監(jiān)控五防一體化在智能化變電站的應(yīng)用

監(jiān)控五防一體化在智能化變電站的應(yīng)用

變電站的防誤操作鎖功能2009年，國(guó)家網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司制定的《智能能源電網(wǎng)技術(shù)指南》明確規(guī)定，包括防誤操作在內(nèi)的系統(tǒng)層的不同功能應(yīng)高度整合。其后編寫的智能化變電站設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)變電站的防誤操作閉鎖提出了以下3種方案:(1)通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件,實(shí)現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能;(2)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置五防工作站;(3)配置獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)的專用五防系統(tǒng)。并得出如下結(jié)論:按照專業(yè)及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),結(jié)合減少設(shè)備重復(fù)配置原則,宜通過(guò)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件實(shí)現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能。因此,監(jiān)控五防一體化在智能化變電站的應(yīng)用將是發(fā)展趨勢(shì)。本文擬介紹監(jiān)控五防一體化模式,分析福建省變電站目前常用的五防模式,并提出采用監(jiān)控五防一體化模式的改進(jìn)方案以及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化監(jiān)控五防一體化模式概念。1防系統(tǒng)的特點(diǎn)監(jiān)控五防一體化系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱五防系統(tǒng))結(jié)構(gòu)如圖1所示,其特點(diǎn)為:(1)五防工作站作為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn),可兼做操作員站。(2)五防主機(jī)與監(jiān)控系統(tǒng)共享一套實(shí)時(shí)庫(kù),省去傳統(tǒng)微機(jī)五防的通信環(huán)節(jié),五防數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和可靠性的提高可促進(jìn)其運(yùn)行穩(wěn)定性相應(yīng)提高。(3)五防系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)公用圖形及數(shù)據(jù)庫(kù),不僅無(wú)需二次建模,還減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)工作量。(4)五防系統(tǒng)無(wú)縫融入監(jiān)控系統(tǒng),其全圖形化界面易于操作。(5)五防系統(tǒng)進(jìn)入開(kāi)票模式后,除了處于開(kāi)票模式下的接線圖或間隔圖外,不影響系統(tǒng)的其他正常監(jiān)控功能(如告警、數(shù)據(jù)入庫(kù)等)。2防模式二：外廠家五防機(jī)+機(jī)械系統(tǒng)的控制模式目前,福建省變電站常見(jiàn)的五防系統(tǒng)如圖2所示。監(jiān)控系統(tǒng)采集全站開(kāi)關(guān)、刀閘位置信號(hào),根據(jù)一定的規(guī)約,定時(shí)循環(huán)地把全站開(kāi)關(guān)、刀閘位置信號(hào)傳送至外廠家五防機(jī)。運(yùn)行人員遙控操作時(shí),先在外廠家五防機(jī)上開(kāi)票并預(yù)演,然后在后臺(tái)監(jiān)控機(jī)上操作。外廠家五防機(jī)收到后臺(tái)監(jiān)控機(jī)發(fā)送的五防請(qǐng)求報(bào)文后,根據(jù)全站開(kāi)關(guān)、刀閘的當(dāng)前位置,以及預(yù)先設(shè)定的邏輯條件進(jìn)行判斷。若五防條件滿足,則與適配器及電腦鑰匙通信,使串接在二次回路的電編碼鎖(或遙控允許節(jié)點(diǎn))閉合,并向后臺(tái)監(jiān)控機(jī)回送五防允許報(bào)文。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)收到報(bào)文后,彈出遙控選擇畫面,依次對(duì)間隔層相應(yīng)的測(cè)控裝置下發(fā)遙控選擇和遙控執(zhí)行命令,由測(cè)控裝置遙控出口。