北京電網(wǎng)集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)研究

摘 要:本文針對(duì)北京電網(wǎng)集控站現(xiàn)有運(yùn)行模式，提出北京電網(wǎng)集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)方案，對(duì)集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)需求作了詳細(xì)分析，提出了北京電網(wǎng)集控型防誤系統(tǒng)所需特點(diǎn)，重點(diǎn)討論了集控站防誤系統(tǒng)建設(shè)方案中的組網(wǎng)模式、五防操作模式以及防誤系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)方案，為保證北京電網(wǎng)電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了思路。

關(guān)鍵詞:集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)方案變電站綜合自動(dòng)化

中圖分類號(hào):TM744文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(a)-0012-03

Research on Construction of Centralized Control Defence System in Beijing Power Grid

ZHOU Nan

(1.Beijing Electric Power Corporation，West City District，Beijing 100031，China

2.Beijing Jiao Tong University，Hai Dian District，Beijing 100044，China)

Abstract:According to the existing operation mode in centralized control station in Beijing power grid，the construction of centralized control defence system is proposed in the paper.The requiement of the constrution of centralized control defence system is analized in detail in the paper.The requiement of the characteristic of defence system is presented in the paper.Then，the programe design of the network model，the five-defence operation model，the function of the defense system are discussed in the paper.The construction programe of the centralized control defence systems provids an method of the safty and stability operation of Beijing power grid.

Key Word:centralized control;defence system;construction method;substation automation

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)已滲透到了世界每個(gè)角落。電力系統(tǒng)進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì)[1]。當(dāng)前輸變電建設(shè)和城鄉(xiāng)電網(wǎng)的建設(shè)與改造，正在逐漸采用變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，以取代傳統(tǒng)的繼電保護(hù)與儀器儀表及測(cè)量控制、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及遠(yuǎn)動(dòng)、防誤閉鎖等各自分離的功能，實(shí)現(xiàn)變電站的無人化、小型化和基本免維護(hù)，大大提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性[2-3]。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)[4]在北京地區(qū)大多數(shù)變電站監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化中獲得成功的應(yīng)用，并在北京電網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)北京市電力公司的不斷推廣，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全變電站的輸、配電設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和繼電保護(hù)，以及與調(diào)度通信等自動(dòng)化功能。多種新技術(shù)的應(yīng)用使得北京市電力公司變電站綜合自動(dòng)化水平越來越高，設(shè)備的可靠性也越來越高，由設(shè)備故障原因引起的電力系統(tǒng)事故越來越少。然而，由人為操作原因引發(fā)的電力系統(tǒng)惡性事故依然頻繁出現(xiàn)，事故的發(fā)生將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及人身和設(shè)備安全，這就對(duì)北京市電力公司現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的防誤閉鎖裝置提出了許多新的要求。

1 集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)需求分析

配電網(wǎng)的接線方式大多是輻射狀鏈?zhǔn)浇泳€，以一條有集中電源端且負(fù)荷沿線均勻分布的饋線為例，計(jì)算單電源DR在高峰負(fù)荷時(shí)接入饋線后線損的相對(duì)減少量。

目前，北京市電力公司主網(wǎng)現(xiàn)有運(yùn)行的220kV變電站51座、500kV變電站2座，110kV變電站有1座。站內(nèi)均具備獨(dú)立的微機(jī)五防裝置，能夠滿足對(duì)變電站當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)遙控操作的軟閉鎖和就地操作的硬接點(diǎn)防誤閉鎖功能。但隨著北京電網(wǎng)無人變電站的建設(shè)以及變電站網(wǎng)控中心監(jiān)控系統(tǒng)的投產(chǎn)，現(xiàn)有的防誤系統(tǒng)無法滿足網(wǎng)控中心防誤操作的功能要求。因此，需建立以五防服務(wù)器為主，下轄網(wǎng)控中心、操作隊(duì)、受控站的集控型微機(jī)防誤操作系統(tǒng)。在該集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)中，網(wǎng)控中心位于前門調(diào)通中心，在網(wǎng)控中心設(shè)置3臺(tái)五防工作站，針對(duì)現(xiàn)有的8個(gè)操作隊(duì)駐地，各設(shè)置1臺(tái)五防工作站，管理現(xiàn)有的57個(gè)變電站。利于現(xiàn)有的光纖通道組建集控型微機(jī)防誤系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。

