集控站防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用管理研究

作者簡(jiǎn)介：凌飛（1971-），男，工程師。研究方向?yàn)樽冸娺\(yùn)維技術(shù)管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.15.034

摘? 要：電力傳輸?shù)闹匾獦屑~為變電站，其二次系統(tǒng)能夠有效保障變電站的運(yùn)行安全。隨著生產(chǎn)管理及電網(wǎng)組織架構(gòu)的不斷升級(jí)改善，為滿足遠(yuǎn)方遙控、調(diào)控一體化、無人值班等需求，在電力領(lǐng)域控制系統(tǒng)智能化及自動(dòng)化水平不斷提升的背景下，國(guó)網(wǎng)公司提出建設(shè)自主可控的新一代變電站二次系統(tǒng)。建設(shè)新的系統(tǒng)將變化道閘操作方式，為此，研究適應(yīng)新的道閘操作方式的防誤問題，構(gòu)建適宜的防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用管理方式，安全管控集控站道閘操作，對(duì)新一代變電站二次系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用具有重要意義。

關(guān)鍵詞：集控站；防誤系統(tǒng)；設(shè)計(jì)方案；應(yīng)用管理；變電站

中圖分類號(hào)：TM63? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）15-0151-04

Abstract： Power transmission substations serve as crucial hubs， and their secondary systems effectively ensure the operational safety of the substations. With the continuous upgrading and improvement of production management and the power grid organizational structure， to meet the demands for remote control， integrated control and operation， and unattended operation， the level of intelligence and automation in power control systems is constantly increasing. Against this backdrop， State Grid Corporation has proposed the construction of a new generation of substation secondary systems that are independently controllable. The construction of the new system will change the operation mode of the switchgear， and therefore， researching the anti-misoperation issues suitable for the new switchgear operation mode， constructing appropriate anti-misoperation system design schemes and application management methods， and safely controlling the switchgear operation at the centralized control station are of great significance for the construction and application of the new generation of substation secondary systems.

Keywords： centralized control station; anti-misoperation system; design scheme; application management; substation

隨著智能化、自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提升以及變電站實(shí)施減員增效的工作實(shí)施，我國(guó)大部分省市推廣應(yīng)用無人值守受控站及集控中心管理模式。應(yīng)用集控運(yùn)行模式，能夠最大化利用資源潛力，提升工作效率與運(yùn)行管理水平，在變電站數(shù)量劇增的情況下，集控運(yùn)行模式能夠滿足管理的需求，促使管理更加規(guī)范且提升管理效率，在人員減少的情況下保證運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。集控站防誤系統(tǒng)的重要功能之一是保障電氣道閘操作的安全，在多年的研發(fā)應(yīng)用中，防誤裝置產(chǎn)品及防誤技術(shù)越發(fā)成熟，在電力系統(tǒng)中得到廣泛的推廣及應(yīng)用，切實(shí)保障電力生產(chǎn)的安全。為適應(yīng)國(guó)網(wǎng)公司建設(shè)自主可控的新一代變電站二次系統(tǒng)的需要，在準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ蜕蠘?gòu)建智能防誤系統(tǒng)平臺(tái)，確保電氣道閘操作的安全，為新一代變電站二次系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用提供助力。

1? 集控站防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

集控站防誤系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)包含六部分內(nèi)容。

第一，建設(shè)一個(gè)綜合平臺(tái)包含變電防誤及集控防誤，設(shè)計(jì)高效且安全的區(qū)域電網(wǎng)系統(tǒng)防誤，建立多層次防誤閉鎖架構(gòu)應(yīng)以集控站防誤服務(wù)器為核心，在集控站模式下提供安全可靠的防誤閉鎖解決方案。

第二，以準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ蜑榛A(chǔ)，構(gòu)建通用型智能防誤工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在區(qū)域電網(wǎng)的智能拓?fù)浞勒`分析，為變電站倒閘操作及遠(yuǎn)方操作集控站提供安全可靠的保障。

第三，連接變電站微機(jī)防誤系統(tǒng)與集控站防誤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防誤分析的基礎(chǔ)是變電站所報(bào)送的虛擬遙感設(shè)備信息，信息包含網(wǎng)門、地線等設(shè)備狀態(tài)，極大程度規(guī)避因現(xiàn)場(chǎng)信息與集控站信息存在差異所導(dǎo)致的操作失誤。

第四，強(qiáng)制性及全面性是防誤閉鎖應(yīng)具備的，在統(tǒng)一開展有關(guān)集控站的單任務(wù)操作、遙控操作、多任務(wù)操作、變電站的現(xiàn)場(chǎng)操作等操作的防誤邏輯驗(yàn)證后，試驗(yàn)道閘操作效果。同時(shí)，借助閉鎖回路控制設(shè)備，電動(dòng)操作控制回路的鎖具或是接點(diǎn)，將受閉鎖回路控制鎖具安裝在設(shè)備手動(dòng)操控部件，強(qiáng)制閉鎖電氣設(shè)備。

