光字信息系統(tǒng)在500kV變電站的應(yīng)用

劉輝樂，林國松，楊紅軍

（溫州電力局，浙江 溫州 325000）

0 引言

在綜合自動(dòng)化變電站中，傳統(tǒng)光字牌已被監(jiān)控后臺(tái)機(jī)（工程師站）的虛擬光字牌取代，由于虛擬光字牌的信號(hào)既可取自現(xiàn)場(chǎng)硬件接點(diǎn)，又可通過監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部軟件判斷邏輯觸發(fā)。因此虛擬光字牌提供給運(yùn)行人員的信息內(nèi)容比傳統(tǒng)光字牌豐富了許多，可以更加全面地監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)及運(yùn)行情況，但同時(shí)也增加了運(yùn)行人員監(jiān)屏的難度。

500kV天柱變始建于2008年4月，現(xiàn)有主變2臺(tái)，500kV出線4條，220kV出線10條，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞公司NS2000，光字牌數(shù)目約1700余個(gè)，經(jīng)終期擴(kuò)建后，主變?cè)黾恿?臺(tái)，500kV出線增加了2條，220kV出線增加了6條，光字?jǐn)?shù)目也增加到3000余個(gè)。由于光字牌是由現(xiàn)場(chǎng)硬件接點(diǎn)或軟件邏輯接點(diǎn)觸發(fā)，當(dāng)后臺(tái)光字牌閃亮?xí)r，必須清楚光字的信號(hào)回路圖，才能夠找到光字牌閃亮的原因，但由于現(xiàn)場(chǎng)沒有圖紙能清晰標(biāo)明整個(gè)光字的信號(hào)回路，運(yùn)行人員只能翻看幾十張圖紙，才能明白整個(gè)回路的構(gòu)成，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，不利于及時(shí)處理問題。在天柱變對(duì)15位運(yùn)行人員做了測(cè)試，針對(duì)不同光字信號(hào)回路圖，運(yùn)行人員平均讀圖用時(shí)將近25 min。

因此，研究如何建立1套完整的信號(hào)回路圖，并提示發(fā)信原因和處理方法，方便運(yùn)行人員查閱，指導(dǎo)運(yùn)行人員快速處理異常顯得至關(guān)重要。結(jié)合方便、快捷、具有指導(dǎo)意義這3個(gè)要素，基于軟件的光字信息系統(tǒng)課題提上日程。

1 光字信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)方案

方案一：將光字信息系統(tǒng)集成于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中。

方案二：開發(fā)單獨(dú)的光字信息系統(tǒng)，安裝于操作員工作站旁的運(yùn)行管理計(jì)算機(jī)上。

方案一使得光字信息系統(tǒng)與監(jiān)控后臺(tái)的一體性變得更強(qiáng)，也方便運(yùn)行人員的使用，但是該方案會(huì)影響到監(jiān)控后臺(tái)的運(yùn)行安全，并且需要監(jiān)控系統(tǒng)廠家的直接參與，資金投入大，因此該方案可行性較差；方案二僅需開發(fā)單獨(dú)的光字系統(tǒng)，課題組成員可自行完成開發(fā)工作，無需資金投入，易于實(shí)現(xiàn)，最終課題組選擇了方案二。

1.2 需求分析

（1）作為判斷和處理光字牌的輔助工具，光字系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要與監(jiān)控后臺(tái)NS2000的風(fēng)格保持高度一致，以符合運(yùn)行人員的操作習(xí)慣，方便其使用。

（2）要滿足變電站新設(shè)備投運(yùn)、改擴(kuò)建等要求，系統(tǒng)應(yīng)具有開放式的特點(diǎn)，做到數(shù)據(jù)能與系統(tǒng)可交互，有新需求時(shí)系統(tǒng)不過時(shí)。

（3）設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)安全性，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)在使用過程中不致被隨意修改。

1.3 系統(tǒng)軟件體系架構(gòu)[1]

