能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統的製作方法
2023-09-15 14:31:00 2
專利名稱：能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於智能保護技術領域，特別是提供了一種能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統，基於變電站自動化通用五防規則、計算機及網絡通信技術、設備狀態實時 傳入、智能數位化識別判斷、保護閉鎖、自動解鎖、網絡化五防閉鎖管理、計算機監測報警系 統，適用於一機多站各類電壓等級變電站和開關站的各種結線方式斷路器、接地刀閘、隔離 開關等自動化五防監測、保護及控制。
背景技術：
目前傳統電氣防誤主要是建立在二次操作迴路上的一種防誤功能，一般通過開關的輔助接點聯鎖來實現。電氣閉鎖迴路是電力系統發展過程中經過不斷完善，但迴路複雜， 間隔多的大變電所實現起來耗費大量電纜，且在運行中存在開關輔助接點不可靠、戶外電 磁鎖機構易損壞等問題，再者其防誤功能隨二次接線而定，不易增加和修改，不能實現完全 的五防。
發明內容
本發明的目的在於提供能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統，克服了現 有技術的不足，充分考慮了變電站自動化通用五防規則在一機多站綜合調度應用，能夠真 實的反映多個變電站各種接線方式斷路器、接地刀閘、隔離開關五防情況。本發明基於變電站自動化通用五防規則提供了每個控制設備五防連鎖關聯控制 邏輯，並根據此關聯控制邏輯建立了相關控制模塊，模塊之間相互關聯，控制模塊相關指示 實時反映設備狀態，關聯控制邏輯智能化系統使整個系統多站五防統一管理，將不可直觀 觀察的整個系統多站五防以直觀的平面圖形式顯示出來，實現實時監測和保護功能本發明包括在線監測的硬體和控制處理模塊，在線監測的硬體包括電力線通訊接 口，脈衝式電磁鎖控制電路，設備狀態檢測電路及控制處理模塊，通過雙環乙太網連接能源 系統四臺冗餘I/O伺服器；控制處理模塊包括數據採集模塊、邏輯計算分析判斷模塊、數據 庫存儲模塊、圖像顯示模塊、權限有效性判斷模塊、保護閉鎖模塊、手動掛牌摘牌模塊、手動 確認模塊、手動應急解鎖模塊、自動解鎖模塊、圖像聲音報警模塊、歷史數據查詢模塊；控制 處理模塊都運行在能源系統四臺冗餘I/O伺服器上。邏輯分析判斷模塊以數據自動採集模塊、權限有效性判斷模塊、資料庫存儲模塊 為基礎，對各設備五防情況進行實時判斷，判斷過程如下(1)根據權限有效性功能與操作人員進行交互，判斷當前系統使用人員五防操作 權限；(2)根據現場檢修等實際情況與操作人員進行交互，進行手動掛牌摘牌操作，掛牌 並注釋，摘牌根據現場實際情況確認注釋；(3)根據各控制設備狀態實時傳入得到各控制設備合分狀態等信息，判斷所操作 設備當前是否故障狀態；
(4)根據與控制設備相關本站設備、控制設備相關站所間設備、本設備當前狀態經 過後臺判斷系統，判斷保護閉鎖或自動解鎖；(5)根據判斷設備如果允許操作，可輸入相應操作權限密碼進行控制操作，特殊情 況下可以應急解鎖操作。手動掛牌摘牌操作在邏輯分析判斷模塊的基礎上，與操作人員進行交互，由操作 人員對設備現場檢修等實際情況進行確認，手動掛牌摘牌過程分為設備現場檢修掛牌注釋 和設備現場檢修完畢摘牌兩個步驟，設備現場檢修完畢確認完成後，才能進行摘牌操作，必 須按先後順序進行；實現過程如下(1)人工進行了掛牌操作後，系統自動記錄相應掛牌時間並提示掛牌狀態及掛牌 注釋信息，此時對應控制點被鎖定，操作被禁止；(2)人工摘牌操作後，對應控制點設備狀態正常顯示，並解除對此設備控制功能的 鎖定。