變電站在線式防誤系統(tǒng)改進設(shè)計

摘#8195;要 現(xiàn)有微機防誤閉鎖系統(tǒng)須離線操作，操作等待時間長，倒閘操作效率低。無線網(wǎng)絡(luò)在線式防誤系統(tǒng)引入了短距微功耗無線網(wǎng)絡(luò)、遙控閉鎖等先進技術(shù)，有效地克服了離線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)的缺陷，很好地適應(yīng)了電力生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞 變電站；無線；在線式

中圖分類號 TM 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0098-02

當(dāng)下，隨著社會的發(fā)展電力系統(tǒng)開始使用變電站 “無人值班”或“少人值班”的運作模式，盡管此種模式有很多優(yōu)點可以給人們帶來很多好處，但是這也給電力生產(chǎn)安全方面提出了新的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在運作時選用跟蹤、遠(yuǎn)方監(jiān)護的微機防誤等方面。

然而微機防誤閉鎖系統(tǒng)的缺點就是極易產(chǎn)生離線操作，也就是說電腦鑰匙接到運行命令后僅能單純的依據(jù)指定的順序運作，在運作時如果系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)差異（該變化有可能對正在執(zhí)行的任務(wù)產(chǎn)生影響）鑰匙完全檢測不到，這樣會導(dǎo)致出現(xiàn)操作人員和主控室失去聯(lián)系，出現(xiàn)不安全運作現(xiàn)象，這是離線系統(tǒng)的嚴(yán)重不足之處；另外，單一任務(wù)的沒一個程序都只能存在于同一把鑰匙中順序運作，如果操作任務(wù)繁瑣（如旁路代供等）等到時間也會隨之增加，使倒閘操作的效率不斷降低。因為現(xiàn)場操作經(jīng)時往往會出現(xiàn)交叉遙控操作與現(xiàn)場就地操作的現(xiàn)象，迫使操作人員不得不在現(xiàn)場設(shè)備和主控室之間來回出入，造成嚴(yán)重的勞動力匱乏出現(xiàn)工作效率下降等現(xiàn)象。

綜上所述，在微機防誤系統(tǒng)方面需要我們不斷的應(yīng)對新的挑戰(zhàn)。在遙控操作方面因為沒有完好的設(shè)備防誤技術(shù)，造成地線、網(wǎng)門等不能按時監(jiān)控，無法確保及時操作，導(dǎo)致設(shè)備喪失了唯一操作權(quán)，上述問題的出現(xiàn)，導(dǎo)致不能有效的防止誤操作。

另外，國家電網(wǎng)公司在《防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》中指出：利用對受控站電氣設(shè)備位置信號收集，達到防誤裝置主機和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)相同一定效果，再加上主站遠(yuǎn)方遙控操作、就地操作做到5防，遏制閉鎖功能的出現(xiàn)。

中央計算機監(jiān)控系統(tǒng)防誤閉鎖功能應(yīng)實現(xiàn)對受控站電氣設(shè)備位置信號的實時采集，使防誤裝置主機與現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)相統(tǒng)一。以上功能出現(xiàn)故障時可以出現(xiàn)警鳴。

在使用操作控制功能時應(yīng)該依據(jù)遠(yuǎn)方操作-站控層-間隔層-設(shè)備級的分區(qū)域操作等。不管設(shè)備出現(xiàn)在哪一個區(qū)域，設(shè)備的運行狀態(tài)及選擇切換開關(guān)的狀態(tài)都需要防誤閉鎖功能的出現(xiàn)和實施。

我們所說的計算機監(jiān)控系統(tǒng)最好能夠具備監(jiān)護技能，使監(jiān)護人員在運作員工作站時可以有效的監(jiān)護。

以上問題的出現(xiàn)，需要我們對微功耗無線網(wǎng)絡(luò)在線式微機防誤系統(tǒng)做進一步的分析和研究。

1 設(shè)計思路

之所以要改進方案最主要的目的是為了使當(dāng)前國內(nèi)現(xiàn)有微機防誤系統(tǒng)出現(xiàn)的技術(shù)難題等問題得以解決，因此，采用了短距微功耗無線網(wǎng)絡(luò)、遙控閉鎖等創(chuàng)新概念和外來科技，這樣有利于倒閘操作過程能夠全程在線監(jiān)控，另外還有在線解鎖、無線操作等多種操作方法，方案新穎，促使危及防誤技術(shù)達到新的頂峰。我們在日常操作時需要對以下問題進行調(diào)節(jié)，即實時監(jiān)控，即時跟蹤；避免操作往復(fù)行走，提高工作效率；就地遙控，提高操作安全性；實時邏輯判斷，拒絕防誤盲區(qū)；突破常規(guī)理念，掛鎖即可防空程；系統(tǒng)接地冷閉鎖，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性；解鎖狀態(tài)仍防誤，安全操作全程化。

