配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)軟件的開發(fā)設(shè)計

文/隴輝

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司公司昭通供電局昭陽分局承擔(dān)昭陽全區(qū)3個街道辦事處、17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，89.1萬人的供電服務(wù)，供電客戶29.95萬戶，2018年完成售電量11.09億千瓦時。

我局配電網(wǎng)運(yùn)行方式復(fù)雜多變，系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行著536臺公用箱變，612臺電纜分支箱、376臺環(huán)網(wǎng)柜、332.08km電纜，日常停送電操作較為頻繁，雖然在網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行的箱柜式設(shè)備本身具備一定的防誤操作功能，但由于設(shè)備本身結(jié)構(gòu)的差異以及人員操作疏忽等因素，在設(shè)備停送電操作過程中依然存在發(fā)生錯項、漏項等誤操作事故，同時目前入網(wǎng)運(yùn)行的部分10kV開關(guān)柜等箱式設(shè)備無帶電顯示裝置，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備及人員自身安全,研究開發(fā)配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)可以有效控制配網(wǎng)設(shè)備操作中存在的風(fēng)險，解決工作中存在的難題。

1 配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)軟件的功能開發(fā)設(shè)計

1.1 防誤操作的邏輯判斷功能

根據(jù)配網(wǎng)的接線方式、配網(wǎng)中的電源點(diǎn)定義、配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)以及當(dāng)前操作的設(shè)備類型和操作的性質(zhì)，首先按配網(wǎng)接線拓?fù)潢P(guān)系分析出影響該設(shè)備操作的電氣接線圖的范圍；其次是根據(jù)電氣接線圖范圍內(nèi)的所有配網(wǎng)設(shè)備按類型、狀態(tài)、電源點(diǎn)、電流流向等重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，從而判斷出是否滿足該操作設(shè)備進(jìn)行操作的要求。如果滿足則通過，形成對應(yīng)的指令票或操作票；否則，提示錯誤信息，拒絕該步模擬通過。

對于某些特殊設(shè)備或某些特殊的操作，系統(tǒng)仍然支持按設(shè)備編號進(jìn)行編寫的邏輯公式的防誤操作條件，該方式可與拓?fù)浞治鲞M(jìn)行配合使用，滿足整個配網(wǎng)防誤操作的所有需求。

1.2 防誤閉鎖功能

當(dāng)配網(wǎng)操作人員在系統(tǒng)模擬界面上對操作票模擬并通過防誤判斷后，可以通過無線傳設(shè)備將操作票內(nèi)容發(fā)送到電腦鑰匙當(dāng)中，系統(tǒng)配合電腦鑰匙和閉鎖鎖具，可以實現(xiàn)對配網(wǎng)系統(tǒng)的防誤閉鎖功能。此時，電腦鑰匙將按照模擬預(yù)演的順序逐條將操作內(nèi)容顯示出來，操作人員可以手持電腦鑰匙，到現(xiàn)場按照電腦鑰匙的提示，對設(shè)備進(jìn)行逐步的解鎖操作。本系統(tǒng)還可以根據(jù)現(xiàn)場的具體情況采用多種閉鎖方案，例如：強(qiáng)制閉鎖、位置檢測閉鎖、提示性閉鎖、監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖等。

1.3 圖形模擬開票功能

通過在接線圖上操作的方法來生成操作票，在整個開票過程中可自動或手工插入提示性操作，該方法將“模擬”與開票融為一體，是一種簡單實用的開票方法?？砷_出各種操作票：包括一次/二次設(shè)備在內(nèi)的倒閘操作票、調(diào)度指令票、電氣運(yùn)行操作票等。

1.4 調(diào)用歷史操作票功能

系統(tǒng)可以保存并調(diào)用歷史操作票，使得供電局操作人員能夠更為便利的生成操作票。

1.5 操作票管理功能

軟件具備操作票顯示功能、審查功能、存取廣播、分類功能、查詢統(tǒng)計功能、自動編號及自定義打印功能。

1.6 流程管理功能

軟件根據(jù)調(diào)度、專責(zé)、值班室正班、副班等不同工作人員的工作職責(zé)及權(quán)限，定義操作票管理流程，明確各個職責(zé)角色的處理權(quán)限。從而使得實現(xiàn)操作票的歸檔、執(zhí)行、審查、監(jiān)護(hù)、等流轉(zhuǎn)過程的嚴(yán)格控制，對與違反流程的操作給予告警提示。