第五，以現(xiàn)存的防誤系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建多層次的防誤閉鎖架構(gòu)，避免重復(fù)投資有效控制成本，還能夠提升系統(tǒng)的可靠性，極大程度節(jié)省投運(yùn)時(shí)間并縮短培訓(xùn)時(shí)間。

第六，輸入相應(yīng)調(diào)令實(shí)現(xiàn)一鍵式生成操作票，執(zhí)行自動(dòng)預(yù)演。

1.2? 系統(tǒng)總體架構(gòu)

全面考量集控站的管理模式及操作模式，此次集控站防誤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案以C/S（客戶端/服務(wù)器）為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建三層防誤閉鎖結(jié)構(gòu)分別為基層站、運(yùn)維班及變電站，如圖1所示。為實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、系統(tǒng)功能齊全的目標(biāo)，將原有變電站的鎖具及防誤系統(tǒng)保留，以此為基礎(chǔ)增設(shè)底線管理裝置，以期完善變電站的防誤閉鎖功能[1]。

采取集中組屏的方式構(gòu)建此次設(shè)計(jì)方案中的防誤服務(wù)器，可以在屏柜上對(duì)防誤服務(wù)器進(jìn)行維護(hù)，也可以在各級(jí)下屬工作站設(shè)置維護(hù)權(quán)限，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器的維護(hù)工作。通過服務(wù)器能夠統(tǒng)一查詢所有下屬受控站內(nèi)的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行管理和統(tǒng)計(jì)。

集控站防誤系統(tǒng)能夠滿足站內(nèi)的全部防誤閉鎖功能，且具備所有受控站的防誤功能。

設(shè)計(jì)運(yùn)維班的操作界面，可以使用計(jì)算機(jī)，集中將子站的設(shè)備運(yùn)行情況及狀態(tài)顯示出來[2]。防誤系統(tǒng)能夠控制操作變電站，篩選顯示與變電站相關(guān)的內(nèi)容[3]。集控防誤系統(tǒng)服務(wù)器統(tǒng)一管轄所有受控站，即便受控站數(shù)量逐漸增多，也可以通過權(quán)限調(diào)整的方式，將管理權(quán)限重新明確分層，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)搭建的過程中與集控站對(duì)接的功能。

1.3? 集控站防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.3.1? 防誤服務(wù)器

1）設(shè)計(jì)防誤服務(wù)器，應(yīng)能夠管理下級(jí)受控站數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，能夠進(jìn)行模擬預(yù)演，隨時(shí)調(diào)整操作權(quán)限，能夠完成集控站遙控操作閉鎖、開票等。

2）服務(wù)器需向多個(gè)對(duì)象提供服務(wù)，包含多運(yùn)維客戶及多個(gè)防誤工作站，確保同一層面的多個(gè)防誤工作站及不同層面的防誤工作站相互不會(huì)產(chǎn)生干擾，能夠同時(shí)滿足不同層面、不同防誤工作站的工作需求。

3）連接變電站防誤系統(tǒng)，獲悉網(wǎng)門、地線等相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，確保邏輯判斷的準(zhǔn)確性及全面性。

4）設(shè)計(jì)閉鎖邏輯時(shí)，選用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥壿?，以接線圖和配置表所生成的自動(dòng)邏輯關(guān)系為基礎(chǔ)，確保設(shè)計(jì)成果能夠在多種情況下運(yùn)行，并且具備在動(dòng)態(tài)環(huán)境下研判安全檢修區(qū)域，以及在動(dòng)態(tài)環(huán)境下判斷接話地線等能力。

5）同步自動(dòng)更新相關(guān)程序及數(shù)據(jù)。

1.3.2? 集控防誤工作站

1）模擬預(yù)演調(diào)度系統(tǒng)所開出的調(diào)令，待驗(yàn)證通過確保防誤判斷準(zhǔn)確后，將調(diào)令進(jìn)行分解向下派送至變電站防誤工作站及運(yùn)維班防誤工作站。

2）模擬預(yù)演PMS系統(tǒng)所開出的操作票，待驗(yàn)證通過確保防誤判斷無誤后，下派至對(duì)應(yīng)的運(yùn)維中心防誤工作站及變電站防誤工作站。也可將集控站防誤工作站開出的操作票（開票過程中自動(dòng)進(jìn)行防誤邏輯判斷），發(fā)送給PMS系統(tǒng)開展審批，審批通過后，集控站防誤服務(wù)器將收到PMS系統(tǒng)的審核結(jié)果，若審核通過，服務(wù)器將操作票傳送至變電站防誤系統(tǒng)再傳給電腦鑰匙。