手動確認模塊在數據自動採集模塊和權限有效性判斷模塊的基礎上，與操作人員 進行交互，由操作人員對報警結果進行確認，手動確認過程分為對影響控制設備的相關五 防邏輯分析判斷的設備現場動作確認和操作命令下達後操作設備現場動作確認兩種，影響 控制設備相關五防邏輯分析判斷的設備現場動作確認完成後，才能進行按判斷結果決定操 作與否，必須確保相關數據正常反映現場，操作才能進行；實現過程如下(1)當設備現場動作已經發生且一直未被操作員確認，則系統連續報警提示；(2)在沒有手動確認控制設備動作為真實現場反饋之前，先用消音功能消除報警 聲音，維持30秒不提示聲音，超過時間未確認將再次自動激活聲音報警提示確認控制設備 動作信息。圖像聲音報警模塊是在數據自動採集模塊和邏輯分析判斷模塊的基礎上，對判斷 結果以圖像、聲音和數據的形式進行報警，及時提示五防操作者操作注意信息；實現過程如 下(1)各相關設備以控制設備平面圖(一次接線圖)和控制設備五防圖的形式顯 示，標出設備狀態、掛牌狀態，圖形包括五防邏輯控制圖、間隔圖、本站圖、各站總全系統示 意圖；(2)當和控制設備邏輯相關某設備發生變位動作，則圖形閃爍報警(伴有報警 聲)，同時顯示新的邏輯判斷結果(動作設備調度編號及位置、變位時間、影響設備、確認信
息等)ο歷史查詢模塊是對設備控制及動作發生的時間、手動確認時間等信息進行歷史查 詢，採用不同的查詢篩選方式，如按站點位置查詢或按時間段查詢或狀態查詢。全自動智能化系統(該系統是否就是智能五防系統，如果是，請統一用語)分為客 戶端和後臺系統兩部分，客戶端主要用於將後臺計算得到的結果以圖形、數據的形式直觀 的顯示給用戶；後臺系統包括人工智慧系統監視報警系統。本發明的優點在於投資少、可靠直觀、故障率低、耗電量少、誤差小、標準化程度 高、聯鎖安全可靠、通用性好、傳動穩定、精確、效率高等優點。使用本發明後，將有效防止人 為誤判斷、誤操作以及誤調度的可能性，提高整個系統設備操作的安全性，並且該五防系統 可通過整個能源供電總系統分析實現站所間聯絡操作智能五防，減小了安全隱患，減少操作時間，縮短了站間站內送電時間，降低了對操作人員的要求，確保人身及設備安全。
圖1為本發明具體實施方式
的系統總結構圖。圖2為本發明具體實施方式
的系統總流程圖。圖3為本發明具體實施方式
的後臺診斷系統流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細的說明。安裝在電力開關刀閘上的脈衝式電磁鎖控制電路，設備狀態檢測設備狀態等數據 送入一級系統，再通過乙太網與二級系統通訊，送入數據伺服器，本系統自動採集數據服務 器中的數據，分別建立數據自動採集模塊、邏輯計算分析判斷模塊、資料庫存儲模塊、圖像 顯示模塊、權限有效性判斷模塊、保護閉鎖模塊、手動掛牌/摘牌模塊、手動確認模塊、手動 應急解鎖模塊、自動解鎖模塊、圖像聲音報警模塊、歷史數據查詢模塊，各模塊之間有機結 合，實時監測保護，並以數據、圖像和聲音的形式對五防操作及時進行提示報警，有效避免 因誤操作造成的危害。系統總體結構如圖1示。1.數據採集模塊實現方法如下通過區域網和通訊機採集現場一次系統設備數 據，包括各隔離刀閘斷路器接地刀等裝置數據，通過遠動，採用IEC104通訊，通訊方式採用 逢變觸發上傳，時間周期(30分鐘)系統總召。2.邏輯分析判斷模塊實現方法如下在權限有效性判斷模塊的判斷通過後，分析 與控制設備相關本站設備、控制設備相關站所間設備、本設備當前狀態，為五防邏輯分析判 斷模塊準備完善的基礎數據。4.邏輯分析判斷模塊以數據自動採集模塊、權限有效性判斷模塊、資料庫存儲模 塊為基礎，對各設備五防情況進行實時判斷，包括各設備五防判斷子模塊。5.手動掛牌摘牌操作在邏輯分析判斷模塊的基礎上，與操作人員進行交互，由操 作人員對設備現場檢修等實際情況進行確認，手動掛牌摘牌過程分為設備現場檢修掛牌注 釋和設備現場檢修完畢摘牌兩個步驟，設備現場檢修完畢確認完成後，才能進行摘牌操作， 必須按先後順序進行。實現方法如下(1)人工進行了掛牌操作後，系統自動記錄相應掛牌時間並提示掛牌狀態及掛牌 注釋信息，此時對應控制點被鎖定，操作被禁止；(2)人工摘牌操作後，對應控制點設備狀態正常顯示，並解除對此設備控制功能的 鎖定。5.圖像聲音報警模塊是在數據自動採集模塊和邏輯分析判斷模塊的基礎上，對判 斷結果以圖像、聲音和數據的形式進行報警，及時提示五防操作者操作注意信息。實現方法 如下(1)各相關設備以控制設備平面圖(一次接線圖)和控制設備五防圖的形式顯 示，標出設備狀態、掛牌狀態，圖形包括五防邏輯控制圖、間隔圖、本站圖、各站總全系統示 意圖；(2)當和控制設備邏輯相關某設備發生變位動作，則圖形閃爍報警(伴有報警聲)，同時顯示新的邏輯判斷結果(動作設備調度編號及位置、變位時間、影響設備、確認信
