集控微机防误操作系统设计方案

　　第 2 章 集控微机防误操作系统设计方案

　　2.1 集控防误系统的设计思路与概述

　　为了适应国家电网关于发展方式改革的与电网方式的改革，在发展体系中规划了集中运行集中检修的规定，主要体现在为了适应国网“三集五大”的趋势。

　　按照目前本省电力系统现有 500kV 微机集控防误操作程序设计来考量，可以轻易发现其存在漏洞和困难之处。按照当前积累的经验，设计构想还是分层出发，就是把防误程序（系统）在监控中心设计成三层：按照省调监控中心，运维站的操作人员，现场变电站来划分。本设计构想在以前的基础改进了很多，在日常使用中做到安全可靠，适应性强，平时维护灵活经济，能够适应当前江西电网运行方式下五防程序的实际情况。现在，集控系统在各级供电公司都已经建好，依旧可以更好的完成对发现和处理电网异常与事故，更有效的对变电站设备的监视，通过远方视频完成对设备的巡视，通过远方完成相关操作，于是就适应电力系统快节奏的发展步伐，实现了高效经济的大电网的经营方法。集控型防误操作系统需具有以下特点：

　　（1） 实用性：本项目所建立的集控型防误操作系统增加了一个用于完成五防功能的核心设备--五防服务器，该服务器集中管理各厂站的数据，为监控主站提供五防服务功能。在变电站实现了监控中心特定操作权，做到了设备信息同步，做到了各站间设备操作闭锁，做到了监控中心遥控变电设备的闭锁，功能越来越强大。

　　（2） 安全性：五防服务器功能统一强大，实现了五个方面的内容，1、具有闭锁元件的功能，2、能够做出实时逻辑判断的功能，3、能够实现唯一操作权管理的功能 4、具有权限管理的功能，5、能够实现模拟预演的功能。

　　（3） 双机互备：监控中心采用双套系统，互为主备，单一系统故障时，不会影响电网的运行，这种冗余的配置保障了电力系统的安全与稳定。

　　（4） 可维护性：该系统的后续升级、调试、维护等在设计方面做的更加快捷灵活。本来繁琐的设备操作演练审核工作，现在可以安装了客服端软件的移动设备上实现了。系统可以灵活配置，整个系统可以规划为二级、三级、四级、五级结构等。

　　2.2 设计目标

　　集控站五防闭锁程序实现了集控中心所有倒闸操作的五防逻辑，做到了防误闭锁在集控系统强制与安全要求，完成了监控机的数据分享以及数据交互换变得更加方便。

　　2.3 方案设计原则

　　为了实现 500kV 变电站无人值班目标，必须建立一个坚强、安全、可靠的监控系统，以实现对各变电站的集中监控、统一调度、统一维护、统一检修的大集控运行方式。因此，集控微机防误操作系统必须能够准确、实时、可靠以及全面的反映各个变电站的运行情况。

　　（1）高安全性

　　建立集控微机防误操作系统便于实现分区控制的运行管理模式，然而，由于不同变电站的电气接线方式和电气设备并不完全相同，使得运维操作站的操作员可能需要面对不同电气接线方式和电气设备；同时，与单站监控系统和传统集控系统相比，该集控系统更为复杂。为了避免出现误判或者误操作引起的电力系统事故，集控系统的防误操作系统需要考虑多种约束条件，以确保电力系统安全稳定运行。

　　（2）高可靠性

　　对于无人值班或者少人值班变电站，监控主站系统是整个监控中心的核心组成部分；另外，各变电站的运行数据是通过网络方式传送到监控主站。为此，监控中心五防操作系统的建设应采用两台防误装置互为备用，采用的互为备用的双通道，即使单一防误装置及通道出现故障时，一样可以保障电网运行的安全性。

　　（3）兼容性强

　　绝大多数不同站的电气设备一般不都是相同的厂家生产的，要求建成的监控系统能够适应各站不同厂家的电气设备运行监视，集中防误操作系统必须具有符合相关电力要求规范的研发设计。

　　（4）维护与操作快捷性

　　所有变电站实时状态信息均由集控中心的工作人员负责监视，可以想象得到其信息是非常巨大的。就必须要优良的用户平台在其防误操作程序中设计，在值班人员操作及监视显得轻松愉悦。监控人员能够完成对实现数据维护，还能够借助五防装置维护数据，完成后数据自动保持同步。