2 設(shè)計概述

2.1 項目內(nèi)容

硬件設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)控制器、無線路由器、無線通訊電腦鑰匙。

軟件系統(tǒng)：實時防誤軟件。

2.2 技術(shù)需要

1）使用微功耗無線網(wǎng)絡(luò)、調(diào)節(jié)操作終端等新穎方法。

2）采用在線電腦鑰匙，使主系統(tǒng)和電腦鑰匙能夠有良好的交流渠道。

3）針對一些輔助接點返回的刀閘、地刀可以使用掛鎖“防空程”的方法。

2.3 研究方法

依據(jù)國家電網(wǎng)公司在《防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》相關(guān)規(guī)定，再加上操作人員的工作經(jīng)驗和高質(zhì)量的運作程序，使用計算機信息化管理的方案，研究目前微機防誤系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題并對其實施解決方案，制作出一套科學(xué)合理的管理模式。

所謂的微功耗無線網(wǎng)絡(luò)其組成部分主要是無線網(wǎng)絡(luò)控制器-無線路由器-無線電腦鑰匙等，程序簡便，性價比較高。電腦鑰匙以無線節(jié)點的形式存在于網(wǎng)內(nèi)，達到操作終端和主控室之間的信息及時交流的目的。這種模式的運用，不僅做到了實時邏輯判斷還做到了防誤主機與無線電腦鑰匙、鎖具隨時數(shù)據(jù)之間能夠相互交換，使防誤網(wǎng)絡(luò)更全面。

1）微功耗：無線網(wǎng)絡(luò)是一種微功耗系統(tǒng)，其功率不大于1毫瓦，與手機功耗相比期比例是1比1 000，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于“無線電管理委員會”規(guī)定的超過100毫瓦要申報的規(guī)定，危害不到變電站其他設(shè)備的正常運行和工作人員的健康。輻射騷擾檢驗數(shù)據(jù)：450 MHz~2#8198;404 MHz 0.000#8198;015#8198;7 V/m~0.019#8198;275#8198;2 V/m。備注：500 kV變電所保護和控制設(shè)備抗擾度要求（GB/117#8198;626.3）：80 MHz-1#8198;000 MHz 10 V/m。

2）抗干擾：運用“直序擴頻，相干解調(diào)”的方法，增強無線網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性。

3）安全性好：使用128位加密算法（AES-128）技術(shù)，加大無線網(wǎng)絡(luò)的安全系數(shù)。

4）可自愈無線網(wǎng)絡(luò)：單個無線基站其最小R值大于70 m，能夠做到故障自愈，網(wǎng)絡(luò)運行時如果某個節(jié)點發(fā)生通訊故障，網(wǎng)絡(luò)能夠自己修復(fù)，運用其他節(jié)點做出新的連接，降低了網(wǎng)絡(luò)的癱瘓率。

5）智能組網(wǎng)：擁有智能動態(tài)組網(wǎng)的功能，在架構(gòu)方面使用星形或網(wǎng)狀構(gòu)造，采用碰撞避免機制，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c工業(yè)控制現(xiàn)場的數(shù)據(jù)處理和傳輸能夠協(xié)調(diào)共用。

6）網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以容納60#8198;000多個，達到大容量標(biāo)準(zhǔn)。

無線網(wǎng)絡(luò)在布網(wǎng)方面采用簡單的方式，容易擴大。需要做的是在適合的地點選用無線路由器、提供220 V電源、一條雙絞總線連接主站就可以了。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 硬件設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)控制器：網(wǎng)絡(luò)控制器能夠收到防誤主機發(fā)出的操作信息，在分布式控制器的使用下做到對遙控閉鎖繼電器在線閉鎖鎖具的運行，并且做到電氣設(shè)備狀態(tài)信息的采集和上傳。使無線、有線網(wǎng)絡(luò)做到一同運作，資源優(yōu)化的效果。

無線路由器：內(nèi)部配置微功耗無線網(wǎng)絡(luò)基站功能，使用蜂窩式短距無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

