遙控操作安全約束系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

樓書氫

（國網(wǎng)江西省電力公司吉安供電分公司，江西 吉安 343009）

0 引言

隨著電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，越來越多的無人值班站的遙控操作都將通過電力調(diào)控中心的SCADA 系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控系統(tǒng))來執(zhí)行，遙控誤操作所帶來的后果也將越發(fā)嚴(yán)重。目前，無人值班站內(nèi)一般都配置有1 套獨(dú)立的“五防”系統(tǒng)，但該系統(tǒng)只針對間隔層基本“五防”的防誤，無法實(shí)現(xiàn)對站控層的操作防誤。并且，SCADA 系統(tǒng)具備遙控功能，該“五防”系統(tǒng)無法對遙控進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的約束防誤，這給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了很大的誤操作隱患。這些隱患包括誤選操作設(shè)備、帶地刀合閘、帶電掛接地線或合接地刀閘、帶負(fù)荷拉刀閘等。同時(shí)，在實(shí)際遙控操作時(shí)，也不易判斷誤操作后可能對電網(wǎng)帶來的影響，這是誤操作造成的最大隱患。因此，無人值班站迫切需要建立具有區(qū)域防誤閉鎖及遙控操作安全約束功能的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電力調(diào)控中心的遙控?zé)o誤操作。

1 遙控操作安全約束系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

遙控操作安全約束系統(tǒng)主要由系統(tǒng)硬件、應(yīng)用軟件及安全約束子系統(tǒng)3 部分構(gòu)成。

系統(tǒng)硬件部分主要有安全約束系統(tǒng)服務(wù)器和安全約束系統(tǒng)工作站，其主要構(gòu)成如圖1 所示。安全約束系統(tǒng)服務(wù)器是遙控操作安全約束系統(tǒng)運(yùn)行的核心，它從SCADA 系統(tǒng)中獲取系統(tǒng)所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并處理來自于SCADA 系統(tǒng)的遙控操作請求，同時(shí)也可用來存儲各類數(shù)據(jù)，使安全約束系統(tǒng)工作站的數(shù)據(jù)與之同步。此外，遙控操作安全約束系統(tǒng)與SCADA 系統(tǒng)的接口，均按照TCP/IP 協(xié)議以及標(biāo)準(zhǔn)IEC104 規(guī)約，采用以太網(wǎng)通信方式，來獲取電網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)遙信、遙測數(shù)據(jù)。

圖1 遙控操作安全約束系統(tǒng)硬件

應(yīng)用軟件部分主要有智能分析性約束、自定義綜合性條件約束、流程控制功能，圖庫圖形建模工具、自定義數(shù)據(jù)庫維護(hù)工具，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口，以及遠(yuǎn)方操作命令控制接口。

2 遙控操作安全約束系統(tǒng)的工作原理

2.1 遙控操作安全約束系統(tǒng)功能

遙控操作安全約束系統(tǒng)從SCADA 系統(tǒng)中采集獲取所有的實(shí)時(shí)遙信、遙測數(shù)據(jù)，通過信息整合，構(gòu)建基于電網(wǎng)主網(wǎng)所有運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)信號的遙控操作安全約束系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺，并應(yīng)用系統(tǒng)自帶的遙控操作安全約束機(jī)制來實(shí)現(xiàn)電力調(diào)控中心的遙控?zé)o誤操作。

遙控操作安全約束系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 遙控操作安全約束系統(tǒng)

在圖2 中，操作約束中心處理機(jī)是基于“五防”規(guī)則的防誤操作系統(tǒng)的核心模塊，可根據(jù)不同的任務(wù)，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、操作規(guī)則庫交互作用，以決定或者解決不同的問題，是整個(gè)遙控操作安全約束系統(tǒng)的控制中心，可實(shí)現(xiàn)對調(diào)度下令的遙控操作的安全約束功能；操作描述規(guī)則庫用于存放各種電氣操作規(guī)則；術(shù)語和語句模型庫用于存放調(diào)度操作指令的語句模型；電網(wǎng)模型描述庫為遙控操作安全約束系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ蛿?shù)據(jù)。

對于遙控操作的防誤，遙控操作安全約束系統(tǒng)采用在線約束模式，即系統(tǒng)在收到SCADA 系統(tǒng)的遙控請求后，先在后臺自動進(jìn)行模擬預(yù)演，通過運(yùn)行系統(tǒng)自帶的“五防”規(guī)則，對遙控操作進(jìn)行校核。如果遙控操作不滿足“五防”規(guī)則，則遙控操作安全約束系統(tǒng)回復(fù)禁止遙控。如果遙控操作滿足“五防”規(guī)則，則遙控操作安全約束系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)時(shí)的遙信、遙測數(shù)據(jù)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜统绷饔?jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果做下一步判斷。如果操作結(jié)果改變當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行方式，如出現(xiàn)合環(huán)、解環(huán)、并列、解列或者造成重要用戶停電等，遙控操作安全約束系統(tǒng)將給出告警和詳細(xì)的操作后果，監(jiān)控人員可以根據(jù)提示確定是否繼續(xù)操作。若監(jiān)控人員確認(rèn)繼續(xù)操作，遙控操作安全約束系統(tǒng)則向SCADA 系統(tǒng)發(fā)送允許遙控回復(fù)。

