁琐；3、锁具易锈蚀，程序锁程序易出错；4、智能程度低，无法和现代化变电所配套；5、使用程序钥匙操作，增加运行人员工作时间。适用接线简单或自动程度不高的变电所。电气闭锁1、防误功能比较完善、可靠；2、安装简单，维护方便容易；3、操作方便、简单，不增加运行人员的额外时间和劳动。1、易出现户外设备辅助接点转换不灵、接点粘死；国外应用比较广泛。适合间隔防误。计算机监控系统逻辑闭锁1、防误闭锁功能完善，防误程序实现容易；2、在线闭锁，实时性强；3、较高的可靠性和可操作性、长寿命；4、完备的五防逻辑判别功能。如可以采集模拟量（电流、电压等）；5、完备的操作管理功能和操作票功能；6、维护简单，工作量小；没有电脑钥匙，不增加运行人员的操作时间和劳动强度；7、通讯稳定可靠；8、具备多任务并行防误操作功能；9、能够实现对电气设备状态的可控、在控、能控；10、能够实现整个电网的防误要求；1、对配套的电磁锁工艺质量要求较高。2、对开关、刀闸位置等信息采集不全的变电站不适用。防误闭锁的发展趋势。311、不增加经济成本。2计算机监控防误操作系统2.1系统的原理变电所防误操作系统应简单、可靠、经济，方便操作，而且最好是“在线判别系统”。好的防误系统应该是让操作人员感觉不到防误系统的存在（没有专门为了防误而增加的额外动作），而防误系统在实时起着作用。本文所要讨论的计算机监控防误操作系统采用“计算机监控系统的逻辑闭锁”和“本设备间隔电气闭锁”相结合的方式。计算机监控系统具有全站性的逻辑闭锁功能，间隔内的纵向闭锁采用电气闭锁，间隔间的横向闭锁由逻辑闭锁实现。2.1.1系统框架结构计算机监控防误操作系统是“在线判别系统”。如图1所示，在该系统中，变电站的所有闭锁设备（开关、刀闸、网门、临时接地线等）都视为系统的网络节点，所有的节点都连入计算机监控系统网络中，每个节点中都安装有相应的闭锁装置。所有经计算机监控系统的操作都通过I/O测控模块防误闭锁逻辑判断，若发现错误，系统闭锁该项操作并发出语音报警，输出提示条文。同时，变电站还可以通过网络通讯与集控中心和调度中心相互传输信息。调度中心集控中心变电站I/O测控模块计算机监控系统智能模拟系统操作票系统刀闸设备（刀闸电磁锁）网门电磁锁接地电磁锁模拟量带电显示开关设备其他图1计算机监控防误操作系统原理框架图2.1.2设备信号的采集目前，变电站综自系统已经能够采集了一次设备的全部位置信息，在刀闸、临时接地点以及网门都配套装有计算机监控防误操作专用电磁锁。该锁具有两副动作接点（常开、常闭各一副），这两副接点能够及时的将锁的动作信号（设备位置信息）传送给I/O测控模块，列入防误闭锁逻辑判别。采用常开、常闭接点都接入保证采样信号可靠，防止辅助接点不到位影响逻辑判别。2.2系统防误功能的实现4计算机监控系统分为站控层设备（操作员工作站等）和间隔层设备（测控模块），设备操作均通过I/O测控模块来实现，测控模块独立于后台系统或总控单元，相互间能以网络方式通信。变电站综自系统采集了一次设备的全部位置信息，这就使得控制设备时做一些条件判别是非常容易的，完全由软件来实现，而且可以加入电压、电流等模拟量进行判别，防止因开关、刀闸等传动件的断裂而引起的误操作。2.2.1操作流程在执行一项操作之前先进行智能模拟操作，模拟操作步骤的正确与否严格按照变电站运行规则及操作模式编写。监控防误主机中存有完备的“五防”逻辑，模拟操作时，防误主机对当前操作按照“五防”逻辑进行判别，符合条件则继续模拟操作；当操作步骤违反“五防”逻辑，系统会自动语音提示并输错错误条文。只有全部步骤都符合“五防”逻辑，模拟操作才能够成功。模拟操作成功后，系统根据模拟操作的顺序逐步进行实际操作。同时，执行操作后的设备新信息量及时反馈给I/O测控模块并存入监控防误主机，直到整个操作任务完成。以母线接地闸刀操作为例，其操作条件为“母线上隔离开关都拉开＋母线无电（采集母线PT或高压带电显示装置的信号）”，操作过程如图2所示。开始主机逻辑判别母线隔离开关是否拉开？母线是否无电？强制闭锁读取相关设备信息量模拟成功执行操作新状态信息量反馈否否是是图2母线接地闸刀操作流程图在模拟操作中，防误主机根据相关设备当前位置信息对操作进行逻辑判别，如若其5中任何一个条件不满足，则强制闭锁，禁止操作；只有当母线接地闸刀操作的两个条件全部满足时，才会模拟成功并执行操作。执行操作时，刀闸的新的信息量及时反馈到I/O测控模块并存入监控防误主机。从而，及时可靠地实现防误操作功能。2.2.2软硬件故障处理计算机的软硬件故障以及外界条件干扰也有可能造成误动作，针对此问题，系统在间隔层I/O测控屏上设计2个解锁开关，一个解锁开关作为I/O测控模块的开入量，解除其闭锁逻辑，用于特殊情况下解锁但仍需要通过计算机监控系统操作；一个解锁是短接回路，用以解除I/O测控模块逻辑闭锁的输出，当I/O测控模块故障需现场近控操作时，操作此开关解锁。2.3系统的特点（1）在线判别，实时防误，稳定可靠的实现防误闭锁功能。在线检测设备的位置信息，实现动态情况下的防误操作。（2）完备的“五防”逻辑判别。可采集模拟量，并将临时接地线和高压带电显示装置的信号接入整个防误系统，能够实现全站性的防误操作。（3）彻底摒弃电脑钥匙。电脑钥匙抗干扰能力较低，程序易丢失，这大大削弱了防误装置的可靠性。该系统采用计算机监控系统专用电磁锁，能够及时将设备的状态信息传送给I/O测控模块，提高信号传输的准确性。（4）故障手动解锁操作。在紧急情况（故障）下，经上级审核批准，可以利用配备的解锁钥匙进行手动解锁操作。2.4系统可能的改进各厂家在监控防误装置功能的实现方面、通讯规约方面存在一定的差异，甚至不同的设计单位也有不同的设计原则，不利于今后的管理及应用。应对计算机监控防误操作系统的制定统一的选型选用原则和相关技术标准。3结束语变电站防误操作系统应简单、可靠、经济、高效、方便操作，简单、可靠才能保障安全。计算机监控防误操作系统是在线的实时监控防误系统，其运行可靠性与防误完备性大大提高了变电站及电网的防误性能，同时还降低了运行人员的劳动强度，节省了操作时间，有利于实施遥控操作和顺序化操作，更容易集成到集控中心主站系统，实现跨变电站的电网区域防误功能，符合变电站无人值守集中监控的发展方向。参考文献[1]国家电网公司[2006]904号文《国家电网公司防止电气误操作安全管理规定》[2]江苏省电力公司苏电生[2006]1356号文《江苏省电力公司变电站防误操作技术规定（试行）》