息等)O6.手動確認模塊在數據自動採集模塊和權限有效性判斷模塊的基礎上，與操作人 員進行交互，由操作人員對報警結果進行確認，手動確認過程分為對影響控制設備的相關 五防邏輯分析判斷的設備現場動作確認和操作命令下達後操作設備現場動作確認兩種，影 響控制設備相關五防邏輯分析判斷的設備現場動作確認完成後，才能進行按判斷結果決定 操作與否，必須確保相關數據正常反映現場，操作才能進行。具體實現方法如下(1)如果設備現場動作已經發生且一直未被操作員確認，則系統連續報警提示；(2)在沒有手動確認控制設備動作為真實現場反饋之前，可以先用消音功能消除 報警聲音，維持30秒不提示聲音。超過時間未確認將再次自動激活聲音報警提示確認控制 設備動作信息。
7.歷史查詢模塊是對設備控制及動作發生的時間、手動確認時間等信息進行歷史 查詢，可採用不同的查詢篩選方式，如按站點位置查詢或按時間段查詢或狀態查詢。8.能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統採用MOSAIC進行開發，以I/O數 據庫進行數據存儲，分為客戶端和後臺系統兩部分，實現無須人工幹預的全自動模式。系統 的總體流程如圖2所示。(1)客戶端系統包括手動掛牌摘牌模塊、手動確認模塊、手動應急解鎖模塊、圖像聲音報警模塊、 歷史數據查詢模塊，主要用於將後臺診斷結果以圖形、數據的形式直觀顯示給用戶並報警， 並提供歷史查詢功能。用戶也可與客戶端系統進行手動掛牌摘牌、手動確認、手動應急解鎖 交互操作。(2)後臺診斷系統如圖3所示，後臺診斷系統包括數據自動採集模塊、邏輯分析判斷模塊、資料庫存 儲模塊、權限有效性判斷模塊、保護閉鎖自動解鎖模塊，以邏輯分析判斷模塊為核心，主要 功能是實時給定所有設備的五防情況，一旦影響五防邏輯動作，則發出報警提示，實現無須 人工幹預的全自動模式。(3)參數設置和數據存儲主要進行各種參數的設置，包括軟體初始化時設備位置、類型、調度編號、關聯檢 測數據、報警方式等的設置；歷史診斷結果數據利用I/O資料庫進行存儲，便於客戶端進行 提取和查詢。
權利要求
一種能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統，包括在線監測的硬體和控制處理模塊，其特徵在於在線監測的硬體包括電力線通訊接口，脈衝式電磁鎖控制電路，設備狀態檢測電路及控制處理模塊，通過雙環乙太網連接能源系統四臺冗餘I/O伺服器；控制處理模塊包括數據採集模塊、邏輯計算分析判斷模塊、資料庫存儲模塊、圖像顯示模塊、權限有效性判斷模塊、保護閉鎖模塊、手動掛牌摘牌模塊、手動確認模塊、手動應急解鎖模塊、自動解鎖模塊、圖像聲音報警模塊、歷史數據查詢模塊；控制處理模塊都運行在能源系統四臺冗餘I/O伺服器上；邏輯分析判斷模塊以數據自動採集模塊、權限有效性判斷模塊、資料庫存儲模塊為基礎，對各設備五防情況進行實時判斷，判斷過程如下(1)根據權限有效性功能與操作人員進行交互，判斷當前系統使用人員五防操作權限；(2)根據現場檢修等實際情況與操作人員進行交互，進行手動掛牌摘牌操作，掛牌並注釋，摘牌根據現場實際情況確認注釋；(3)根據各控制設備狀態實時傳入得到各控制設備合分狀態等信息，判斷所操作設備當前是否故障狀態；(4)根據與控制設備相關本站設備、控制設備相關站所間設備、本設備當前狀態經過後臺判斷系統，判斷保護閉鎖或自動解鎖；(5)根據判斷設備如果允許操作，可輸入相應操作權限密碼進行控制操作，特殊情況下可以應急解鎖操作。