基于V B系統(tǒng)的牽引變電所智能模擬屏

趙慧利，李彥吉，劉天超

（北京鐵路局 石家莊供電段，河北石家莊050000）

基于V B系統(tǒng)的牽引變電所智能模擬屏

趙慧利，李彥吉，劉天超

（北京鐵路局 石家莊供電段，河北石家莊050000）

針對(duì)牽引變電所現(xiàn)有的模擬屏存在的故障率高、只能進(jìn)行簡(jiǎn)單形式模擬等問(wèn)題，利用V B系統(tǒng)構(gòu)建了牽引變電所智能模擬屏，簡(jiǎn)述了其應(yīng)用效果。

牽引變電所；模擬屏；V B；智能

中國(guó)鐵路總公司《牽引變電所運(yùn)行檢修規(guī)程》［1］要求“牽引變電所控制室要有一次接線的模擬盤(pán)。模擬盤(pán)要能顯示斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)、閉狀態(tài)”，“值班人員接受倒閘任務(wù)后，操作前要先在模擬盤(pán)上進(jìn)行模擬操作，確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行倒閘。”《鐵路電力安全工作規(guī)程》［2］也規(guī)定“倒閘作業(yè)前應(yīng)按倒閘作業(yè)票記載的倒閘順序與模擬圖核對(duì)相符”。中國(guó)鐵路總公司《高速鐵路牽引變電所檢修規(guī)則》［3］也有類(lèi)同普速鐵路的同樣條文。

從各類(lèi)規(guī)程的要求可以看出，中國(guó)鐵路總公司對(duì)供電設(shè)備倒閘前進(jìn)行模擬操作以確保設(shè)備運(yùn)行安全是有嚴(yán)格規(guī)定的。也就是說(shuō)，在牽引變電所、配電室必須配備所內(nèi)設(shè)備一次接線模擬圖。

1　現(xiàn)狀調(diào)查

以北京鐵路局石家莊供電段為例，轄內(nèi)牽引變電所配備的模擬盤(pán)有4種類(lèi)型，數(shù)碼管結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)、塑料膠條結(jié)構(gòu)和馬賽克燈光結(jié)構(gòu)。

京廣線（北京—廣州）牽引變電所普遍采用數(shù)碼管結(jié)構(gòu)的模擬屏，該屏2009年10月投入使用、運(yùn)行至今多個(gè)變電所出現(xiàn)數(shù)碼管不亮、位置開(kāi)關(guān)失效等問(wèn)題、甚至出現(xiàn)了黃粱夢(mèng)等變電所全部停用模擬屏的現(xiàn)象，此類(lèi)模擬屏造價(jià)3萬(wàn)余元、現(xiàn)在完全恢復(fù)一臺(tái)正常使用的修理費(fèi)用至少0.5萬(wàn)元。

石太（石家莊—太原）線牽引變電所倒閘操作的模擬屏采用簡(jiǎn)單的扳把開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，此類(lèi)模擬屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，并不能顯示母線的帶電狀態(tài)，僅作為形式上的模擬。

京廣線分區(qū)亭、開(kāi)閉所使用的為工區(qū)用塑料膠條自行制作的模擬屏，用膠條的斷開(kāi)與閉合模擬斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的分合，此類(lèi)模擬屏往往使用很短的時(shí)間就會(huì)損壞。

邯長(zhǎng)線（邯鄲—長(zhǎng)治）牽引變電所采用馬賽克帶燈光顯示的結(jié)構(gòu)、根據(jù)后臺(tái)機(jī)各開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)顯示具體的合分狀態(tài)，此類(lèi)模擬屏僅具有顯示的功能、不能實(shí)現(xiàn)倒閘前的模擬功能，且造價(jià)高、一臺(tái)模擬盤(pán)約5萬(wàn)元。京廣高速鐵路牽引變電所至今未配備模擬屏、不能滿足文獻(xiàn)［3］規(guī)程的要求，且值班人員在倒閘時(shí)只能在后臺(tái)機(jī)主接線圖上模擬、存在誤操作的安全隱患。