1.7 培訓(xùn)功能

調(diào)度和操作人員可用鼠標(biāo)在主接線圖上選擇合適的開關(guān)、刀閘、地刀和保護(hù)的狀態(tài)，當(dāng)符合電力操作防誤規(guī)則要求則顯示正確的操作票步驟，否則給出不符合電力操作防誤規(guī)則的原因。

1.8 多層次、多任務(wù)并行操作功能

軟件既可以作為配網(wǎng)調(diào)度人員開調(diào)度操作票，又可以作為配網(wǎng)操作人員開操作票及防誤操作使用，還能滿足現(xiàn)場檢修人員的檢修要求。

系統(tǒng)采用多層次設(shè)計：包含配網(wǎng)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中所有的電網(wǎng)接線圖，支持架空線路、電纜線路、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電房、電纜分支箱等圖形管理或分層管理及相互閉鎖操作。在一機(jī)多圖和各層次的各接線圖間可任意切換，方便顯示和操作。

支持多任務(wù)并行操作：當(dāng)多條線路需同時操作時，操作人員可在計算機(jī)上同時開多個任務(wù)的操作票，分別傳給多個操作隊進(jìn)行并行操作。

1.9 系統(tǒng)維護(hù)功能

系統(tǒng)具備專業(yè)的電力系統(tǒng)矢量圖形軟件，可以簡單快捷的繪制各種電氣接線圖。

接線圖上的各種電氣元件通過“熱點(diǎn)”和“連接線”建立連接關(guān)系，繪圖過程中“熱點(diǎn)”具有自動吸靠功能，不會因為需要建立連接關(guān)系而增加額外的工作量。圖形繪制完成后，可以直接由圖形數(shù)據(jù)自動生成拓樸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了電氣拓樸的零維護(hù)。

大部分功能都通過拓樸分析的算法實現(xiàn)，主要的邏輯規(guī)則和計算公式都預(yù)存入系統(tǒng)規(guī)則庫，或者直接固化到程序中，無需外界錄入任何數(shù)據(jù)。因此，只要接線圖繪制好，其它的維護(hù)工作量就很小。

系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)分層，支持架空線路、電纜線路、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電房、電纜分支箱等各種一次電氣圖的管理和分層處理，并把二次設(shè)備另行處理，從而降低單幅圖錄入的復(fù)雜度。

鑒于系統(tǒng)維護(hù)的大部分工作都集中在圖形維護(hù)上，系統(tǒng)把其他類型的數(shù)據(jù)維護(hù)剝離出來，分散到系統(tǒng)運(yùn)行過程中去進(jìn)行維護(hù)。圖形維護(hù)完畢系統(tǒng)就能夠運(yùn)行起來，不但減少了系統(tǒng)運(yùn)行需要錄入的初始數(shù)據(jù)量，而且為系統(tǒng)的運(yùn)行和日常變更提供了更大的靈活性。

1.10 軌跡追溯功能

系統(tǒng)具有軌跡追溯功能，在使用過系統(tǒng)主機(jī)能夠?qū)壽E操作進(jìn)行完整的記錄，便于追憶分析，事故分析等工作。

1.11 配電網(wǎng)工況的監(jiān)視及運(yùn)行管理

（1）系統(tǒng)可查看電源點(diǎn)、負(fù)荷連接、帶電區(qū)域、接地保護(hù)區(qū)域等。

（2）系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)對位主要采用在線對位、記憶對位和手工設(shè)置方式三中方式進(jìn)行。系統(tǒng)可與上級調(diào)度或配網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實時取得設(shè)備狀態(tài)。

（3）如有無法實時采集的設(shè)備狀態(tài)，則可按操作票執(zhí)行信息，運(yùn)用電腦鑰匙回傳，設(shè)備狀態(tài)自動記憶對位方式。

（4）配網(wǎng)防誤管理系統(tǒng)可對配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時管理，可進(jìn)行設(shè)備模糊查 詢，可對設(shè)備、操作信息、用戶信息、操作票等進(jìn)行綜合性管理。