所有遙控操作必須在電編碼鎖(或遙控允許節(jié)點(diǎn))閉合期間完成,否則要重新操作。若五防條件不滿足,則向后臺(tái)監(jiān)控機(jī)回送五防閉鎖報(bào)文,后臺(tái)監(jiān)控收到報(bào)文后,彈出五防條件不滿足提示信息,本次遙控操作無(wú)法進(jìn)行。若外廠家五防機(jī)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未回送報(bào)文,則后臺(tái)監(jiān)控機(jī)彈出五防請(qǐng)求超時(shí)提示信息,本次遙控操作無(wú)法進(jìn)行。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)設(shè)有五防解鎖軟壓板,緊急情況下投入該軟壓板,即可在后臺(tái)監(jiān)控機(jī)進(jìn)行遙控操作,無(wú)需獲得外廠家五防機(jī)的許可。這種全站的五防模式完全依賴外廠家五防機(jī)和開(kāi)關(guān)、刀閘操作機(jī)構(gòu)上的機(jī)械聯(lián)鎖。外廠家五防機(jī)通過(guò)與適配器及電腦鑰匙的通信,進(jìn)行傳票、走票、控制各種編碼鎖和網(wǎng)門、地線等操作。2.3系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題后臺(tái)監(jiān)控機(jī)與外廠家五防機(jī)相互獨(dú)立,采用不同的圖形庫(kù)和數(shù)據(jù)控,二者之間通信的可靠性將影響五防機(jī)判斷的正確性。3采用五個(gè)預(yù)防和綜合系統(tǒng)的改進(jìn)方案根據(jù)變電站監(jiān)控五防一體化設(shè)計(jì)思想,福建省變電站五防模式可有兩種改進(jìn)方案。3.1站控層和間隔層五防不帶鎖具的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式五防系統(tǒng)組成,如圖3所示。其工作方式為:(1)監(jiān)控系統(tǒng)具有跨間隔的站控層嵌入式一體化五防功能。后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的五防規(guī)則庫(kù)根據(jù)五防邏輯表建立,采用開(kāi)關(guān)、刀閘位置或遙測(cè)信息進(jìn)行五防判斷。這些遙信、遙測(cè)信息均取自后臺(tái)監(jiān)控機(jī)的實(shí)時(shí)庫(kù)。在主接線圖或分畫面圖上進(jìn)行五防操作,由于五防機(jī)與常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)采用相同的圖形庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),因此,只要常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和圖形正確,五防庫(kù)及其操作畫面即正確。(2)測(cè)控裝置具有間隔層五防功能,可實(shí)現(xiàn)本間隔及跨間隔五防?？玳g隔五防不依賴站控層的后臺(tái)監(jiān)控,各間隔測(cè)控裝置通過(guò)站控層以太網(wǎng)通信(圖3虛線所示)。目前,間隔層五防僅針對(duì)遙信,若有遙測(cè)量參與間隔層五防判斷,可以變通做法。當(dāng)測(cè)控裝置的五防條件滿足時(shí),裝置上串接在二次回路的遙控允許節(jié)點(diǎn)閉合。每個(gè)遙控對(duì)象均與裝置中一對(duì)獨(dú)立的遙控允許節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)。(3)運(yùn)行人員在后臺(tái)操作員站遙控操作時(shí),需先開(kāi)票、預(yù)演,然后在后臺(tái)嵌入式一體化五防規(guī)則庫(kù)進(jìn)行判斷。判斷正確,向相應(yīng)間隔的測(cè)控裝置發(fā)遙控選擇命令。測(cè)控裝置收到命令后,先進(jìn)行間隔層五防的判斷,若正確,裝置上串接在二次回路的遙控允許節(jié)點(diǎn)閉合,同時(shí)進(jìn)行正常的遙控選擇操作(如判斷“遠(yuǎn)方/就地”鎖的位置)。若遙控選擇通過(guò),則后臺(tái)發(fā)遙控執(zhí)行命令。若間隔層五防未通過(guò),裝置上的遙控允許節(jié)點(diǎn)打開(kāi),同時(shí)測(cè)控裝置向后臺(tái)傳送遙控選擇失敗報(bào)文。(4)后臺(tái)監(jiān)控機(jī)設(shè)有五防解鎖軟壓板,測(cè)控裝置設(shè)有邏輯投入軟壓板。組屏?xí)r,還可設(shè)置五防解鎖把手,用于緊急情況下五防解鎖遙控。此時(shí),遙控操作無(wú)需經(jīng)過(guò)后臺(tái)監(jiān)控站控層及測(cè)控裝置間隔層的五防判斷,直接出口。