本文所建立的集控型防誤系統(tǒng)需具有以下特點(diǎn):

(1)實(shí)用性:本文所建立的集控型防誤系統(tǒng)增加了一個(gè)用于完成五防功能的核心設(shè)備—— 五防服務(wù)器，該服務(wù)器集中管理所有站的數(shù)據(jù)，為所有站提供五防服務(wù)功能。受控站的五防客戶端與服務(wù)器通信中斷后具有獨(dú)立運(yùn)行的功能。

(2)安全性:五防服務(wù)器本身融合了“權(quán)限管理、唯一操作權(quán)管理、模擬預(yù)演、實(shí)時(shí)邏輯判斷、閉鎖元件”五個(gè)方面，完整地實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備操作的防誤功能。

(3)雙機(jī)互備:具備雙機(jī)冗余功能，當(dāng)其中一臺(tái)主機(jī)故障時(shí)，備份主機(jī)自動(dòng)切換，保證操作正常進(jìn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。

(4)可維護(hù)性:系統(tǒng)調(diào)試、維護(hù)、升級(jí)方便。甚至可以在移動(dòng)設(shè)備上完成系統(tǒng)操作票模擬、審核等工作。客戶端只需要安裝客戶端軟件，不需要配置。系統(tǒng)可以靈活配置，整個(gè)系統(tǒng)可以規(guī)劃為二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)結(jié)構(gòu)等。

2 集控型防誤系統(tǒng)建設(shè)組網(wǎng)模式設(shè)計(jì)

北京電網(wǎng)建設(shè)的集控型防誤系統(tǒng)在網(wǎng)控層按照客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的3層方式考慮。通過五防服務(wù)器，對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、統(tǒng)計(jì)、查詢，可進(jìn)行開票、模擬預(yù)演、網(wǎng)控層遙控操作閉鎖、唯一操作權(quán)管理等功能;在操作隊(duì)、網(wǎng)控中心分別設(shè)置五防工作站，可以進(jìn)行開票、模擬預(yù)演等功能;在變電站設(shè)置獨(dú)立五防系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備操作的防誤閉鎖。遠(yuǎn)方操作時(shí)五防系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序閉鎖;就地操作時(shí)則由電腦鑰匙和鎖具來實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖。

北京電網(wǎng)建設(shè)的集控型防誤系統(tǒng)的五防服務(wù)器采用集中組屏的方式，對(duì)服務(wù)器的維護(hù)即可在屏柜上也可在各級(jí)五防工作站實(shí)現(xiàn)，并設(shè)立維護(hù)權(quán)限。五防服務(wù)器從各受控變電站的獨(dú)立五防裝置采集實(shí)遙信、虛遙信等，作為五防服務(wù)器的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并隨各變電站實(shí)時(shí)自動(dòng)更新。網(wǎng)控中心層與操作隊(duì)層的五防工作站采用計(jì)算機(jī)作為操作界面，集中顯示各個(gè)子站的一次設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)行方式。每個(gè)五防工作站可設(shè)定可以操作控制的變電站，無關(guān)變電站不顯示。網(wǎng)控中心層(防誤一級(jí)站層)、操作隊(duì)層(防誤二級(jí)站層)、變電站層根據(jù)設(shè)置的權(quán)限不同，管轄相應(yīng)的操作隊(duì)層(防誤二級(jí)站層)、變電站層。所有的子站都?xì)w屬網(wǎng)控中心管轄，隨著子站數(shù)量的不斷增多，可以通過調(diào)整權(quán)限設(shè)置，重新實(shí)現(xiàn)各層的管理權(quán)限，在改造過程中逐步實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)控中心對(duì)接的功能。

網(wǎng)控中心與受控站之間的防誤傳輸通道擬利用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，防誤系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通過路由器進(jìn)行隔離，確保兩個(gè)系統(tǒng)在不同的兩個(gè)網(wǎng)段，兩個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不能互相訪問，保證監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性。

防誤網(wǎng)絡(luò)IP地址分配情況如表1所示。

3 集控型防誤系統(tǒng)五防操作模式設(shè)計(jì)