（5）系統(tǒng)支持雙顯示器，動態(tài)顯示不同的圖形窗口，可自動或手工切換，各接線圖之間采用動態(tài)連接，方便相互之間切換。提高了人機(jī)交互界面的可用性及方便性。

（6）圖形直接切換，包括按圖形條目、圖形索引、負(fù)荷連接進(jìn)行切換。

1.12 輔助功能

（1）在配置了語音功能軟件和硬件后，系統(tǒng)可以操作過程中出線的誤操作給出語音提示。

（2）網(wǎng)上瀏覽Web服務(wù)功能

（3）帶電區(qū)域的自動分析和著色功能

1.13 繪圖工具的設(shè)計功能

針對配網(wǎng)中接線圖復(fù)雜、變化快、不易管理和維護(hù)、調(diào)試工作量巨大、設(shè)備數(shù)量眾多、防誤邏輯復(fù)雜的技術(shù)難點(diǎn)，系統(tǒng)提出基于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龅姆勒`及運(yùn)行管理技術(shù)，用于解決傳統(tǒng)需要大量錄入邏輯公式的問題。

拓?fù)溥B接關(guān)系是指電氣設(shè)備之間通過繪圖而形成的網(wǎng)狀相關(guān)關(guān)系，所有的防誤及運(yùn)行管理功能都基于圖形的拓?fù)浞治黾肮芾?，可將系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)工作量降低到最小。

1.13.1 在同一幅圖上構(gòu)建電氣拓?fù)涞姆椒?/p>

在一幅電氣圖上構(gòu)建電氣拓?fù)渲饕枰鉀Q兩個問題：一是識別哪些圖形需要參與拓?fù)洌男﹫D形不用參與拓?fù)?；二是針對參與拓?fù)涞膱D形，需要識別圖形間是否發(fā)生連接，以及連接的順序與相互關(guān)系。

為了解決第一個問題，把圖形進(jìn)行分類處理，用以確定圖形是否參與拓?fù)?；為了解決第二個問題，引入熱點(diǎn)和輔助線的概念。

熱點(diǎn)：起連接作用。在組合圖元時，在可能連接的地方加入熱點(diǎn)，組合圖元就可以與輔助線連接，或者與其它組合圖元的熱點(diǎn)連接。熱點(diǎn)具有“吸靠”功能。當(dāng)繪制電氣接線圖時，只有兩個圖形的熱點(diǎn)相連，才視為兩個圖形存在電氣拓?fù)溥B接關(guān)系；否則，即時兩個圖形緊靠甚至重疊，都不視為發(fā)生電氣連接。

輔助線：用于連接設(shè)備或帶熱點(diǎn)圖元的線條。輔助線的兩個端點(diǎn)可以視為兩個特殊的熱點(diǎn)（要求：在自動拓?fù)淠Ｊ街斜仨毷褂幂o助線來連接設(shè)備而不能使用普通線條）。具體地，繪制電氣接線圖時，把圖形分為以下幾類進(jìn)行處理：

（1）連接圖形。

專門用于建立拓?fù)溥B接關(guān)系的圖形：熱點(diǎn)、輔助線。

熱點(diǎn)：起連接作用。在組合圖元時，在可能連接的地方加入熱點(diǎn)，組合圖元就可以與輔助線連接，或者與其它組合圖元的熱點(diǎn)連接。熱點(diǎn)具有“吸靠”功能。

輔助線：用于連接設(shè)備。（要求：在自動拓?fù)淠Ｊ街斜仨毷褂幂o助線來連接設(shè)備而不能使用普通線條）

（2）組合圖元。

接線圖上的有一個或多個基本圖形所構(gòu)成的一個整體，在圖形編輯過程中，只能對圖元這個整體進(jìn)行編輯，不能對其中的一部分進(jìn)行編輯。如果需要對圖元進(jìn)行部分編輯，必須分解圖元。

