监控五防一体化在智能化变电站的应用

监控五防一体化在智能化变电站的应用

变电站的防误操作锁功能2009年，国家网络设备公司制定的《智能能源电网技术指南》明确规定，包括防误操作在内的系统层的不同功能应高度整合。其后编写的智能化变电站设计规范对变电站的防误操作闭锁提出了以下3种方案:(1)通过监控系统的逻辑闭锁软件,实现全站的防误操作闭锁功能;(2)监控系统设置五防工作站;(3)配置独立于监控系统的专用五防系统。并得出如下结论:按照专业及技术发展趋势,结合减少设备重复配置原则,宜通过变电站监控系统的逻辑闭锁软件实现全站的防误操作闭锁功能。因此,监控五防一体化在智能化变电站的应用将是发展趋势。本文拟介绍监控五防一体化模式,分析福建省变电站目前常用的五防模式,并提出采用监控五防一体化模式的改进方案以及未来网络化数字化监控五防一体化模式概念。1防系统的特点监控五防一体化系统(以下简称五防系统)结构如图1所示,其特点为:(1)五防工作站作为监控系统的一个节点,可兼做操作员站。(2)五防主机与监控系统共享一套实时库,省去传统微机五防的通信环节,五防数据采集的实时性和可靠性的提高可促进其运行稳定性相应提高。(3)五防系统与监控系统公用图形及数据库,不仅无需二次建模,还减少了现场调试和维护工作量。(4)五防系统无缝融入监控系统,其全图形化界面易于操作。(5)五防系统进入开票模式后,除了处于开票模式下的接线图或间隔图外,不影响系统的其他正常监控功能(如告警、数据入库等)。2防模式二：外厂家五防机+机械系统的控制模式目前,福建省变电站常见的五防系统如图2所示。监控系统采集全站开关、刀闸位置信号,根据一定的规约,定时循环地把全站开关、刀闸位置信号传送至外厂家五防机。运行人员遥控操作时,先在外厂家五防机上开票并预演,然后在后台监控机上操作。外厂家五防机收到后台监控机发送的五防请求报文后,根据全站开关、刀闸的当前位置,以及预先设定的逻辑条件进行判断。若五防条件满足,则与适配器及电脑钥匙通信,使串接在二次回路的电编码锁(或遥控允许节点)闭合,并向后台监控机回送五防允许报文。后台监控机收到报文后,弹出遥控选择画面,依次对间隔层相应的测控装置下发遥控选择和遥控执行命令,由测控装置遥控出口。所有遥控操作必须在电编码锁(或遥控允许节点)闭合期间完成,否则要重新操作。若五防条件不满足,则向后台监控机回送五防闭锁报文,后台监控收到报文后,弹出五防条件不满足提示信息,本次遥控操作无法进行。若外厂家五防机在预定时间内未回送报文,则后台监控机弹出五防请求超时提示信息,本次遥控操作无法进行。后台监控机设有五防解锁软压板,紧急情况下投入该软压板,即可在后台监控机进行遥控操作,无需获得外厂家五防机的许可。这种全站的五防模式完全依赖外厂家五防机和开关、刀闸操作机构上的机械联锁。外厂家五防机通过与适配器及电脑钥匙的通信,进行传票、走票、控制各种编码锁和网门、地线等操作。2.3系统存在的主要问题后台监控机与外厂家五防机相互独立,采用不同的图形库和数据控,二者之间通信的可靠性将影响五防机判断的正确性。3采用五个预防和综合系统的改进方案根据变电站监控五防一体化设计思想,福建省变电站五防模式可有两种改进方案。3.1站控层和间隔层五防不带锁具的监控系统嵌入式五防系统组成,如图3所示。其工作方式为:(1)监控系统具有跨间隔的站控层嵌入式一体化五防功能。后台监控机的五防规则库根据五防逻辑表建立,采用开关、刀闸位置或遥测信息进行五防判断。这些遥信、遥测信息均取自后台监控机的实时库。