　　2.4 集控微机防误操作系统主站和子站防误功能要求

　　对于集控系统主站的防误功能要求：

　　（1）集控系统主站应能显示各子站的一次主接线图，以及监控各子站电气设备的运行情况；（2）主站和子站应具备在线对位功能，实时显示现场电气设备状态的变化，以保证主站和子站设备状态的一致性，为防误逻辑判断提供保证。

　　（3）具备实现子站与子站之间联络线相关设备的闭锁功能，防止两个有联络设备的子站之间操作时，出现本侧有负荷对侧挂接接地线/合接地刀、本侧有接地线/地刀对侧合隔离刀闸等恶性事故的发生。

　　（4）集控系统主站具备完善的遥控操作闭锁功能，即在集控系统主站可以通过软闭锁（通讯方式）和硬闭锁（遥控控制回路硬接点）两种方式实现对各子站的遥控操作。

　　2.5 防误主站系统构架

　　该集控微机防误系统采用服务器/客户端结构方式将整个集控系统分成三层：

　　监控中心层、操作队层和变电站层，各层之间通过通信网络联系。系统架构见图2.1.

　　（1）监控中心层作为集控微机防误操作系统核心部分，其管辖各运维操作站。五防服务器均安装在省电力集控中心，所辖变电站子站的实时运行状态信息均保存在的五防服务器中。监控值班员可以完成一系列的操作填写、模拟操作。监控员在中心进行遥控操作时，系统是能够闭锁的绝对确保安全，在系统中同时设置特定的操作权限。集各站数据集中管理、统计、查询是本系统是的一个显著特点。两台防误装置互为备用，采用的互为备用的双通道，即使单一防误装置及通道出现故障时，一样可以保障电网运行的安全性。省调监控设置五防闭锁装置，该装置具有良好的对话平台，能及时完成调度下达操作指令。

　　运维操作队层的五防工作站设置在省电力检修公司，该装置一般用计算机作为操作界面，各个变电站的电气接线图及运行方式可以通过计算机来监视。

　　为此，开票以及模拟预演功能要求在运维操作队层的五防装置可以完成。

　　（2）防误逻辑判据。

　　目前，大部分厂站端的防误操作系统逻辑判别一般仅引入遥信量为准，这样就存在很大风险，例如设备机械指示不能正确显示设备的实际位置，这样设备存在指示缺陷，由于机械指示的错误，造成遥信量的不正确，这种情况遥控操作必然是误操作。在吸取教训的基础上必须减少人为误操作，一系列遥测量（u、i）附加在设计上了，这样多个条件必然对五防逻辑的判断上提供了保障。

　　（3）分层分区管理。

　　为了便于对江西 500kV 变电站实现分区控制，根据变电站的地理分布情况，拟建议设立 4 个以上操作队，其建立原则是将操作队设置于某个变电站，且该变电站在地理位置上与该操作队所需维护的其他变电站的距离较近。因此，采用监控中心及操作队的运行管理模式可以减少大量的人力。

　　（4）视频监控系统。

　　变电站的视频监控系统通常用于防火、防盗等巡视、辅助功能。目前，监控中心的视频监控系统实现了对变电站的巡视功能，但与集控系统暂未实现联动，因此，改进后的集控系统将视频监控系统融入其中，在倒闸操作中起到了千里眼的作用，弥补了无人站操作前后不能核对现场设备状态，通过视频自动确定设备状态，能够很好的避免误操作事故的发生。

　　（5）操作模式。

　　该防误操作系统操作形式多样。

　　操作模式 1:调度人员向省调监控值班员下达相关操作命令，认真填写完操作票，自行在五防装置上演练无误后发送给运维站。运维站的操作人员按照省调监控人员发送的操作票必须进行模拟演练检验操作票的正确性，运维人员再进行倒闸操作，如需现场解锁操作时，不能直接用万能钥匙解锁，必须将操作票中相关的步骤传送个电脑钥匙，操作完成后操作人员需要回传钥匙，这样各级监控系统可以与现场设备对位，确保监控系统与现场设备状态相符，同时告知省调监控员。

　　操作模式 2:值班调度人员直接给运维操作人员下达操作命令，操作人员自行完成写票，完成模拟预演通过五防装置，完成预演后，运维人员再进行倒闸操作，如需现场解锁操作时，不能直接用万能钥匙解锁，必须将操作票中相关的步骤传送个电脑钥匙，操作完成后操作人员需要回传钥匙，这样各级监控系统可以与现场设备对位，确保监控系统与现场设备状态相符，同时告知省调监控员。

