基於一體化設計的變電站智能程控防誤閉鎖系統的製作方法

2023-09-16 09:59:10

專利名稱：基於一體化設計的變電站智能程控防誤閉鎖系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力系統自動化技術領域，具體涉及一種變電站智能防誤閉鎖系統。
背景技術：
電力系統的誤操作，會造成人員傷亡和電力設備的損壞，甚至會導致大面積停電的 嚴重後果。因此，我國電力系統頒布了有關防止5種電力系統惡性誤操作事故的"五防" 規則要求。
目前，按照"五防"規則要求的微機防誤閉鎖系統，主要分為兩種類型，即離線式 微機防誤閉鎖系統、在線式微機防誤閉鎖系統。
(1) 離線式微機防誤閉鎖系統 離線式微機防誤閉鎖系統是當前現場使用最多的防誤系統。離線式微機防誤閉鎖系
統主要由三個部分組成，艮P-
■防誤主機(或五防模擬屏) ■電腦鑰匙 ■現場鎖具
防誤主機(或五防模擬屏)從監控系統以通信方式(串口或乙太網)獲取現場設備 位置信息，操作時在防誤主機(或五防模擬屏)根據開具的操作票進行模擬預演，預演 的過程中檢査五防邏輯。然後將模擬預演後的操作步驟傳輸到電腦鑰匙。現場的操作通 過電腦鑰匙和鎖碼匹配來完成閉鎖鎖具的解鎖工作。現場操作完成後，將電腦鑰匙放回 主控室，接到防誤主機上進行回傳，將剛才操作過的信息傳回防誤主機。
離線式防誤系統由於無需敷設電纜、投資小、覆蓋面廣、結構簡單、可靠性高等優 點，得到廣泛使用。
離線式微機防誤閉鎖系統，不能實時取得設備的實際位置。操作期間，防誤主機不 能在線跟蹤操作的執行情況，只有在電腦鑰匙回傳後，才可以獲得相關的操作信息。
由於不能實時獲取設備實際位置，"走空程"成了離線式五防面臨的最大安全問題。 "走空程"是指將本步操作的五防鎖打開了，但是沒有操作本步設備，此時電腦鑰匙還 是會認為本步操作完成，繼續進行下一步操作。"走空程"會導致誤操作。為了防止"走 空程"，需要設計式樣繁多的固定鎖(如位置檢測鎖)及其安裝附件。
(2) 傳統在線式微機防誤閉鎖系統現有的在線式微機防誤閉鎖系統主要由三個部分組成，即防誤主機、分布式現場總 線、遙控閉鎖繼電器及現場鎖具。
其設計目標則是通過分布式現場總線，將防誤主機與現場鎖具連接起來，由防誤主 機直接控制鎖具的解鎖和閉鎖操作。同時具備鎖具閉鎖狀態及設備狀態的實時採集功 能。操作過程完全取消電腦鑰匙。
現有的在線式微機防誤閉鎖系統具有以下優點具有一次設備狀態實時採集功能， 防誤主機可實時獲得現場部分一次設備的狀態。防誤主機中的一次設備狀態可與現場設 備實現實時對位。具有鎖具閉鎖狀態實時釆集功能，防誤主機可實時採集在線式防誤鎖 具的閉鎖狀態，並可實現對鎖具操作情況的跟蹤及在線檢測等功能。實時跟蹤操作狀態， 有效防止操作中"走空程"的問題。由於五防主機可直接控制現場鎖具的解鎖、閉鎖操 作，並可採集設備、鎖具狀態。防誤主機只有在檢測到設備狀態正確變位後，再開放下 一步的操作，可同步解決"走空程"問題。有效的降低操作複雜程度，提高效率。
與離線式微機防誤閉鎖系統相比，現有的在線式防誤閉鎖系統具有獨特的優點，但 從提供完善的防誤閉鎖解決方案來看，也存在如下問題，從而沒有得到廣泛應用。
安裝不方便。
需敷設大量的電纜，維護成本高，由於需要建立分布式控制網絡、採集設備位置節 點及鎖具狀態節點、遠程設備供電等原因，成本增加較大，施工難度增加。因此僅適用 於新建變電站，而且在變電站擴建時也會相當麻煩。存在電源問題，五防系統可能會在 變電站故障時操作，因此安裝分布式現場總線不能就地取得電源，而是要從總控室拉電 源，增加了投資和故障點。
*五防系統投資增大。
由於需要在變電站監控網之外，單獨配置防誤的網絡，配置可提供閉鎖接點的閉鎖 裝置，會產生較大成本。
*系統設計和實施複雜。
由於增加完全獨立的防誤網絡和相應的遙控閉鎖繼電器裝置，系統設計和實施十分 複雜。

發明內容
綜合目前五防系統的現狀，為解決現有技術中存在的上述問題，本發明設計了基於 一體化設計的智能程控防誤閉鎖系統。該基於一體化設計的智能程控防誤閉鎖系統具體 採用以下技術方案-