3）智能擬票功能，包含以調(diào)令為基礎(chǔ)的智能成票功能及單步圖形智能擬票功能。

4）人工智能擬票、典型票、歷史票功能，相關(guān)工作人員使用歷史票或典型票的方式，實(shí)現(xiàn)操作票的快速生成，亦可以通過手工編輯的方式編輯相應(yīng)的電網(wǎng)操作票。

5）調(diào)令推演具備操作步驟的自動(dòng)生成能力。

6）語義解析擁有語句模型與標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語庫(kù)自定義設(shè)置功能。

7）集控站具備監(jiān)控系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)方遙控操作的方式完成閉鎖作業(yè)，包含單步遙控操作及一鍵順控操作，操作支持“雙校核”。

1.4? 運(yùn)維班設(shè)計(jì)

1）運(yùn)維班將接收上級(jí)下發(fā)的操作票。運(yùn)維班防誤工作站能夠?qū)崿F(xiàn)提前準(zhǔn)備操作票、模擬預(yù)演、傳電腦鑰匙等功能，相關(guān)操作的執(zhí)行需要在受控站中完成，相關(guān)工作人員需要使用電腦鑰匙。

2）待完成操作后，可以采取回傳運(yùn)維班處理電腦鑰匙，或?qū)⑵浠貍髦潦芸卣尽?/p>

3）對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)化傳回，并完成相應(yīng)同步操作，確保子設(shè)備與其保持相同的狀態(tài)。

4）設(shè)計(jì)運(yùn)維班工作站，需要注意受控站的設(shè)定，應(yīng)具備選擇顯示內(nèi)容的功能，可以僅顯示與受控站相關(guān)的部分。

1.5? 受控站設(shè)計(jì)

1）節(jié)約成本避免系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)生重復(fù)投資情況，若現(xiàn)存受控站能夠滿足微機(jī)防誤閉鎖功能，可以將原有的鎖具及系統(tǒng)進(jìn)行保留，升級(jí)舊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全部層次的防誤系統(tǒng)功能。

2）為全面升級(jí)防誤系統(tǒng)，滿足新系統(tǒng)接入的需求，改造未使用微機(jī)防誤系統(tǒng)的受控站。

3）接收并校核下發(fā)的操作票。

4）在適宜的環(huán)境下關(guān)聯(lián)閉鎖線路驗(yàn)電，若線路通電則禁止臨時(shí)接地線操作。也可配置無線地線，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集地線拆除、連接狀態(tài)。

1.6? 系統(tǒng)通信方案設(shè)計(jì)

以受控站及自動(dòng)化系統(tǒng)集控站現(xiàn)有的光纖通道為依托，構(gòu)建防誤系統(tǒng)的通信通道，可行方案有2種。

1）組建獨(dú)立的防誤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，于光端機(jī)分出2 M的寬帶接口供防誤系統(tǒng)使用。

2）以現(xiàn)存調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)及自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在受控站和集控站的路由器開辟獨(dú)立的VPN網(wǎng)絡(luò)供防誤系統(tǒng)使用，2個(gè)系統(tǒng)具備各自網(wǎng)段且數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不會(huì)相互訪問，確保監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具備獨(dú)立性。

防誤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)IP地址分配原則，見表1。

表1? 防誤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)IP地址分配原則

2? 集控站防誤系統(tǒng)應(yīng)用管理

2.1? 功能特點(diǎn)

1）數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，使用防誤服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)、查詢、管理，為有關(guān)站點(diǎn)提供相應(yīng)服務(wù)，確保防誤功能的有效性。實(shí)現(xiàn)集中管理、調(diào)控、檢護(hù)[4]。

2）實(shí)現(xiàn)與集控站監(jiān)控系統(tǒng)信息交互，構(gòu)建信息交互功能包含一鍵順控、接收遙信、單步遙控操作防誤閉鎖。

3）全面多層次的防誤閉鎖，基于全程防誤的視角，在設(shè)備操作的工程中，實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖于集控站層、站控層、間隔層和過程層[5]。

4）管理操作權(quán)，隨時(shí)隨地針對(duì)所有設(shè)備，保證只有1位操作人員能夠獲取相應(yīng)設(shè)備的操作權(quán)限。在相關(guān)工作人員取得操作權(quán)限后，能夠在任意層次開展操作，具體包含集控站層、站控層、設(shè)備層和間隔層，除確定的唯一人員外，其他人員均不能操作相關(guān)設(shè)備，直至其操作完成退出系統(tǒng)將操作權(quán)進(jìn)行釋放，或?qū)⒉僮鳈?quán)主動(dòng)移交至他人，其他工作人員才能對(duì)相關(guān)設(shè)備開展操作。管理權(quán)唯一的設(shè)置是為保證相關(guān)操作人員及相關(guān)設(shè)備的安全。