在主接线图或分画面图上进行五防操作,由于五防机与常规监控系统采用相同的图形库和实时数据库,因此,只要常规监控系统的数据和图形正确,五防库及其操作画面即正确。(2)测控装置具有间隔层五防功能,可实现本间隔及跨间隔五防。跨间隔五防不依赖站控层的后台监控,各间隔测控装置通过站控层以太网通信(图3虚线所示)。目前,间隔层五防仅针对遥信,若有遥测量参与间隔层五防判断,可以变通做法。当测控装置的五防条件满足时,装置上串接在二次回路的遥控允许节点闭合。每个遥控对象均与装置中一对独立的遥控允许节点对应。(3)运行人员在后台操作员站遥控操作时,需先开票、预演,然后在后台嵌入式一体化五防规则库进行判断。判断正确,向相应间隔的测控装置发遥控选择命令。测控装置收到命令后,先进行间隔层五防的判断,若正确,装置上串接在二次回路的遥控允许节点闭合,同时进行正常的遥控选择操作(如判断“远方/就地”锁的位置)。若遥控选择通过,则后台发遥控执行命令。若间隔层五防未通过,装置上的遥控允许节点打开,同时测控装置向后台传送遥控选择失败报文。(4)后台监控机设有五防解锁软压板,测控装置设有逻辑投入软压板。组屏时,还可设置五防解锁把手,用于紧急情况下五防解锁遥控。此时,遥控操作无需经过后台监控站控层及测控装置间隔层的五防判断,直接出口。系统特点是:(1)五防机和常规监控系统采用相同的图形库和实时数据库。(2)后台站控层五防与测控装置间隔层五防的运行相互独立,开关及刀闸机构具有机械联锁装置,可靠性极高。(3)监控系统建设工程量较大,测控装置的间隔层五防逻辑编写量大,尤其二期建设,相关间隔测控装置的五防逻辑均需重新编写。站控层和间隔层的五防验证也是个浩大工程,且往往正向验证比较充分,反向闭锁验证不能周全,造成安全风险。(4)不能对地线、网门等无电气节点设备实现五防。3.2防接口设计带锁具的监控系统嵌入式五防模式,如图4所示。(1)该模式实际是对不带锁具的监控系统嵌入式五防模式的完善,通过五防适配器、电脑钥匙和各种锁具对地线、网门等无电气节点设备实现五防。(2)后台操作员站和五防适配器的通信,因操作员站通常采用双机,而五防适配器只有1个,存在2个串口与1个串口连接的问题。加装双机双通道切换装置可解决该问题,但这将增加成本。若采用3个波士头,将2个操作员站和五防适配器的3个RS-232接口转成RS-485接口,并将其连接起来,也是一种很好的解决方案。双操作员站内部具有协调机制,只允许正在运行wfserver进程的操作员站与五防适配器通信。备操作员站检测到主操作员站wfserver进程丢失后,将自动运行wfserver进程,接管与五防适配器的通信,成为主操作员站。操作员站在备用期间仍会通过RS-485接口接收五防适配器的报文,但由于备操作员站未发送五防请求,所以报文不予处理。该方案成本不高,便于现场运行,图4即采用了该方案。带锁具的监控系统嵌入式五防系统能对地线、网门等无电气节点设备实现五防。除此之外,其特点与不带锁具的监控系统嵌入式五防系统相同。4基于gose机制的系统仿真采用IEC61850变电站的通信网络及系统协议的数字化变电站,因具有GOOSE机制(间隔层和过程层采用GOOSE网络),非常适合进行网络化的间隔层五防。五防所需的遥信数据通过GOOSE机制从过程层的智能操作箱获取,模拟量通过过程层的合并单元获得。全站数据经开放的GOOSE通信网门两用户配置访问地区日电量如表4所示。根据表4,福州某用户只可浏览数据表中“地区日电量”过滤条件为(ID=′FZ′)的项目,厦门某用户可对过滤条件为(ID=′XM′)进行维护。福州、厦门用户不可浏览、维护对方数据,满足上报数据共享及安全访问的要求。4数据和横向维护动态数据维