通過(guò)對(duì)北京、太原、鄭州鐵路局管內(nèi)的各供電段的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)情況類(lèi)似，現(xiàn)階段使用的模擬屏均為上述結(jié)構(gòu)，存在造價(jià)高、功能單一、維護(hù)困難等問(wèn)題。

隨著計(jì)算機(jī)的普及，牽引變電所均配備計(jì)算機(jī)，本文就是研制可以在普通辦公上應(yīng)用的基于V B系統(tǒng)的牽引變電所智能模擬屏，實(shí)現(xiàn)既有模擬盤(pán)的所有功能，同時(shí)增加根據(jù)開(kāi)關(guān)分合時(shí)的閉鎖條件，在出現(xiàn)誤操作時(shí)、對(duì)操作人員進(jìn)行警告提示等功能。

2　技術(shù)方案

按照我們熟知的電工設(shè)備圖形符號(hào)，勾畫(huà)牽引變電所主接線圖。隔離開(kāi)關(guān)位置的合分以閉合或者打開(kāi)標(biāo)識(shí)。斷路器以紅色表示合位、白色表示分位、綠色表示強(qiáng)制狀態(tài)；母線以紅色表示帶電狀態(tài)、綠色表示停電狀態(tài)。對(duì)各線及各開(kāi)關(guān)定義對(duì)象，設(shè)置兩個(gè)對(duì)應(yīng)分與合的條件碼，掃描各開(kāi)關(guān)狀態(tài)并將各開(kāi)關(guān)狀態(tài)位置0（分位時(shí)）或置1（合位時(shí)），并將其保存為開(kāi)關(guān)狀態(tài)碼。

根據(jù)各開(kāi)關(guān)分合時(shí)連鎖條件、掃描用戶操作請(qǐng)求，當(dāng)收到用戶對(duì)某開(kāi)關(guān)操作請(qǐng)求時(shí)，將相應(yīng)開(kāi)關(guān)分合條件碼與狀態(tài)碼進(jìn)行比較，條件滿足則將開(kāi)關(guān)置相應(yīng)位，并將相關(guān)線條置紅（帶電狀態(tài)）或置綠（不帶電狀態(tài)），不滿足條件則發(fā)出引起問(wèn)題的提示信息并音響報(bào)警。

2.1閉鎖關(guān)系

將牽引變電所進(jìn)線系統(tǒng)、主變壓器系統(tǒng)、饋線系統(tǒng)、并聯(lián)電容補(bǔ)償系統(tǒng)各斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的電氣閉鎖關(guān)系寫(xiě)入各開(kāi)關(guān)對(duì)象的分合閘條件中（見(jiàn)圖1）。出現(xiàn)違反閉鎖關(guān)系操作時(shí)、彈出窗口提示“非法操作，請(qǐng)檢查××開(kāi)關(guān)位置”和相應(yīng)的音響告警。例如，在1#饋線停送電時(shí)，2111隔離開(kāi)關(guān)的分合閘條件是211斷路器處于分位，如若首先操作2111隔離開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)就會(huì)提示“非法操作，請(qǐng)檢查211開(kāi)關(guān)位置”；2121D隔離開(kāi)關(guān)的分合閘條件是212斷路器、2121隔離開(kāi)關(guān)處于分位，操作2121D時(shí)若212斷路器處于合位，就會(huì)提示“非法操作，請(qǐng)檢查212開(kāi)關(guān)位置”，此時(shí)分下212斷路器、但2121隔離開(kāi)關(guān)處于合位，操作2121D時(shí)提示就會(huì)變?yōu)椤胺欠ú僮?，?qǐng)檢查2121開(kāi)關(guān)位置”；I回1#B直列運(yùn)行時(shí)，101斷路器合位，此時(shí)要求102斷路器不能進(jìn)行合閘、若操作102斷路器會(huì)提示“非法操作，請(qǐng)檢查101開(kāi)關(guān)位置”。