2.2 遙控操作安全全約束系統(tǒng)工作流程

遙控操作安全約束系統(tǒng)從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了對遙控操作的邏輯判斷，提高了遙控操作的安全性。其工作原理如圖3 所示。

遙控操作安全約束系統(tǒng)能夠?qū)CADA 系統(tǒng)和實(shí)際操作的智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將電力系統(tǒng)操作規(guī)程的操作流程融入到SCADA 系統(tǒng)中，形成具有操作安全約束的監(jiān)控自動化系統(tǒng)，這為提高SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行遙控操作的安全性提供了充足的保障。同時(shí)，該系統(tǒng)針對部分地區(qū)電網(wǎng)特殊的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)擴(kuò)展了安全校核規(guī)則，在線對遙控操作進(jìn)行了基于站控層的安全分析校核，可及時(shí)、準(zhǔn)確地將分析結(jié)果提交給監(jiān)控人員。最終的分析結(jié)果不僅有能否進(jìn)行操作，還有能否進(jìn)行操作的原因，甚至有些情況還需監(jiān)控運(yùn)行人員去選擇是否進(jìn)行操作，這樣就形成一個(gè)類似于決策分析系統(tǒng)的軟件來輔助監(jiān)控人員進(jìn)行電網(wǎng)操作，以盡可能降低安全隱患。

遙控操作安全約束系統(tǒng)內(nèi)部的工作流程如圖4所示。

圖3 遙控操作安全約束系統(tǒng)的工作原理

圖4 遙控操作安全約束系統(tǒng)內(nèi)部工作流程

3 遙控操作安全約束系統(tǒng)的應(yīng)用

遙控操作安全約束系統(tǒng)集成了SCADA 系統(tǒng)和遙控操作安全約束系統(tǒng)自身的在線約束模式，并且融合了一系列安全約束機(jī)制，但與之前的無約束遙控操作過程相比只增加了2 個(gè)流程步驟，即“是否通過約束系統(tǒng)檢查”和“是否通過約束系統(tǒng)的檢查判斷”，其操作流程示意如圖5 所示。

圖5 監(jiān)控人員遙控操作流程

以220 kV 葛山變井葛線213 開關(guān)遙控操作為例。在遙控操作安全約束系統(tǒng)未建立之前，對井葛線213 開關(guān)的遙控分閘操作步驟為：

(1)監(jiān)控人員登錄調(diào)控中心SCADA 系統(tǒng)，經(jīng)廠站一次接線圖進(jìn)入220 kV 葛山變畫面；

(2)點(diǎn)擊進(jìn)入井葛線213 間隔分畫面，選擇待遙控開關(guān)井葛線213，輸入登錄用戶口令并確認(rèn)遙信名稱后，將信息發(fā)送至遙控操作監(jiān)護(hù)人員處，并再次確認(rèn)無誤；

(3)返回遙控操作畫面下進(jìn)行遙控預(yù)置，預(yù)置成功后，直接進(jìn)行遙控操作。

遙控操作安全約束系統(tǒng)建成之后，220 kV 葛山變井葛線213 開關(guān)的遙控分閘操作的步驟與之前相比，只增加了“是否通過約束系統(tǒng)檢查”和“是否通過約束系統(tǒng)的檢查判斷”2 個(gè)步驟，并彈出提示告警窗口，進(jìn)一步就當(dāng)前對井葛線213 開關(guān)進(jìn)行遙控分閘操作帶來的后果進(jìn)行提示與告警。待確認(rèn)無誤并繼續(xù)操作后，即完成220 kV 葛山變井葛線213 開關(guān)的遙控分閘操作。

在SCADA 系統(tǒng)下執(zhí)行遙控操作，遙控操作安全約束系統(tǒng)在遙控預(yù)置的環(huán)節(jié)上，讓監(jiān)控人員選擇是否通過安全約束系統(tǒng)(即“五防校驗(yàn)”)對要執(zhí)行的開關(guān)遙控操作進(jìn)行檢驗(yàn)。點(diǎn)擊選擇后，SCADA系統(tǒng)將要執(zhí)行的遙控命令發(fā)送至遙控操作安全約束系統(tǒng)；遙控操作安全約束系統(tǒng)通過電網(wǎng)接線模型和電網(wǎng)實(shí)時(shí)遙測、遙信數(shù)據(jù)，對將要執(zhí)行的遙控操作進(jìn)行檢查判斷，對電網(wǎng)內(nèi)不允許的誤操作進(jìn)行遙控閉鎖。這樣就確保了監(jiān)控人員的遙控操作順利執(zhí)行，大大提高了遙控操作的安全性和電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

4 結(jié)束語

電力調(diào)控中心遙控操作安全約束系統(tǒng)投運(yùn)后，對變電站的遙控操作進(jìn)行了基于站控層的防誤分析和操作預(yù)控，有效避免了監(jiān)控人員遙控誤操作事故的發(fā)生，保證了設(shè)備乃至整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與可靠供電，具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。