　　操作模式 3:值班调度人员向运维操作队下达相关操作命令，认真填写完操作票，自行在五防装置上演练无误后发送给运维站下属的变电站。变电站值班员对操作票必须进行模拟演练检验操作票的正确性，值班员再进行倒闸操作，如需现场解锁操作时，不能直接用万能钥匙解锁，必须将操作票中相关的步骤传送个电脑钥匙，操作完成后操作人员需要回传钥匙，这样各级监控系统可以与现场设备对位，确保监控系统与现场设备状态相符，同时告知运维人员及省调监控员。

　　操作模式 4:值班调度人员直接向变电站值班员下达相关操作命令，值班员认真填写完操作票，自行在五防装置上演练无误后，值班员再进行倒闸操作如需现场解锁操作时，不能直接用万能钥匙解锁，必须将操作票中相关的步骤传送个电脑钥匙，操作完成后操作人员需要回传钥匙。这样各级监控系统可以与现场设备对位，确保监控系统与现场设备状态相符，同时做好汇报工作。

　　本方案设计的条理脉络清楚，设计上实现了五个方面的内容，1、具有闭锁元件的功能，2、能够做出实时逻辑判断的功能，3、能够实现唯一操作权管理的功能 4、具有权限管理的功能，5、能够实现模拟预演的功能。其必为保障江西电网的安全稳定运行起到重要作用。

　　2.6 操作票传送方案

　　电气操作票指在正常运行方式时给定的操作任务下，将电网中的相关电气设备按运行方式的规定，遵循操作规程而形成的一系列操作步骤的有序集合。

　　2.6.1 操作票的内容

　　1、运行值班员进行的一切正常的倒闸操作均须按值班调度员下达的操作任务（包括系统操作和综合操作令）填写倒闸操作票，再经过审核、预演、签字等步骤后执行。但在下列紧急情况及“安全工作规程”另有规定者外，可不填写操作票：

　　①、事故处理。

　　②、由于运行设备发生缺陷，严重威胁人身、设备安全，需紧急停止运行者。

　　③、为防止系统性事故扩大而需要紧急操作者，但事后必须设法将事故情况及倒闸操作过程向值班调度报告。

　　2、电力系统值班调度员所发出的操作计划，只作为现场编制倒闸操作票的依据，不是正式操作命令；正式操作命令由值班调度员在操作开始时下达，只有在接到电力系统值班调度员的开始操作的命令后，才能进行操作。

　　3、综合操作令的执行由现场值班长负责，但必须在得到值班调度员的操作命令或取得值班调度员的批准后才能执行。

　　2.6.2 操作票的填写

　　①填写操作票必须以命令或许可作为依据。

　　②受令后，应对照倒闸操作“模拟图板”核对操作步骤，操作票规定由操作人填写，特殊情况下需要由前一班值班人员填写时，接班的工作人员必须认真、细致地审查。

　　③操作票上的操作项目，必须填双重名称，即设备的名称及编号。

　　④操作票的每一行只填写一个操作步骤，操作内容只写编号，而不写设备的名称。

　　⑤拆、装接地线要写明确实地点和地线编号。

　　2.6.3 电脑钥匙

　　电脑钥匙是保证现场正确操作的设备之一，是连接防误主机和闭锁锁具的桥梁。电脑钥匙与防误主机的通讯方式有两种：红外和无线方式。

　　A）红外方式依赖于固定的红外数据传输设备，优点是通讯稳定、配置简单。　缺点是只能在固定的位置与防误主机进行数据交换；B）无线方式依赖于民用通讯技术，优点是方便灵活，没有固定位置限制，可以实时与防误主机进行数据交换。缺点是受无线信号的影响比较大。通过无线方式可以在现场进行实时接票、回传，可以实时的将现场操作信息，设备操作情况、变位信息回传给系统，调度人员或监控人员可以对现场的操作信息进行实时监控了解；在无线信号不是很稳定的时间段，红外方式能够及时的保证操作的顺利进行；2.7 操作票管理。

　　操作票管理包括调度指令票、操作票两个部分。根据操作票类别维护操作步骤，建立操作票管理库，保存历史票、典型票等，支持图形化备票、手工开票等开票手段，支持模拟预演以及验票、票审核功能。提供调度指令票的电子审核及电子下令及流程控制。提供各种票的编辑、管理、查询统计和打印功能。

　　2.8 开票专家系统系统提供专家开票功能，利用自动网络拓扑分析功能和逻辑编程公式相结合的方式开出符合调度运行人员要求并符合防误闭锁逻辑的操作票。主要开票方式如下：