圖1　程序流程圖

為了模擬設(shè)備檢修或者意外情況必須解除閉鎖的操作，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了強(qiáng)制執(zhí)行項(xiàng)、在彈出“是否強(qiáng)制執(zhí)行”框時(shí)，選擇“是”后可將有閉鎖的開(kāi)關(guān)強(qiáng)制分合閘（僅改變位置信號(hào)），選擇“否”返回到原狀態(tài)。

2.2母線顏色

母線帶電為紅色、不帶電為綠色，均以前方母線顏色和開(kāi)關(guān)狀態(tài)為基礎(chǔ)進(jìn)行推理；母線帶電顏色，必須保證其上級(jí)開(kāi)關(guān)合位。單合某一開(kāi)關(guān)、線條顏色不變。

為了符合值班人員的操作習(xí)慣，在進(jìn)行進(jìn)線隔離開(kāi)關(guān)的地刀操作時(shí)，合1011D（1021D）時(shí)，彈出窗口“請(qǐng)確認(rèn)進(jìn)線已停電”，點(diǎn)擊“是”后合上1011D（1021D）、進(jìn)線部分線段顯示停電狀態(tài)的綠色，點(diǎn)擊“否”返回原來(lái)狀態(tài)。

3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)界面開(kāi)發(fā)

（1）系統(tǒng)主窗體設(shè)計(jì)

在V B6.0開(kāi)發(fā)軟件中新建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)窗體，利用軟件自帶的畫(huà)圖工具，在系統(tǒng)主窗口上畫(huà)出牽引變電所主接線圖。為模擬一次系統(tǒng)圖現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的分合狀態(tài)，把所有控件屬性顏色設(shè)置為不同狀態(tài)來(lái)表示。采用綠色（R G B00FF00）來(lái)表示不帶電狀態(tài)，采用紅色（R G B0000 FF）來(lái)表示帶電狀態(tài)，斷路器白色（R G B00000F）代表分閘狀態(tài)。在系統(tǒng)主界面的左上角添加了石家莊供電段企業(yè)標(biāo)識(shí)。系統(tǒng)主窗體如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)主窗體圖

（2）系統(tǒng)工具欄設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工具欄設(shè)置為3塊：第1塊為文件菜單，功能有設(shè)置系統(tǒng)背景顏色和退出；第2塊為操作卡片選項(xiàng)；第3塊為幫助菜單，功能有系統(tǒng)的技術(shù)支持文件和版權(quán)。

文件菜單欄下面可以設(shè)置界面的背景顏色，考慮到與系統(tǒng)控件顏色的搭配情況，設(shè)計(jì)了4種顏色可以選擇，分別為淺綠、粉紅、灰色和黑色。系統(tǒng)打開(kāi)界面默認(rèn)背景顏色為黑色。

操作卡片包含有供電調(diào)度端保存的所有操作卡片，點(diǎn)擊某一個(gè)操作卡片就能顯示出開(kāi)關(guān)的操作順序，做到邊核對(duì)、邊操作，省去了值班員拿操作卡片的麻煩。

技術(shù)支持文件菜單下有系統(tǒng)的幫助文件，主要是在模擬分合閘時(shí)各部分的閉鎖關(guān)系。版權(quán)所有菜單欄里包括了系統(tǒng)制作版本號(hào)、制作單位、應(yīng)用范圍等內(nèi)容。

（3）系統(tǒng)時(shí)間顯示模塊

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用了軟件自帶的時(shí)間控件，加上標(biāo)簽控件，可以在系統(tǒng)模擬運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。系統(tǒng)時(shí)間顯示模塊如圖2所示。