無線通訊電腦鑰匙：以雙無技術(shù)電腦為前提進行鑰匙升級，添加微功耗無線網(wǎng)絡(luò)通訊功能，到達實時在線通訊的目的。

3.2 系統(tǒng)軟件

運用在線防誤綜合操作系統(tǒng)對上述系統(tǒng)進行綜合管理，依據(jù)“五層防線”特性。其主要是指：避免電器錯誤使用，介于人和設(shè)備之間，運用先進的技術(shù)建立起五層防線。這一特性是在原來傳統(tǒng)五防概念的基礎(chǔ)上加以優(yōu)化而成的，以傳統(tǒng)五防概念為依據(jù)，設(shè)備操作過程全程防誤為出發(fā)點，使用多層面的技術(shù)方法，嚴(yán)格避免電氣誤操作的出現(xiàn)。五層防線結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 五層防線結(jié)構(gòu)圖

每一層的具體意思可概括為：

1）權(quán)限管理層：這一層主要是管理和分配的作用，對系統(tǒng)中每一個用戶的權(quán)限進行定義，確保符合系統(tǒng)定義條件的人，即有權(quán)限的人，才具有使用設(shè)備的權(quán)力，具備相應(yīng)控制權(quán)進行操作。主要目的是禁止有越權(quán)行為的發(fā)生，產(chǎn)生誤操作等。權(quán)限管理主要包含設(shè)備正常操作權(quán)限和操作過程的各控制權(quán)的管理，還有異常操作權(quán)限的管理。

2）唯一操作權(quán)層：不管在任何時候，確保一個設(shè)備在只能有一個人員具有該設(shè)備操作使用權(quán)。在操作的同時，其他人員不得操作該設(shè)備以及相關(guān)的設(shè)備，只有該操作人員釋放操作權(quán)或?qū)⒋瞬僮鳈?quán)轉(zhuǎn)移后，他人方可對此設(shè)備及相關(guān)設(shè)備進行操作使用。

3）模擬預(yù)演層：對符合要求的各種操作票在進行操作之前進行仿真演練，在進行正確性確認(rèn)的時候，使用五防閉鎖邏輯規(guī)則庫，必須使得各操作項達到電力系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)條件。并按照正確的判斷結(jié)果，來生成操作解鎖的方法。

4）實時邏輯層：按照現(xiàn)場的實時遙信經(jīng)過閉鎖邏輯的判斷分析，以及操作同時的狀態(tài)跟蹤分析等方法來實現(xiàn)多項判據(jù)，并保證此時設(shè)備的操作過程符合安全條件及相關(guān)的規(guī)定。此種方法可有效的解決“空程序”問題。

5）閉鎖元件層：對于各種電氣設(shè)備和不同的操作方發(fā)，以及任何一個操作點，可采取強制閉鎖方式和鎖具來完成強制閉鎖。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)自運作至今，每一個部位都良好運作；其功能也達到了預(yù)期效果，相比較于傳統(tǒng)的五防裝置其防誤水平大大改善，既保證了操作人員的安全運作又促進了工作效率，縮減了工作強度，是變電站安全生產(chǎn)不可缺少的一部分。

此系統(tǒng)的最大優(yōu)點是：

1）無線電腦鑰匙：無線電腦鑰匙在變電站各處均可通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)接票、回傳，并可選擇由遠(yuǎn)方遙控操作還是電腦鑰匙就地操作，縮短運作時間，操作簡單。

2）實時對位與實時防誤判斷：防誤主機以無線網(wǎng)絡(luò)為連接點按時檢測電腦鑰匙上的設(shè)備信息，運作期間，各層面的運作任務(wù)都進行操作條件判斷，一旦出現(xiàn)設(shè)備異常變位，電腦鑰匙會在第一時間發(fā)出警報，便于運作人員重新核實。

3）實時監(jiān)控刀閘操作過程：主控室五防主機和電腦鑰匙及時交換信息，有效了解整個運作過程；并通過五防主機顯示的方法對現(xiàn)場運作進行監(jiān)督。

4）操作系統(tǒng)自診斷：防誤主機實時檢測在線設(shè)備的運行狀況，一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)自行警報，便于工作人員有效檢測、避免故障產(chǎn)生。

參考文獻

[1]王義軍，王琳，涂時亮.一種新型的防誤操作系統(tǒng)電腦鑰匙的設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2009，06.

[2]趙文博.集控中心防誤操作系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J].電工技術(shù)，2007，12.