系統(tǒng)軟件體系架構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)角色、用戶、數(shù)據(jù)安全性管理平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)構(gòu)筑在它們之上。系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)基于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)NS2000，其中包括站所信息、間隔數(shù)據(jù)、光字?jǐn)?shù)據(jù)以及光字信息等數(shù)據(jù)，有了這幾類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其相應(yīng)的數(shù)據(jù)維護(hù)模塊也便產(chǎn)生。在各硬件平臺(tái)、相關(guān)軟件平臺(tái)以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐下，通過應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，最終形成光字信息系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)軟件體系架構(gòu)

2 應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)

2.1 調(diào)閱光字信息

光字系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，嚴(yán)格以監(jiān)控系統(tǒng)NS2000為參考，二次信息界面與光字界面的結(jié)構(gòu)及內(nèi)容與NS2000保持一致，當(dāng)后臺(tái)光字閃亮?xí)r，運(yùn)行人員在光字信息系統(tǒng)中與NS2000相對(duì)應(yīng)的位置便可調(diào)閱出該光字的信息，圖2為系統(tǒng)的界面展示。

圖2 光字信息系統(tǒng)界面

通過查看光字信息，運(yùn)行人員就可以快速掌握該光字的回路圖、產(chǎn)生原因及處理措施，極大提高了監(jiān)屏過程中對(duì)光字判斷及處理的效率。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)

變電站在投運(yùn)后一般都會(huì)面臨新設(shè)備投運(yùn)、改擴(kuò)建等情況，此時(shí)，監(jiān)控后臺(tái)界面及數(shù)據(jù)也將面臨重新維護(hù)工作。為了使光字系統(tǒng)在新環(huán)境下仍具有生命力，系統(tǒng)應(yīng)避免靜態(tài)式軟件的缺陷，通過數(shù)據(jù)維護(hù)來完成系統(tǒng)的升級(jí)。500kV天柱變擴(kuò)建期間，完成監(jiān)控后臺(tái)維護(hù)工作后，光字信息系統(tǒng)也進(jìn)行了升級(jí)工作，通過在數(shù)據(jù)維護(hù)模塊中增加間隔、光字及光字信息等數(shù)據(jù)，使光字信息系統(tǒng)滿足了新擴(kuò)建工作之后的需求。

由于系統(tǒng)開放性的特點(diǎn)，系統(tǒng)也可以推廣適用于其它變電站。

2.3 用戶管理

為防止系統(tǒng)數(shù)據(jù)在使用過程中遭隨意修改，保證數(shù)據(jù)安全性，系統(tǒng)引入基于角色的數(shù)據(jù)訪問控制技術(shù)（Role Based Access Control，RBAC），RBAC技術(shù)是將用戶劃分成與其在組織結(jié)構(gòu)體系相一致的角色，以減少授權(quán)管理的復(fù)雜性，降低管理開銷，為管理員提供一個(gè)比較簡(jiǎn)單的安全策略[2-3]。

圖3 系統(tǒng)維護(hù)界面

通過RBAC技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)用戶授權(quán)管理變得非常簡(jiǎn)單，在建立新用戶時(shí)，只需要將系統(tǒng)已設(shè)置好的角色（管理員角色或普通用戶角色）賦予該新用戶，即可完成對(duì)新用戶的功能授權(quán)，用戶登錄系統(tǒng)后，隨其角色的不同，可以訪問的功能模塊也將不同。管理員角色的用戶登錄系統(tǒng)后可進(jìn)入站所信息維護(hù)、間隔維護(hù)、光字維護(hù)、光字信息維護(hù)、二次信息排列維護(hù)及光字排列六大模塊的維護(hù)，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作；普通用戶登錄系統(tǒng)后僅具有調(diào)閱光字信息的權(quán)限。

3 使用效果

光字信息系統(tǒng)在操作員工作站旁的運(yùn)行管理計(jì)算機(jī)上安裝后，當(dāng)監(jiān)控后臺(tái)出現(xiàn)異常光字時(shí)，運(yùn)行人員無需再像以前一樣通過查找光字回路圖來判斷確定處理措施，只需在光字信息系統(tǒng)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊操作便可在一兩分鐘內(nèi)作出判斷，然后可迅速對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行檢查處理。

