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摘要：为了提高变电站测控防误闭锁逻辑校验工作的效率和质量，提出了一种适用于常规变电站的测控防误闭锁逻辑智能校验装置的设计方案。该方案能够实现闸刀/地刀/开关的自动置位以及闭锁接点的自动测量，根据闭锁接点通断的测量结果即可判断防误闭锁逻辑的正确性。同时，基于物联技术实现了间隔间闭锁逻辑的自动校验。现场实际测试表明，相比于传统校验方法，该方案校验时间短，自动化程度高，具有较高的推广应用价值。
关键词：测控;防误闭锁逻辑;置位;闭锁接点;物联
0 引言
变电站防误闭锁逻辑用于保障运行人员倒闸操作的正确性，防止电气误操作的发生。在变电站中应用的防误闭锁包括机械闭锁、电气回路闭锁、微机五防闭锁和间隔层闭锁[1-3]。其中，间隔层闭锁主要由测控装置实现。因此，在涉及测控装置更换或新增的综合自动化改造、间隔扩建工程中，验证测控防误闭锁逻辑的正确性成为运行人员和检修人员工作中至关重要的一环。
目前，测控装置的防误闭锁逻辑校验主要有两种方法。一种是直接对一次设备进行“摆状态”，即通过操作闸刀/地刀/开关改变其实际状态，通过测量测控闭锁接点的通断（当防误闭锁逻辑条件满足时，闭鎖接点导通，否则接点关断）或查看测控装置闭锁逻辑结果来判断其防误闭锁逻辑的正确性。这种方法简单易操作，但需要直接改变一次设备状态，而一次设备是否能够操作具有不确定性，特别是母线闸刀受母线带电情况影响不能合闸，局限性较大。另一种则是在测控装置上对一次设备进行“摆状态”，即通过在测控屏后端子排短接遥信正电与闸刀/地刀位置遥信开入接点来进行人工置位，改变闸刀/地刀状态，用万用表测量测控闭锁接点的通断或查看测控装置闭锁逻辑结果来判断校验闭锁逻辑的正确性。这种方法不受一次设备状态的影响，适用范围广，也是现场常用的方法，但需要反复短接闸刀/地刀遥信开入接点，重复工作量大，自动化程度低。此外，不同厂家的测控装置，其闭锁逻辑结果查看界面显示不同，有些甚至无法直观判断逻辑结果的正确性，需要厂家人员辅助判断，而且测控装置的闭锁逻辑验证需要运行人员与检修人员共同完成，要求必须熟知防误闭锁逻辑关系，对人员专业素质要求也较高。
文献[4]依托智能监控平台设计了一套变电站防误闭锁逻辑可视化校验系统，能够实现全站的防误闭锁逻辑可视化展示与在线仿真模拟校核，但其主要针对站控层微机五防闭锁逻辑的校核，未设计间隔层闭锁逻辑校核;文献[5]提出了一种检验智能高压开关闭锁逻辑的网络化控制新方法，该方法以智能高压开关实际运行时的闭锁逻辑判断流程为依据，通过61850报文模拟和分析技术自动完成闭锁逻辑的校验，但其未对闸刀/地刀的闭锁逻辑进行校验，且仅适用于智能站;国网四川省电力有限公司专利“一种变电站防误闭锁逻辑智能验收系统”（专利号：CN106383958B）提出了一种对变电站微机防误系统逻辑公式检验，并实现自动检查验收的系统，但不适用于间隔层防误逻辑的验收[6]。
基于此，本文提出了一种适用于常规变电站的测控防误闭锁逻辑智能校验装置的设计方案，能够实现闸刀/地刀/开关的自动置位以及闭锁接点的自动测量，根据测量结果即可判断闭锁逻辑的正确性，同时，基于物联技术，实现了装置之间互联，从而实现了间隔间闭锁逻辑的自动校验。
1 测控防误闭锁逻辑智能校验方案设计