基於一體化設計的變電站智能程控防誤閉鎖系統，該系統包括監控主機、測控單元、監控網絡和設備層上的操作迴路接線，在變電站監控網絡的基礎上，將防誤閉鎖系統集 成到變電站的監控系統中，實現變電站的在線防誤閉鎖功能；其特徵在於
防誤主機和監控主機合一監控主機除實現原有監控系統監視和控制功能外，集成 五防和操作票系統功能，並且實現發出程控防誤指令的功能；
防誤網絡和監控網絡合一監控網絡除實現原有監控系統監視和控制數據傳遞功能 外，還用於傳遞程控防誤指令；
測控單元測控單元除實現原有監視和控制功能外，還增加五防閉鎖節點，通過監 控網絡接受監控主機發出的程控防誤指令，並根據該程控防誤指令完成五防閉鎖節點的 閉合和斷開；
設備層上的操作迴路接線所述設備層包括測控屏和就地操作機構，將五防閉鎖節 點串入測控屏和就地操作機構的操作迴路，實現就地操作滿足五防邏輯閉鎖和操作票順 序閉鎖。
本發明具有以下有益效果
基於一體化設計的變電站智能程控防誤閉鎖系統，可以實現站控層、間隔層和設備 層3層無需電腦鑰匙，即可完成防誤操作。
1) 對於站控層監控後臺的遙控操作，每步操作都必須經過後臺的五防邏輯判 斷和操作票順序判斷，還經過測控單元的五防邏輯判斷和五防閉鎖節點的 順序閉鎖，因此能夠保證滿足五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖。
2) 對於間隔層測控屏的當地操作，必須經過測控單元的五防邏輯判斷和五防 閉鎖節點的順序閉鎖，因此能夠保證滿足五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖。
3) 對於設備層匯控櫃的當地操作，由於測控單元的五防閉鎖節點串入操作回 路，五防閉鎖節點的閉合是後臺監控在判斷完成五防邏輯閉鎖和操作票順 序閉鎖的前提下完成的， 一次匯控櫃的當地操作也滿足五防邏輯閉鎖和操 作票順序閉鎖。因此在現場操作，只有操作票上當前步驟才能操作，即使 走錯間隔，由於五防閉鎖節點沒有閉合，因此不會操作成功不會引發誤操 作。
本發明發揮監控的網絡優勢，五防網絡與監控網絡合一，減少了在線式五防的網絡 布線和投資。由後臺監控系統控制五防閉鎖節點，簡化了傳統在線式五防的二次電纜布 線。測控單元內預設了五防規則，與傳統在線式五防相比，就地操作也具備五防閉鎖功 能。
本發明對於變電站後期的改擴建也會帶來極大的方便。以往的改擴建，需要監控廠家和五防廠家的技術人員同時到現場進行調試，雙方都要修改資料庫、圖形。實現一體 化後，只要修改監控的資料庫和圖形，五防的資料庫和圖形也隨之改變。


圖1所示為本發明的智能程控防誤閉鎖系統架構示意圖2所示為本發明的智能程控防誤閉鎖系統的測控接線示意圖3所示為本發明的智能程控防誤閉鎖系統的監控系統組件結構圖4為本發明實現閉鎖功能的流程圖。
具體實施例方式
下面，根據說明書附圖對本發明的技術方案作進一步詳細說明。 如圖1所示為本發明的智能程控防誤閉鎖系統架構示意圖。 一體化設計的智能程控防誤閉鎖系統，包括以下組成部分
*監控系統後臺計算機。監控系統後臺計算機實現原有監控系統監視和控制功能，
此外集成五防和操作票系統功能，並且實現發出程控防誤指令的功能。 *監控系統網絡。監控系統網絡實現原有監控系統監視和控制數據傳遞功能，此
外實現傳遞程控防誤指令的功能。 *測控單元。測控單元實現原有監視和控制功能，此外增加五防閉鎖節點，並實
現接受程控防誤指令，根據此指令完成五防閉鎖節點的閉合和斷開。 *操作迴路接線。本發明需要修改或增加部分測控屏和就地操作機構(匯控櫃)
的迴路接線，以實現就地操作滿足五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖。 所述的一體化設計指的是防誤系統集成到監控系統中，防誤主機和監控主機合一，
圖形資料庫均在監控系統內部實現；防誤網絡和監控網絡合一，使系統更加簡化。監控