　　2.8.1 图形模拟开票

　　开票中做好了各站的主接线图，这样开票方式变得非常简单，值班员只需在系统中要按照正确操作步骤点击相关电气设备，就可以形成操作票，有些非实际性操作如检查等项目可以自动或手动完成，这样开出的操作票就非常的完整，同时能满足电力防误操作规则要求。这种开票方法在实际工作中很实用，并且开票中实际上就完成了模拟了提高了正确性。

　　2.8.2 智能自动开票

　　智能开票系统在建设的过程发了很多精力，必须将完整的倒闸操作票导入系统中。正因为前期工作做得好，在实用不需要一步步的开票，值班员只需要输入相关操作票任务，就可快速生成可以的操作票，即使需要修改也可以节省很多时间。

　　2.8.3 手工开票

　　预令票可以在这种开票方法中使用，该方法全靠人工进行，将开好的操作票进行五防判断，无误后，打印。

　　2.8.4 提取典型票

　　对于典型的操作任务，可以将操作步骤保存为典型操作票。在进行类似的操作任务时，可以调用典型操作票，加以修改即可生成适用的操作票。

　　2.8.5 提取历史操作票。

　　系统可以对保存并调用历史操作票。

　　2.9 操作票格式的设计功能

　　系统提供了灵活实用的操作票格式设计模块，用户可根据自己的需要设计一种或多种操作票的打印格式。另外系统提供的报表设计工具还可以设计出其它形式的简单表格。

　　2.10 智能紧急解锁方案

　　三级解锁方案：智能紧急解锁方案（优先使用）、安全解锁方案（第二优先使用）和紧急解锁方案（限制使用）。

　　2.10.1 智能解锁方案

　　使用 PDA 钥匙，对授权的设备进行解锁。在解锁过程中，对相关联的设备进行强制验证或是提示验证。

　　● 对故障解锁方式及过程进行管理：由上级领导人员在防误主机通过 CDMA 无线方式下发允许故障解锁范围（或监护人员手工许可的方式），现场故障解锁只能在许可的范围内完成，范围外的设备不能解锁，在解锁的过程中通过无线方式（或 PDA 预存方式）对解锁操作自动进行防误判断，防误判断通过才可以进行解锁操作。如：对地刀进行解锁前，先需要进行验电操作。对刀闸进行解锁前，需要对开关设备状态进行验证，如果开关设备状态在合位则不允许解锁。

　　● 对故障解锁的结果进行汇报：在故障解锁的过程中，将解锁的过程进行记录、归档以方便查询、分析。故障解锁过程中通过无线方式（或短信）将解锁结果通知系统及相应的负责人。

　　2.10.2 安全解锁方案使用安全解锁钥匙，对任意设备进行解锁，在解锁过程中，对相关联的设备进行强制验证或是提示验证。该方案中可能会出现对故障范围外的开关进行误操作的情况发生。

　　● 对故障解锁过程进行管理：
在解锁的过程中通过无线方式（PDA 预存方式）对解锁操作自动进行防误判断，防误判断通过才可以进行解锁操作。如：对地刀进行解锁前，先需要进行验电操作。对刀闸进行解锁前，需要对开关设备状态进行验证，如果开关设备状态在合位则不允许解锁。

　　● 对故障解锁的结果进行汇报：在故障解锁的过程中，将解锁的过程进行记录、归档以方便查询、分析。故障解锁过程中通过无线方式（或短信）将解锁结果通知系统及相应的负责人。

　　2.10.3 紧急解锁方案使用万能解锁钥匙和紧急钥匙管理机，对任意设备进行解锁。解锁过程不进行安全判断。

　　UT-050 微机型钥匙管理机可以管理电解锁钥匙、跳步钥匙、机械解锁钥匙。

　　用户短信/网络/刷卡三种申请批准解锁方式取得解锁钥匙，支持权限灵活组态。

　　通过先进的红外检测技术准确记录用户借出或归还钥匙的日期和时间。

　　● IC 卡解锁方式：操作人输入解锁原因后，由当地负责人用高级别 IC 卡以刷卡的方式批准解锁；
　　● 网络式解锁：操作人和批准人先后通过网络登陆操作密码，输入解锁原因，批准解锁后，舱门可以打开。
　　● 短信解锁方式：操作人输入解锁原因后，智能钥匙管理机自动发送短信至批准人的手机，批准人通过短信回复批准解锁；