(1)網(wǎng)控中心遙控操作

網(wǎng)控中心遙控操作由網(wǎng)控中心的五防工作站和網(wǎng)控中心的監(jiān)控工作站共同完成。網(wǎng)控中心的人員接收到調(diào)度人員的操作任務(wù)后，首先對(duì)要操作的變電站進(jìn)行刷卡授權(quán)，然后在五防工作站上選擇要操作的變電站，此時(shí)系統(tǒng)把人工選定的變電站與刷卡授權(quán)的變電站進(jìn)行比較，如果相同，則點(diǎn)擊開始模擬預(yù)演菜單時(shí)不進(jìn)行任何提示，允許操作繼續(xù)，否則，系統(tǒng)報(bào)警“授權(quán)變電站與選定變電站不同，請(qǐng)重新確認(rèn)！”，同時(shí)，系統(tǒng)禁止操作人員進(jìn)行模擬預(yù)演，只有授權(quán)變電站與選定變電站相同，操作人員才能對(duì)要操作的設(shè)備進(jìn)行模擬。模擬預(yù)演通過五防邏輯判斷生成執(zhí)行票后，由網(wǎng)控中心五防工作站按操作順序依次對(duì)監(jiān)控操作的設(shè)備進(jìn)行遙控允許授權(quán)，網(wǎng)控中心監(jiān)控工作站按照遙控操作的步驟進(jìn)行操作，遙控操作完成后，網(wǎng)控中心五防工作站對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)恢復(fù)閉鎖。對(duì)整個(gè)操作序列重復(fù)以上操作，直到操作結(jié)束。

(2)受控站遙控操作

操作方式等同于網(wǎng)控中心遙控操作。具體操作步驟為:操作人員接受到操作任務(wù)后，在受控站防誤主機(jī)上模擬預(yù)演操作票，模擬預(yù)演結(jié)束后，當(dāng)遇到斷路器或隔離開關(guān)操作時(shí)，受控站防誤主機(jī)向監(jiān)控后臺(tái)發(fā)送遙控允許信息，受控站監(jiān)控后臺(tái)按照遙控操作的步驟進(jìn)行操作。對(duì)整個(gè)操作序列重復(fù)以上操作，直到操作結(jié)束。如果遇到緊急情況不需要五防模擬，可以通過授權(quán)方式解除五防主機(jī)對(duì)監(jiān)控主機(jī)的閉鎖。

(3)就地操作

對(duì)于手動(dòng)操作設(shè)備的刀閘、地刀、臨時(shí)接地線、網(wǎng)柜門均采用機(jī)械編碼鎖、電編碼鎖加裝相應(yīng)的閉鎖附件(鎖銷、地線樁、地線頭、門把手等)實(shí)施閉鎖。使用電腦鑰匙到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行倒閘操作，操作完畢后將操作結(jié)果回傳給防誤主機(jī)。

(4)檢修操作

首先在防誤系統(tǒng)上進(jìn)行模擬預(yù)演，開出檢修票，拿電腦鑰匙對(duì)手動(dòng)設(shè)備進(jìn)行就地操作，對(duì)于電動(dòng)設(shè)備，防誤系統(tǒng)把檢修票中涉及到的電動(dòng)設(shè)備全部進(jìn)行遙控允許授權(quán)，電腦鑰匙回傳后，防誤系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)對(duì)檢修票中電動(dòng)設(shè)備的閉鎖。此功能可以防止檢修完畢后進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，在網(wǎng)控中心、受控站、就地傳動(dòng)錯(cuò)設(shè)備，避免了誤操作。

(5)緊急操作

當(dāng)受控站沒有增加遙控閉鎖功能，五防系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要緊急操作時(shí)，在受控站解鎖需要能過萬能解鎖鑰匙對(duì)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)設(shè)備的閉鎖鎖具進(jìn)行解鎖;在網(wǎng)控中心可以由監(jiān)控系統(tǒng)通過軟件設(shè)置，脫離五防系統(tǒng)進(jìn)行操作，此時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不需要等待五防系統(tǒng)對(duì)其發(fā)送的解鎖指令而直接解鎖。