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述的手動掛牌摘牌操作在邏輯分析判 斷模塊的基礎上，與操作人員進行交互，由操作人員對設備現場檢修等實際情況進行確認， 手動掛牌摘牌過程分為設備現場檢修掛牌注釋和設備現場檢修完畢摘牌兩個步驟，設備現 場檢修完畢確認完成後，才能進行摘牌操作，必須按先後順序進行；實現過程如下(1)人工進行了掛牌操作後，系統自動記錄相應掛牌時間並提示掛牌狀態及掛牌注釋 信息，此時對應控制點被鎖定，操作被禁止；(2)人工摘牌操作後，對應控制點設備狀態正常顯示，並解除對此設備控制功能的鎖定。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於手動確認模塊在數據自動採集模塊和權 限有效性判斷模塊的基礎上，與操作人員進行交互，由操作人員對報警結果進行確認，手動 確認過程分為對影響控制設備的相關五防邏輯分析判斷的設備現場動作確認和操作命令 下達後操作設備現場動作確認兩種，影響控制設備相關五防邏輯分析判斷的設備現場動作 確認完成後，才能進行按判斷結果決定操作與否，必須確保相關數據正常反映現場，操作才 能進行；實現過程如下(1)當設備現場動作已經發生且一直未被操作員確認，則系統連續報警提示；(2)在沒有手動確認控制設備動作為真實現場反饋之前，先用消音功能消除報警聲音， 維持30秒不提示聲音，超過時間未確認將再次自動激活聲音報警提示確認控制設備動作 fn息ο
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於圖像聲音報警模塊是在數據自動採集模 塊和邏輯分析判斷模塊的基礎上，對判斷結果以圖像、聲音和數據的形式進行報警，及時提示五防操作者操作注意信息；實現過程如下(1)各相關設備以控制設備平面圖和控制設備五防圖的形式顯示，標出設備狀態、掛牌 狀態，圖形包括五防邏輯控制圖、間隔圖、本站圖、各站總全系統示意圖；(2)當和控制設備邏輯相關某設備發生變位動作，則圖形閃爍報警，伴有報警聲，同時 顯示新的邏輯判斷結果；新的邏輯判斷結果包括動作設備調度編號及位置、變位時間、影響 設備、確認信息。
5.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於歷史查詢模塊是對設備控制及動作發生 的時間、手動確認時間等信息進行歷史查詢，採用不同的查詢篩選方式，查詢篩選方式包括 按站點位置查詢或按時間段查詢或狀態查詢。
6.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於智能五防系統分為客戶端和後臺系統兩 部分，客戶端主要用於將後臺計算得到的結果以圖形、數據的形式直觀的顯示給用戶；後臺 系統包括人工智慧系統監視報警系統。
全文摘要
一種能源系統變電站自動化一機多站智能五防系統，屬於智能保護技術領域。包括在線監測的硬體和控制處理模塊，在線監測的硬體包括電力線通訊接口，脈衝式電磁鎖控制電路，設備狀態檢測電路及控制處理模塊，通過雙環乙太網連接能源系統四臺冗餘I/O伺服器；控制處理模塊包括數據採集模塊、邏輯計算分析判斷模塊、資料庫存儲模塊、圖像顯示模塊、權限有效性判斷模塊、保護閉鎖模塊、手動掛牌摘牌模塊、手動確認模塊、手動應急解鎖模塊、自動解鎖模塊、圖像聲音報警模塊、歷史數據查詢模塊；控制處理模塊都運行在能源系統四臺冗餘I/O伺服器上。優點在於投資少、可靠直觀、故障率低、耗電量少、誤差小、標準化程度高、聯鎖安全可靠、通用性好、傳動穩定、精確、效率高。
文檔編號G05B19/048GK101813928SQ20101016166
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者於光林, 周海倫, 唐國禎, 孟雙鵬, 張俊生, 張冰峰, 王宇, 田華, 白東升, 莫亞東, 高炳志 申請人:北京首鋼自動化信息技術有限公司