220kv模擬屏單片機五防系統(tǒng)的改造

220kv模擬屏單片機五防系統(tǒng)的改造

近年來，隨著負荷的快速增加，電網(wǎng)的快速發(fā)展，220kv興義市電流站增加了輸出間隔，導(dǎo)致原工廠附近的封閉部分失效。且由于加入的指令太多,導(dǎo)致電腦軟件執(zhí)行指令的能力達到極限,程序在一些特定的條件下會出現(xiàn)死循環(huán)和不定期的系統(tǒng)崩潰。因此,對興義變“五防”系統(tǒng)進行改造已刻不容緩。1數(shù)據(jù)庫的防誤鎖功能問題對興義變電站“五防”系統(tǒng)進行改造,首先要解決原旁代閉鎖程序引起的死循環(huán)問題,其次要解決DOS版本操作票專家系統(tǒng)對復(fù)雜操作步驟不支持、對超長術(shù)語不兼容等數(shù)據(jù)庫問題。要利用DOS操作系統(tǒng)實現(xiàn)在Windows環(huán)境下才具備的功能,滿足南方電網(wǎng)公司新操作票標(biāo)準(zhǔn)的要求,就必須設(shè)計新的防誤閉鎖程序,重新設(shè)計與DOS環(huán)境不沖突的數(shù)據(jù)庫,并且所編寫的新程序不能造成基本“五防”閉鎖功能喪失。要達到兩者的完美結(jié)合,才能使設(shè)計出的軟件具有所要求的功能,由此帶動其它問題的解決。因此,改造分為模擬屏單片機“五防”程序改造和操作票專家系統(tǒng)改造。2模擬屏幕硬盤“5防”程序的構(gòu)建2.1與現(xiàn)場設(shè)備接收點比模擬屏單片機儲存有全部的“五防”閉鎖程序,是“五防”的核心設(shè)備,也是此次攻關(guān)的重點。模擬屏單片機實時與現(xiàn)場設(shè)備位置接點實遙信,確保與現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)完全一致;并且,通過電纜與操作票專家系統(tǒng)通訊,把正確的“五防”信息傳給操作票專家系統(tǒng),保證開票的正確性。模擬屏專業(yè)單片機具有抗干擾能力強、運行速度快、病毒無法侵入等特點。2.2旁代鎖的實現(xiàn)改造前,該模擬屏“五防”旁路閉鎖等復(fù)雜功能喪失,僅保持基本“五防”功能,新增間隔設(shè)備編號被程序鎖死,更改與現(xiàn)場對應(yīng)的編號程序出錯。經(jīng)認真思考實現(xiàn)旁代閉鎖的方法,多次測試實驗,找出了解決辦法,提出了旁代閉鎖的新理論,旁代路過程要考慮“三加一”關(guān)系。而編出的程序要讓早期的DOS環(huán)境系統(tǒng)正確識別,還要對停、送電全過程都能閉鎖,而且要囊括旁代路時所有可能產(chǎn)生的運行方式變化。2.3旁路開關(guān)加標(biāo)調(diào)整如圖1所示,以220kV旁路270開關(guān)代201開關(guān)操作為例,要保證旁路代路,防止漏合旁路刀閘2017和旁路開關(guān)270,要求270,2707,2017三者必須同時在合上位置(2701,2702可不考慮,這樣既滿足閉鎖條件,又使程序簡化,執(zhí)行速度更快),三者有其一不滿足,則201開關(guān)不允許斷開。如果用數(shù)學(xué)公式來表達,就是201拉開的條件必須滿足:270=1,2707=1,2017=1(“1”代表合上,“0”代表斷開,“,”代表“與”的關(guān)系)。如果將上述思想變?yōu)殡娔X程序,則在程序上必須解決一個異乎尋常的難題,就是如果旁路270在代其它間隔時,201開關(guān)將不能斷開,因為程序會誤認為漏合了2017刀閘,這樣的閉鎖就不合理。經(jīng)過反復(fù)深入思考,可以把旁母上所有旁路刀閘都考慮進去,201開關(guān)拉開的數(shù)學(xué)表達式改為:270=1,2707=1(2017=1+2027=1+2037=1+2047=1+2057=1+2067=1+2077=1+2097=1+2117=1+2127=1)。優(yōu)先識別一個邏輯關(guān)系:所有的旁路刀閘之間的關(guān)系是“或”,而它們與旁路開關(guān)270及2707刀閘的邏輯條件是“與”;如果從數(shù)學(xué)邏輯來講,就是一個“充分”、“必要”條件關(guān)系的體現(xiàn)。但是,如果旁路刀閘、開關(guān)都在斷開位置,“五防”程序?qū)霈F(xiàn)不允許拉201開關(guān)的尷尬局面,或者繼保人員做傳動實驗,上面的程序也將不允許拉201開關(guān)。那么,將兩種特殊的情況用“或”的方式,作為必要條件引入設(shè)計理念,旁路270及所有旁母上的7刀斷開時,可以滿足“拉”的條件。