和五防閉鎖實現圖形、資料庫的統一，將傳統的五防功能，集成在監控軟體中，使監控 軟體具有五防邏輯閉鎖、五防操作票功能。監控系統資料庫中增加五防相關表(包括一 次設備表、二次設備表、設備邏輯表、操作術語表等)，並建立與監控遙信和遙控表的
關聯；圖形系統映射到資料庫的遙信和遙控表，通過遙控遙信和五防設備的關聯，圖形 系統也可獲取五防數據，實現相關五防功能。通過這個設計，實現監控系統與五防閉鎖 在圖形和資料庫的一體化。由於具備五防功能的防誤閉鎖系統作為監控系統的功能模 塊，該防誤閉鎖系統需要的設備位置信息，直接取自監控實時庫，避免了傳統五防因通 信問題或雙方資料庫不一致引起的閉鎖問題，提高了防誤閉鎖的可靠性和實時性。
所述的智能程控是指在正常的操作過程中，防誤閉鎖系統提供全程的、實時的五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖。在測控單元增加後臺監控系統可控制的單獨五防閉鎖節 點，串入設備的控制迴路。在操作的時候，只有五防閉鎖節點閉合的情況下，操作才能 出口 。五防閉鎖節點默認都是打開的，從而可以保證遙控出口接點抖動不會引發誤操作。 對於測控單元，不僅要接收正常的遙控令，還要接收後臺監控發送的閉鎖令和解鎖令， 來控制五防閉鎖節點的打開和閉合。當運行人員根據操作票預演後，系統就有了和操作 票對應的操作序列。在每一步操作之前，後臺系統在對當前操作步驟進行五防邏輯判斷， 判斷滿足後，將相應測控的五防閉鎖節點閉合。因此五防閉鎖節點閉合就意味著經過了 五防邏輯判斷和操作票順序閉鎖判斷。本步操作完成之後，監控系統判斷當步操作完成， 將對應的五防閉鎖節點斷開，並自動將下一步操作對應的五防閉鎖節點閉合。
當測控故障無法進行當地監控的遙控操作時，需要進行就地操作。為了滿足此要求， 在五防閉鎖節點並聯電編碼鎖，保留五防電腦鑰匙和鎖具，當監控網故障，可以用電腦 鑰匙聯通電編碼鎖(DBMS)，將五防閉鎖節點短接，確保操作可以進行。此故障應對 方案，保證系統即使出現故障，也能達到傳統離線五防的防誤水平。
根據圖2所示為本發明的智能程控防誤閉鎖系統的測控接線示意圖，將各個五防節 點串入對應設備操作迴路。對於測控屏的迴路接線和就地操作機構(匯控櫃)的迴路接 線也應串入，以確保對於遙控操作、測控屏就地操作和就地操作機構(匯控櫃)操作實 現強制五防邏輯閉鎖和操作順序閉鎖。
圖3所示為本發明的智能程控防誤閉鎖系統的監控系統組件結構圖，請發明人根據 圖3，對圖3的內容進行文字說明。
圖4為本發明實現閉鎖功能的流程圖，所示流程，開票、預演，然後進行操作。操 作應該分布到變電站的站控層(監控主機)、間隔層(測控單元)和設備層3層，並驗 證五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖，不滿足五防邏輯的不能進行操作，滿足五防邏輯的 但不是操作票當前操作的也不能操作。在操作之前要開具操作票；然後對開具的操作票 進行模擬預演以驗證操作票是否滿足五防邏輯，經過預演的操作票自然形成了有順序的 操作序列；開始操作後，對於每一步操作先驗證是否滿足五防邏輯閉鎖，滿足五防邏輯 閉鎖後，判斷相應的五防閉鎖節點是否閉合，如果五防節點閉合，表明滿足操作票順序 閉鎖，經過這兩重驗證後才能進行操作；本步操作完成後，下一步操作也要驗證五防邏 輯閉鎖和操作票順序閉鎖， 一直到所有操作完成。
以上給出的實施例用以說明本發明和它的實際應用，並且因此使得本領域的技術人 員能夠做出和使用本發明。但這僅僅是一個較佳的實施例，並非對本發明作任何形式上 的限制，任何一個本專業的技術人員在不偏離本發明技術方案的範圍內，依據以上技術 和方法作一定的修飾和變更當視為等同變化的等效實施例。
權利要求