5）具體操作與調(diào)令技術(shù)相關(guān)聯(lián)，實(shí)地變電站操作或集控站遠(yuǎn)程操作，無論何種操作方式都必須將調(diào)令作為操作的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)令質(zhì)控操縱實(shí)現(xiàn)技術(shù)關(guān)聯(lián)。

6）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞勒`功能。系統(tǒng)拓?fù)涞姆勒`邏輯判斷既能夠?qū)崿F(xiàn)刀閘、開關(guān)及接地刀閘等操作的基本防誤，還能夠提供較為特殊的防誤邏輯對(duì)復(fù)雜繁瑣的操作方式提供判斷，比如合環(huán)/解環(huán)、甩負(fù)荷、旁代和倒母等，具備更加全面的防誤功能。

7）聯(lián)絡(luò)功能，對(duì)于線上的2個(gè)閉鎖站，能夠?qū)崿F(xiàn)有效聯(lián)絡(luò)，確保線上的設(shè)備能夠完成閉鎖操作，避免在聯(lián)絡(luò)的過程中，出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，如側(cè)掛接接地線/合接地刀等。

8）集控站順控操作防誤“雙校核”，實(shí)現(xiàn)受控站和集控站的一鍵順控操作防誤“雙校核”功能。采取信息交互的方式，集控站防誤主機(jī)將自主控制順控主機(jī)的順控操作及模擬預(yù)演，下發(fā)不同的指令采取不同防誤邏輯校驗(yàn)，與順控主機(jī)的內(nèi)置防誤校驗(yàn)結(jié)果形成“與門”判斷依據(jù)，切實(shí)達(dá)成順控操作防誤“雙校驗(yàn)”的目標(biāo)，最終提升集控站及變電間順控操作的高可靠性及高安全性需求。

9）實(shí)時(shí)采集接地線狀態(tài)，以受控站無線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集接地線的拆除狀態(tài)及掛接狀態(tài)。

2.2? 系統(tǒng)維護(hù)

通常系統(tǒng)的維護(hù)包含程序、數(shù)據(jù)及設(shè)置3方面內(nèi)容，集控站防誤系統(tǒng)的維護(hù)包含程序更新、數(shù)據(jù)維護(hù)及子站配置3方面內(nèi)容，且均能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的維護(hù)[6]。

集中維護(hù)數(shù)據(jù)，因?yàn)橛煞勒`系統(tǒng)服務(wù)器集中保存管理相關(guān)數(shù)據(jù)，因此可以在具有控制權(quán)限的隨意客戶端對(duì)所有站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，不需要在各個(gè)子站位置開展分別的維護(hù)。

遠(yuǎn)程下載更新客戶端程序，上傳需升級(jí)的文件至每個(gè)客戶端，待完成服務(wù)器的更新工作后，強(qiáng)制升級(jí)所有客戶端，每個(gè)客戶端自動(dòng)化將最新的程序下載至本地目錄中，最終完成遠(yuǎn)程下載更新所有程序。

桌面遠(yuǎn)程維護(hù)，在維護(hù)某一客戶端時(shí)，可以使用防誤系統(tǒng)服務(wù)器遠(yuǎn)程維護(hù)桌面。提前將所有客戶端與服務(wù)器建設(shè)連接，確保服務(wù)器能夠操作控制所有桌面，單個(gè)子站需要維護(hù)時(shí)，在集控站便可完成登錄維護(hù)操作。

3? 結(jié)束語

綜上所述，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案適用于集控站下的多層次集控管理模式，結(jié)合集控站的管理及操作模式，采取客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的方式考慮，構(gòu)建集控站、運(yùn)維班和變電站的三層防誤閉鎖構(gòu)架，其中集控站、運(yùn)維班及受控站均使用計(jì)算機(jī)作為操作界面。系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)集中管理、與集控站監(jiān)控系統(tǒng)信息交互、多層次全面防誤閉鎖、操作權(quán)管理、操作與調(diào)令的技術(shù)關(guān)聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞勒`、站間聯(lián)絡(luò)線閉鎖、集控站順控操作防誤“雙校核”、接地線狀態(tài)實(shí)時(shí)采集等功能。具備實(shí)用性、安全性、可靠性及可維護(hù)性，切實(shí)提升電力生產(chǎn)的安全性，降低運(yùn)維工作量的同時(shí)提升電力生產(chǎn)的安全性及效率，為新一代變電站二次系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的保障。

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