另外,在母線側(cè)2把刀閘在分閘位置時,也可以滿足拉開201空開關(guān)的條件:270=0,2017=0,2027=0,2097=0,2077=0,2117=0,2127=0+2011=0,2012=0。因而,完整的邏輯條件是“三加一”:270=1,2707=1(2017=1+2027=1+2097=1+2077=1+2117=1+2127=1)+270=0,2017=0,2027=0,2097=0,2077=0,2117=0,2127=0+2011=0,2012=0。其含義是:201開關(guān)拉開的條件,體現(xiàn)在“三加一”理論上,就是必須滿足以下3種狀態(tài)條件:(1)旁路2017刀閘、2707刀閘、270開關(guān)同時合上時(代路狀態(tài));(2)旁路2017刀閘、2707刀閘、270開關(guān)同時斷開時(非代路);(3)母線側(cè)刀閘1,2斷開時(空開關(guān))。三者條件任一滿足,方能允許斷開201開關(guān)。其中,其它間隔旁路刀閘(如2027、2077……)“或”(+)的關(guān)系,既防止了旁路270開關(guān)代其它線路運行時,程序不允許拉201開關(guān),又實現(xiàn)了全部設(shè)備的相互閉鎖;這樣的設(shè)計同時滿足閉鎖不喪失和所有可能出現(xiàn)的運行方式。而根據(jù)這一設(shè)計思想,采取精簡源程序、用特殊符號把源程序分開等方法,把程序輸入電腦,成功地解決了DOS系統(tǒng)不識別的問題,而且指令執(zhí)行速度得以加快。把新編的閉鎖程序固化到模擬屏的工控機FLASH存貯器中,解決了旁路閉鎖問題,其它相應(yīng)的設(shè)備編號不對應(yīng)問題也隨后得到解決。通過模擬屏設(shè)備矩陣重新輸入,新增加的132,133,134,202,209等出線間隔編號也與現(xiàn)場一一對應(yīng),電腦鑰匙自學(xué)新程序成功。整個模擬屏工控微機運行后沒有發(fā)錯誤報警,“五防”閉鎖功能正確完整。3專業(yè)票管理系統(tǒng)的改革3.1利用二次倒閘操作票的功能操作票專家系統(tǒng)是發(fā)電廠和變電站開出倒閘操作票的智能處理系統(tǒng),它根據(jù)電力系統(tǒng)對倒閘操作的“五防”要求,以及設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)開出完全實用的包括二次的倒閘操作票。該系統(tǒng)能對各種系統(tǒng)方式改變按照規(guī)則進行判斷、推理,以確保倒閘操作票的正確無誤。本次系統(tǒng)改造的內(nèi)容包括移植新“五防”閉鎖程序(含全站旁路閉鎖)、擴充DOS系統(tǒng)不能增加的刀閘電源投退功能、支持超長文件名、支持復(fù)雜操作的自動檢查項等,并且解決了多數(shù)廠家“五防”系統(tǒng)不具備的一次與二次相互閉鎖的問題,保障了倒閘操作的正確性。3.2系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)“五防”程序閉鎖問題的成功解決,為操作票專家系統(tǒng)的重新設(shè)計開發(fā)奠定了基礎(chǔ),新編寫的“五防”閉鎖移植到操作票專家系統(tǒng),使2套系統(tǒng)合二為一,具備了功能完全一樣的“五防”閉鎖,給安全多加了一重保障。3.3未投入前合開關(guān)的運行一次與二次相互閉鎖是多數(shù)廠家“五防”系統(tǒng)所不具備的,為保障倒閘操作的正確性,新開發(fā)設(shè)計了二次閉鎖功能,如果在開關(guān)控制保險、主保護未投入前合開關(guān),程序?qū)棾鎏崾净蛘弑粡娭崎]鎖,不允許繼續(xù)操作,當(dāng)上述二次設(shè)備投入后方可執(zhí)行下一步操作。實現(xiàn)這一功能是在程序中新設(shè)計代碼及數(shù)據(jù)庫,并與“五防”閉鎖程序相連接。另外,針對興義變電站現(xiàn)場情況,對主變旁路刀閘采取強制閉鎖措施,當(dāng)旁路刀閘合上前,必須先退出主變獨立CT差動保護壓板,防止值班員操作時稍有不慎造成保護誤動作,從技術(shù)上杜絕了因為二次操作漏項而發(fā)生惡性事故的可能性。3.4狀態(tài)代碼的生成根據(jù)南方電網(wǎng)公司的要求,對興義變電站現(xiàn)場的電動操作機構(gòu)在操作票中增加操作電源投退項目,于是重新編了程序,把操作順序做了調(diào)整,通過設(shè)置特殊的代碼的方式,用程序來調(diào)用,并且刪除了部分不用的自動項目,從而實現(xiàn)了全站刀閘操作電源投退功能。具體在程序中加入:(1)投入!!!隔離開關(guān)操作電源(。22);(2)拉開!!!隔離開關(guān)(。00);(3)檢查!!!隔離開關(guān)在拉開位置(。