在自動拓?fù)淠Ｊ街斜仨毷褂眉訜狳c(diǎn)的圖元繪圖，參與電氣拓?fù)涞臉?gòu)建。

（3）設(shè)備。

有一個或多個狀態(tài)并且可以在多個狀態(tài)中相互轉(zhuǎn)換的可操作單位，系統(tǒng)中可支持的設(shè)備以及各個設(shè)備所有的狀態(tài)可以在系統(tǒng)主程序中設(shè)置。在自動拓?fù)淠Ｊ街斜仨毷褂眉訜狳c(diǎn)的設(shè)備繪圖，參與電氣拓?fù)涞臉?gòu)建。

（4）靜態(tài)標(biāo)簽。

接線圖上起描述作用的一段文字，例如設(shè)備編號、線路名稱等，可以根據(jù)需要自由設(shè)置靜態(tài)標(biāo)簽的字體、顏色和尺寸等。

靜態(tài)標(biāo)簽不參與拓?fù)洹?/p>

（5）遙測顯示。

接線圖上用來顯示來自監(jiān)控或RTU的遙測量的標(biāo)簽，它跟靜態(tài)標(biāo)簽十分相似，所不同的是它顯示的內(nèi)容是隨時變化的而不是象靜態(tài)標(biāo)簽?zāi)菢邮枪潭ú蛔兊摹?遙測顯示不參與拓?fù)洹?/p>

1.13.2 在多幅圖間構(gòu)建電氣拓?fù)涞姆椒ǎ?/p>

在配網(wǎng)系統(tǒng)中，有很多設(shè)備不畫在同一幅圖上，但是彼此間存在電氣拓?fù)潢P(guān)系的情況。比如某個開閉所獨(dú)立畫了一幅接線圖，架空線路畫在另外一幅圖上，但是開閉所的出線開關(guān)給架空線路供電。

為了形象描述這樣一種跨圖的電氣連接關(guān)系，引入一種特殊的箭頭符號（暫時命名為負(fù)荷）來表示供電方向：在開閉所的出線處畫一個負(fù)荷箭頭，在對應(yīng)的架空線接線圖上也畫一個負(fù)荷箭頭；系統(tǒng)通過負(fù)荷箭頭的名字確定幅圖之間存在連接關(guān)系，名字相同的負(fù)荷箭頭視為直接連接。

1.14 實際運(yùn)用情況

本文介紹的軟件通過配合的一次設(shè)備智能鎖具共同使用，實現(xiàn)了試點(diǎn)配網(wǎng)項目的強(qiáng)制閉鎖，只有在本系統(tǒng)中模擬通過后再以正確順序進(jìn)行的操作方可解鎖操作，從而實現(xiàn)防誤操作功能，例如防止誤拉合斷路器、防止誤入帶電間隔、防止帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)、防止帶電掛地線或合接地刀閘、防止帶地線（接地刀閘）合隔離開關(guān)等功能。

運(yùn)用“配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)”之后，圖形格式可與GIS共享，維護(hù)人員只需在一端維護(hù)即可，有效解決了多套系統(tǒng)多套圖形格式的難題，大大減輕了維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。其次是解決了操作追溯中需要翻閱大量的歸檔紙張票，費(fèi)時又費(fèi)力，結(jié)果不準(zhǔn)確，造成事故責(zé)任理不清，原因查不明的情況，不利于工作的開展的問題。

2 結(jié)束語

配網(wǎng)防誤系統(tǒng)基本防誤原理是自動拓?fù)浞治龇勒`為主，設(shè)備邏輯公式防誤為輔，兩種防誤規(guī)則相配合，滿足配網(wǎng)防誤的特殊要求。配網(wǎng)防誤系統(tǒng)重點(diǎn)突出了地刀的強(qiáng)制強(qiáng)制驗電閉鎖，完善了閉鎖內(nèi)容。本軟件的運(yùn)用能夠減少配網(wǎng)操作前人員的模擬操作，減少了人員的工作量，實現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖和現(xiàn)場操作的強(qiáng)制約束，從技術(shù)上保證了配網(wǎng)工作的規(guī)范性，提高了工作效率，保證了人員的安全，避免了誤操作的可能。