1、基於一體化設計的變電站智能程控防誤閉鎖系統，該系統包括監控主機、測控單元、監控網絡和設備層上的操作迴路接線，在變電站監控網絡的基礎上，將防誤閉鎖系統集成到變電站的監控系統中，實現變電站的在線防誤閉鎖功能；其特徵在於防誤主機和監控主機合一監控主機除實現原有監控系統監視和控制功能外，集成五防和操作票系統功能，並且實現發出程控防誤指令的功能；防誤網絡和監控網絡合一監控網絡除實現原有監控系統監視和控制數據傳遞功能外，還用於傳遞程控防誤指令；測控單元測控單元除實現原有監視和控制功能外，還增加五防閉鎖節點，通過監控網絡接受監控主機發出的程控防誤指令，並根據該程控防誤指令完成五防閉鎖節點的閉合和斷開；設備層上的操作迴路接線所述設備層包括測控屏和就地操作機構，將五防閉鎖節點串入測控屏和就地操作機構的操作迴路，實現就地操作滿足五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖。
2、根據權利要求1所述的變電站智能程控防誤閉鎖系統，其特徵在於，所述監控系 統和所述防誤閉鎖系統實現圖形、資料庫的統一將傳統的五防功能集成在監控軟體中， 使監控軟體具有五防邏輯閉鎖、五防操作票功能；在監控系統資料庫中增加五防相關表， 並建立與監控遙信遙控表的關聯，通過這種關聯關係，監控軟體的圖形系統也可獲取五 防數據，實現相關五防功能，其中所述五防相關表包括一次設備表、二次設備表、設備 邏輯表、操作術語表。
3、 根據權利要求2所述的變電站智能程控防誤閉鎖系統，其特徵在於，防誤閉鎖 系統作為監控系統的功能模塊，其需要的設備位置信息，直接取自監控系統資料庫，避 免了傳統五防因通信問題或雙方資料庫不一致引起的閉鎖問題，提高了五防的可靠性和 實時性。
4、 根據權利要求1所述的變電站智能程控防誤閉鎖系統，其特徵在於，所述防誤 閉鎖系統提供全程的、實時的五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖，在測控單元增加監控主 機可控制的單獨五防閉鎖節點，並將該五防閉鎖節點串入設備層的操作控制迴路；在操 作的時候，只有在五防閉鎖節點閉合的情況下，操作才能出口。
5、 根據權利要求4所述的變電站智能程控防誤閉鎖系統，其特徵在於，所述五防 閉鎖節點默認都是打開的，從而可以保證遙控出口接點抖動不會引發誤操作；對於測控 單元，不僅要接收正常的設備操作遙控指令，還要接收監控主機發送的閉鎖令和解鎖令，來控制五防閉鎖節點的打開和閉合。
6、 根據權利5要求所述的變電站智能程控防誤閉鎖系統，其特徵在於，當運行人 員根據操作票預演後，所述防誤閉鎖系統就有了和操作票對應的操作序列，在每一步操 作之前，監控主機對當前操作步驟進行五防邏輯判斷，判斷滿足後，將相應測控單元的 五防閉鎖節點閉合，監控主機判斷當前步操作完成之後，將對應的五防閉鎖節點斷開， 並自動將下一步操作對應的五防閉鎖節點閉合。
7、 根據權利要求1所述的變電站智能程控防誤閉鎖系統，其特徵在於，在所述五 防閉鎖節點並聯電編碼鎖，保留五防電腦鑰匙和鎖具，當監控網絡故障時，可以用電腦 鑰匙聯通電編碼鎖DBMS，將五防閉鎖節點短接，確保操作可以進行，達到傳統離線五 防的防誤水平。
全文摘要
本發明公開了一種基於一體化設計的智能程控防誤閉鎖系統，防誤主機和監控後臺主機合一，測控網絡和防誤網絡合一。測控單元增加監控系統後臺可控制的五防閉鎖節點，此五防閉鎖節點為常開節點，串入操作迴路，因此不論遙控控制還是就地操作，只有五防閉鎖節點閉合的時候才能操作。在監控系統後臺主機上，檢查設備五防邏輯完成操作票的模擬預演後，根據形成的操作票序列，後臺監控系統自動將當前待操作設備對應的五防閉鎖節點閉合，此節點閉合則說明此設備通過了五防邏輯閉鎖和操作票順序閉鎖的雙重驗證。不論在站控層主機遙控，在間隔層進行操作，還是在設備層就地操作，都可保證在全站範圍只能對唯一正確設備操作。
文檔編號H02J13/00GK101546922SQ20091008229
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者萬榮興, 斌 餘, 劉軍虎, 宋佔嶺, 張曉文, 勇 方, 李玉林, 楊震強, 王志林 申請人:西北電網有限公司;北京四方繼保自動化股份有限公司