22);(4)退出!!!隔離開關(guān)操作電源(。22);(5)投入!!!隔離開關(guān)操作電源(。22);(6)合上!!!隔離開關(guān)(。11);(7)檢查!!!隔離開關(guān)在合上位置(。22);(8)退出!!!隔離開關(guān)操作電源(。22)。(其中,!!!代表該處需插入相應(yīng)一次設(shè)備號或二次操作名稱。)并且,在程序中指定刀閘代碼為“。”,狀態(tài)代碼為“1”,“0”,“2”,分別代表合上、拉開、無狀態(tài)。但是按上面的設(shè)置,一些非電動機構(gòu)的刀閘(如10kV刀閘)也會自動加入投退電源項目,這必須跳過,但原DOS版本不能自動識別區(qū)分,于是采用自己編程的方法,設(shè)置刀閘的屬性,比如,將10kV刀閘全部設(shè)置為代碼“z”。讓程序識別為無電動機構(gòu)刀閘,而電動的2110中性點刀閘設(shè)置為一般刀閘“.”,用“.”和“z”代碼將它們區(qū)分開來,解決了這個難題。3.5數(shù)據(jù)庫的開發(fā)由于南方電網(wǎng)公司對操作票格式的要求是超長文件名稱,最多允許25個漢字,原DOS版的操作票專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫達不到這樣多的字符,經(jīng)多次探索,最終選擇FOX8.0英文版及Office2003作為新數(shù)據(jù)庫的設(shè)計開發(fā)工具,通過重新設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),用相當(dāng)長的時間逐一將興義變電站全部數(shù)據(jù)輸入,并在DOS環(huán)境存盤,使全部數(shù)據(jù)完全兼容DOS環(huán)境。由于新數(shù)據(jù)支持長文件名,用上述軟件設(shè)計開發(fā)的數(shù)據(jù)庫和程序,滿足了《操作導(dǎo)則》術(shù)語的要求。根據(jù)要求重新排列了操作順序,對開關(guān)、刀閘均分步檢查,同時按要求更新了一系列術(shù)語名稱;如:將“開關(guān)”改為“斷路器”,“刀閘”改為“隔離開關(guān)”、“地刀”改為“接地開關(guān)”等,此項目更改達1000多處。對于“壓板”、“保險”等,由于被原程序固化,不能變更,就巧妙地采取只更改數(shù)據(jù)庫,跳過批處理程序,而且不轉(zhuǎn)換入庫的方法,來實現(xiàn)“連接片”和“熔斷器”名稱的輸入。3.6數(shù)據(jù)庫未增強檢測原DOS版本操作票專家系統(tǒng)受早期開發(fā)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)影響,僅支持6位數(shù)編號,現(xiàn)要求7位數(shù)編號,如“0409001”,分別用2位數(shù)字表示“年份”、“月份”,用3位數(shù)字表示“操作票號”,且要求在操作票末尾自動遞增編號,如“接下頁0409002”。這不僅需要改變整個數(shù)據(jù)庫,也需要改變執(zhí)行程序。獨立開發(fā)的數(shù)據(jù)庫具有良好的兼容性,通過更改票面格式,增加程序?qū)ζ泵娲a的調(diào)用,操作票第1位由程序自動生成,而操作人員開票僅輸入后6位即可實現(xiàn)7位編號。3.7檢查功能2:刀閘帶特殊代碼按照變電操作要求,操作雙母線時,必須在操作前后檢查旁路刀閘及另一母線刀閘位置(如操作合上2011前后,檢查2012,2017刀閘在拉開位置)。要實現(xiàn)這一功能,采取在閉鎖程序中人為地設(shè)置特殊代碼,并賦予代碼的漢字注釋,用程序來調(diào)用,從而順利地實現(xiàn)檢查功能。如在操作2011之前添加:20111:【jc2012,jc2017,jc201】!其含義是:2011拉開之前自動加入3項:“檢查天興Ⅰ回2012隔離開關(guān)在拉開位置”、“檢查天興Ⅰ回2017隔離開關(guān)在拉開位置”、“檢查天興Ⅰ回201斷路器在斷開位置”。3.8模擬屏+pc機+u3000利用二次進入實驗近年來出現(xiàn)雙保護(如主變13,23型保護)、安全自動裝置等新設(shè)備(如220kV安穩(wěn)裝置),原專家系統(tǒng)不能與之關(guān)聯(lián)(如211,212開關(guān)),無法在相應(yīng)斷路器將二次調(diào)出,于是引入了“虛擬屏”的概念,就是將上述設(shè)備設(shè)置為虛擬屏,開票時在菜單中調(diào)出二次選項,可以方便開票操作。興義變電站微機“五防”系統(tǒng)采用模擬屏直接與現(xiàn)場設(shè)備位置接點實遙