3.2后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)建立

為了實(shí)現(xiàn)智能模擬屏的記憶功能，對(duì)所操作的步驟進(jìn)行保存，系統(tǒng)在后臺(tái)加了Access數(shù)據(jù)庫(kù)。模擬屏主要是操作開(kāi)關(guān)，只要把所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以隨時(shí)讀寫(xiě)，保存數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，就可以實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程的保存，以便下次打開(kāi)軟件時(shí)還是上次操作的結(jié)果。

在Access數(shù)據(jù)庫(kù)建立了一個(gè)名字為“開(kāi)關(guān)狀態(tài)”的表，在表中建立了3個(gè)字段（列），第1個(gè)字段類(lèi)型設(shè)置為數(shù)據(jù)型，存放所有開(kāi)關(guān)的編號(hào)；第2個(gè)字段類(lèi)型設(shè)置為布爾型，存放所有開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，閉合為“1”，斷開(kāi)為“0”；第3個(gè)字段為文本型，存放備注。開(kāi)關(guān)狀態(tài)表如圖3所示。

圖3　開(kāi)關(guān)狀態(tài)表

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接

為了使系統(tǒng)主界面里邊開(kāi)關(guān)控件與后臺(tái)Access數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接起來(lái)，在主界面里添加了V B6.0自帶的A dodc數(shù)據(jù)控件。在系統(tǒng)初始化時(shí)，添加訪問(wèn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)表代碼。

4　結(jié)束語(yǔ)

牽引變電所智能模擬屏可以方便地安裝或者拷貝到變電所值班室電腦上。在倒閘操作前，值班員點(diǎn)擊屏幕上“牽引變電所智能模擬屏”圖標(biāo)，即可對(duì)牽引變電所一次接線圖進(jìn)行直觀的模擬操作，點(diǎn)擊相應(yīng)開(kāi)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的模擬分合閘，同時(shí)相應(yīng)的母線也會(huì)隨之改變。

該應(yīng)用軟件可在任何電腦上應(yīng)用，完成了普通模擬屏的所有功能、又能防止誤操作倒閘。該模擬屏可作為《牽引變電所運(yùn)行檢修規(guī)程》要求的“一次接線模擬盤(pán)”應(yīng)用，日常可作為值班員熟悉倒閘操作、開(kāi)關(guān)閉鎖關(guān)系的練習(xí)課件。

因牽引變電所運(yùn)行方式的一致性，進(jìn)線、主變壓器、饋線、電容等系統(tǒng)的閉鎖關(guān)系是一樣的，推廣應(yīng)用時(shí)、可以方便地推廣到其他變、配電所應(yīng)用。

2015年1月基于V B系統(tǒng)的牽引變電所智能模擬屏項(xiàng)目通過(guò)了北京鐵路局的技術(shù)驗(yàn)收，并在京廣高速鐵路邯鄲東、邢臺(tái)東等4個(gè)牽引變電所推廣應(yīng)用。

［1］ 鐵運(yùn)〔1999〕101號(hào).牽引變電所運(yùn)行檢修規(guī)程［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2012.

［2］ 鐵運(yùn)〔1999〕103號(hào).鐵路電力安全工作規(guī)程［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.

［3］ 鐵總運(yùn)〔2015〕50號(hào).高速鐵路牽引變電所檢修規(guī)則［S］.

［4］ 喬平安.Visual Basic 6.0程序設(shè)計(jì)［M］.北京：人民郵電出版社，2013.

Traction Substation Intelligent Mimic Panel Based on V B

Z H A O H uili，LI Yanji，LIU Tianchao
（Shijiazhuang Section for Power Supply，Beijing Railway Bureau，Shijiazhuang 050000 H ebei，China）

A gainst the problems that the existing mimic panel of traction substation has high failure rate，high initialinvestment and high maintenance cost，can only take the form of analogue operation and so on，intelligent mimic panel based on V B system is established for traction substation，and the applied performances are described.

traction substation；mimic diagram；V B；intelligent

U224

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.05.16

1008-7842（2015）05-0072-03

趙慧利（1971—）男，工程師（2015-04-01）