在增加遙控閉鎖功能后，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的緊急解鎖仍通過萬能鑰匙完成。因網(wǎng)控中心與受控站的五防分別與遙控閉鎖控制器相連，所以當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，受控站的授權(quán)人員可通過防誤系統(tǒng)的五防工作站解除對(duì)本站全部電動(dòng)操作設(shè)備的遠(yuǎn)方閉鎖，恢復(fù)到監(jiān)控系統(tǒng)單機(jī)操作狀態(tài)。網(wǎng)控中心的授權(quán)人員首先登錄五防系統(tǒng)，網(wǎng)控中心的授權(quán)人員具有解鎖權(quán)限時(shí)，解鎖菜單才會(huì)出現(xiàn)，否則，解鎖菜單為灰色或不出現(xiàn)，無法進(jìn)行解鎖操作。當(dāng)網(wǎng)控中心的授權(quán)人員點(diǎn)擊解鎖菜單時(shí)，系統(tǒng)把人工選定的變電站與刷卡授權(quán)的變電站進(jìn)行比較，如果相同，解除相應(yīng)的變電站電動(dòng)操作設(shè)備的遠(yuǎn)方閉鎖，恢復(fù)到監(jiān)控系統(tǒng)單機(jī)操作狀態(tài);否則，系統(tǒng)報(bào)警“授權(quán)變電站與選定變電站不同，請(qǐng)重新確認(rèn)！”，同時(shí)，系統(tǒng)終止解鎖操作，只有授權(quán)變電站與選定變電站相同，才能解除相應(yīng)的變電站電動(dòng)操作設(shè)備的遠(yuǎn)方閉鎖?；謴?fù)閉鎖的過程與解鎖的過程相同。

4 集控型防誤系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

集控型防誤系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

(1)適用于多種運(yùn)行方式:集控型微機(jī)防誤操作系統(tǒng)能滿足網(wǎng)控中心實(shí)現(xiàn)集中控制、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一維護(hù)、統(tǒng)一檢修的多種運(yùn)行方式。

(2)多層次防誤功能:系統(tǒng)從設(shè)備操作過程全程防誤的角度出發(fā)，解決了網(wǎng)控層、控站層、間隔層、過程層的防誤閉鎖。

(3)多地點(diǎn)的防誤功能:對(duì)網(wǎng)控中心、受控站后臺(tái)、測(cè)控屏、端子箱(匯控柜)、就地操作機(jī)構(gòu)等多操作點(diǎn)進(jìn)行防誤閉鎖。

(4)集中/分屏顯示:主站體現(xiàn)各子站的一次主接線，各站主接線可集中或分屏顯示。

(5)網(wǎng)控中心具備各子站的微機(jī)防誤功能:可實(shí)現(xiàn)集中開票、分散操作，既可以在網(wǎng)控中心對(duì)任意子站的操作任務(wù)進(jìn)行開票、模擬預(yù)演，進(jìn)行五防閉鎖邏輯判斷，檢驗(yàn)操作票是否正確，還可以直接將操作票通過通訊方式傳給子站的微機(jī)五防系統(tǒng)并傳給電腦鑰匙，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)倒閘操作。各子站斷路器和電動(dòng)刀閘可在網(wǎng)控中心或子站當(dāng)?shù)乇O(jiān)控操作，也可在子站的控制室控制手把上操作。

(6)網(wǎng)控中心的五防系統(tǒng)和各子站間信息同步:網(wǎng)控中心的五防系統(tǒng)可接收操作完成后的回傳信息，實(shí)時(shí)在線對(duì)位、自動(dòng)顯示設(shè)備狀態(tài)變化，保證網(wǎng)控中心五防系統(tǒng)與子站微機(jī)五防在設(shè)備狀態(tài)上的一致。

(7)唯一操作權(quán)功能:對(duì)于任何設(shè)備，在任意時(shí)刻，確保只有唯一的人員可以取得該設(shè)備操作權(quán)。該人員取得操作權(quán)后，可在網(wǎng)控中心、站控層、設(shè)備層、間隔層任意層進(jìn)行操作，任何其他人員，都不能操作該設(shè)備和相關(guān)的設(shè)備，只有該工作人員工作結(jié)束，釋放操作權(quán)，或主動(dòng)將該操作權(quán)轉(zhuǎn)移，其他人員才有可能對(duì)該設(shè)備及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作。確保操作人員和被操作設(shè)備的安全。