系統(tǒng)特點(diǎn)是:(1)五防機(jī)和常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)采用相同的圖形庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)后臺(tái)站控層五防與測(cè)控裝置間隔層五防的運(yùn)行相互獨(dú)立,開(kāi)關(guān)及刀閘機(jī)構(gòu)具有機(jī)械聯(lián)鎖裝置,可靠性極高。(3)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)工程量較大,測(cè)控裝置的間隔層五防邏輯編寫量大,尤其二期建設(shè),相關(guān)間隔測(cè)控裝置的五防邏輯均需重新編寫。站控層和間隔層的五防驗(yàn)證也是個(gè)浩大工程,且往往正向驗(yàn)證比較充分,反向閉鎖驗(yàn)證不能周全,造成安全風(fēng)險(xiǎn)。(4)不能對(duì)地線、網(wǎng)門等無(wú)電氣節(jié)點(diǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)五防。3.2防接口設(shè)計(jì)帶鎖具的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式五防模式,如圖4所示。(1)該模式實(shí)際是對(duì)不帶鎖具的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式五防模式的完善,通過(guò)五防適配器、電腦鑰匙和各種鎖具對(duì)地線、網(wǎng)門等無(wú)電氣節(jié)點(diǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)五防。(2)后臺(tái)操作員站和五防適配器的通信,因操作員站通常采用雙機(jī),而五防適配器只有1個(gè),存在2個(gè)串口與1個(gè)串口連接的問(wèn)題。加裝雙機(jī)雙通道切換裝置可解決該問(wèn)題,但這將增加成本。若采用3個(gè)波士頭,將2個(gè)操作員站和五防適配器的3個(gè)RS-232接口轉(zhuǎn)成RS-485接口,并將其連接起來(lái),也是一種很好的解決方案。雙操作員站內(nèi)部具有協(xié)調(diào)機(jī)制,只允許正在運(yùn)行wfserver進(jìn)程的操作員站與五防適配器通信。備操作員站檢測(cè)到主操作員站wfserver進(jìn)程丟失后,將自動(dòng)運(yùn)行wfserver進(jìn)程,接管與五防適配器的通信,成為主操作員站。操作員站在備用期間仍會(huì)通過(guò)RS-485接口接收五防適配器的報(bào)文,但由于備操作員站未發(fā)送五防請(qǐng)求,所以報(bào)文不予處理。該方案成本不高,便于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行,圖4即采用了該方案。帶鎖具的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式五防系統(tǒng)能對(duì)地線、網(wǎng)門等無(wú)電氣節(jié)點(diǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)五防。除此之外,其特點(diǎn)與不帶鎖具的監(jiān)控系統(tǒng)嵌入式五防系統(tǒng)相同。4基于gose機(jī)制的系統(tǒng)仿真采用IEC61850變電站的通信網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)協(xié)議的數(shù)字化變電站,因具有GOOSE機(jī)制(間隔層和過(guò)程層采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)),非常適合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的間隔層五防。五防所需的遙信數(shù)據(jù)通過(guò)GOOSE機(jī)制從過(guò)程層的智能操作箱獲取,模擬量通過(guò)過(guò)程層的合并單元獲得。全站數(shù)據(jù)經(jīng)開(kāi)放的GOOSE通信網(wǎng)門兩用戶配置訪問(wèn)地區(qū)日電量如表4所示。根據(jù)表4,福州某用戶只可瀏覽數(shù)據(jù)表中“地區(qū)日電量”過(guò)濾條件為(ID=′FZ′)的項(xiàng)目,廈門某用戶可對(duì)過(guò)濾條件為(ID=′XM′)進(jìn)行維護(hù)。福州、廈門用戶不可瀏覽、維護(hù)對(duì)方數(shù)據(jù),滿足上報(bào)數(shù)據(jù)共享及安全訪問(wèn)的要求。4數(shù)據(jù)和橫向維護(hù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)維