2009年3月10日13∶01，天柱變監(jiān)控后臺(tái)警鈴響起，天甌線5021開關(guān)“分閘總閉鎖”、“控制回路斷線”光字牌閃亮，監(jiān)屏人員首先意識(shí)到該光字可能是因?yàn)殚_關(guān)油壓或SF6壓力低引起，如果在開關(guān)分合閘閉鎖期間發(fā)生短路故障，將直接導(dǎo)致事故擴(kuò)大，后果不堪設(shè)想。情況緊急，必須盡快對(duì)其進(jìn)行處理，運(yùn)行人員立即到現(xiàn)場(chǎng)檢查了5021開關(guān)油壓及SF6壓力，發(fā)現(xiàn)壓力均正常，表明異常原因可能在光字回路的其它位置。運(yùn)行人員隨即通過光字信息系統(tǒng)調(diào)閱出該光字的信息，光字信息提示：“若現(xiàn)場(chǎng)檢查開關(guān)壓力正常而分閘總閉鎖繼電器K10為失磁狀態(tài)，則可能為油壓或SF6壓力繼電器接點(diǎn)誤打開或端子排接點(diǎn)松動(dòng)引起”。根據(jù)光字信息的提示，運(yùn)行人員又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作了進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)K10繼電器確為失磁狀態(tài)，原因?yàn)闄C(jī)構(gòu)箱內(nèi)端子排接點(diǎn)X1-600松動(dòng)。對(duì)于這次信號(hào)報(bào)警，運(yùn)行人員從發(fā)現(xiàn)到處理總共用時(shí)14 min，若按之前的傳統(tǒng)方式，總耗時(shí)將不少于45 min。

又如：2009年11月15日16∶19，天柱變天瞬4P03開關(guān)“打壓超時(shí)”光字牌閃亮，運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)開關(guān)油壓低于啟動(dòng)值，而油泵持續(xù)打壓，根據(jù)光字信息的提示，該情況可能因時(shí)間繼電器K67的常閉接點(diǎn)未斷開油泵啟動(dòng)繼電器引起。隨后，運(yùn)行人員按照光字信息中的處理步驟迅速作出處理，先拉開電動(dòng)機(jī)電源開關(guān)，再按S4復(fù)歸按鈕對(duì)K67進(jìn)行復(fù)歸，然后合上電動(dòng)機(jī)電源開關(guān)，油泵開始打壓，油壓上升，情況恢復(fù)正常，在光字信息系統(tǒng)的幫助下，在短短的12 min內(nèi)，該異常情況迅速得到解決。可見，光字信息系統(tǒng)應(yīng)用后，運(yùn)行人員處理異常情況的效率明顯提高。

4 結(jié)語

在變電運(yùn)行工作當(dāng)中，如果出現(xiàn)緊急異常光字但未能及時(shí)判斷并采取有效措施，有可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大、設(shè)備損壞甚至電網(wǎng)停電。光字信息系統(tǒng)可在很大程度上縮短運(yùn)行人員對(duì)異常光字作出響應(yīng)的時(shí)間，徹底解決常規(guī)方式不及時(shí)、不準(zhǔn)確的弊端，在一定程度上避免了事故誤判或處理不及時(shí)造成的損失。同時(shí)，運(yùn)行人員處理異常光字時(shí)的壓力也將得到有效緩解。

隨著浙江電力系統(tǒng)監(jiān)控中心的逐步建設(shè)及展開，光字信息系統(tǒng)將在協(xié)助運(yùn)行人員監(jiān)屏工作方面發(fā)揮越來越重要的作用。

[1]CHRISTINE HOFMEISTER，ROBERT NORD，DILIP SONI.實(shí)用軟件體系結(jié)構(gòu)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[2]劉國麗，郭鐵柱，李玉海，等.基于角色的管理信息系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，33（3）∶45-49.

[3]丁于思，高陽，高楚舒.基于角色的管理信息系統(tǒng)安全機(jī)制的研究與設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2003，27（3）∶58-60.