测控防误闭锁逻辑可分为间隔内闭锁和间隔间闭锁[7]。间隔内闭锁逻辑即本间隔内闸刀与地刀之间的闭锁逻辑;而间隔间闭锁即本间隔母线闸刀与母线地刀之间，以及倒母逻辑中母线闸刀与母联闸刀、母联开关之间的闭锁逻辑。对于间隔内闭锁逻辑校验，传统校验方法需要反复人工进行置位、测量闭锁接点的通断;而间隔间闭锁逻辑则需要多人配合在不同测控屏之间进行置位、测量。
测控防误闭锁逻辑智能校验方案无须人工反复进行置位，而是采用闸刀/地刀置位模块按照闭锁逻辑校验触发顺序，依次触发自动向测控装置输入激励，实现闸刀/地刀/开关的自动置位;同时，智能校验装置中的闭锁接点测量模块在每一个相应闸刀/地刀/开关状态下测量所有闭锁接点的通断，依据闭锁接点通断情况，分析判断测控装置内配置的防误闭锁逻辑是否正确，实现间隔内闭锁逻辑自动校验。对于间隔间闭锁逻辑校验，智能校验装置通过物联模块实现装置之间互联通信，一台装置在母设/母联测控屏，一台装置在间隔测控屏，通过装置之间程序互相触发进行置位测量，从而实现间隔间闭锁逻辑自动校验。具体流程如图1所示。
2 测控防误闭锁逻辑智能校验装置的模块化设计
测控防误闭锁逻辑智能校验装置主要分为闸刀/地刀/开关置位模块、闭锁接点测量模块、物联模块和控制器模块。
2.1 闸刀/地刀/开关置位模块
由前述可知，闸刀/地刀/开关人工置位本质为开关量的触发，本文采用光耦继电器实现开关量的触发[8]。光耦继电器是一种常用的固态继电器，内部使用非机械部件，可在冲击环境下稳定运行，可靠性高;其切换速度较快，且利用光特性实现可靠隔离，可实现无触点开关的功能。
开关量触发回路的设计如图2所示。外部接线分别为测控装置遥信正电与闸刀/地刀/开关位置遥信输入端子，触发光耦继电器实现测控装置遥信正电与闸刀/地刀/开关位置遥信输入端子的导通，从而实现自动输入激励置位。
2.2 闭锁接点测量模块
由于闭锁接点一般只存在两种状态——导通和关断，因此，根据两种状态的不同特性，设计闭锁接点测量回路，如图3所示。装置的IN和COM端分别连接闭锁接点的两端（K1GB1、882），通过控制装置内小开关，实现在闭锁接点K1GB1侧施加电压。当闭锁接点处于导通状态时，COM端即产生110 V的直流电压，驱动电路导通，电压经两个分压电阻R1和R2进行分压，再经过光耦隔离器对强电回路进行隔离，控制弱电回路将电压信号输入控制器进行测量;反之，当闭锁接点处于关断状态时，COM端不会产生110 V的直流电压，据此可以判断闭锁接点的通断。其中二极管D1可防止输入端因反偏电压过大而损坏，并联电容可减少信号的干扰。三极管Q1为开关元件，而QP1则为高速光耦隔离器。 2.3 物联模块
本文采用物联技术中的无线Wi-Fi技术实现装置之间的互联通信[9-10]，因此，装置采用汉枫HF-A11-SMT Wi-Fi模块，实现装置之间功能的触发。汉枫HF-A11-SMT Wi-Fi模块支持802.11b/g/n无线标准，频率范围：2.412～2.484 GHz，符合装置设计需求。其电路设计图如图4所示。
2.4 控制器模块
测控防误闭锁逻辑校验装置采用基于Atmega2560单片机的控制系统，使用C语言进行运算程序的编写。其主要实现包括系统目录、闸刀/地刀/开关置位、闭锁接点测量分析等功能，采用键盘和OLED屏实现人机交互，键盘用于灵活选择不同类型间隔进行校验、设置触发顺序等，LED液晶屏作为显示界面显示校验结果，如图5所示。
3 闭锁逻辑结果核对方法
由上述分析可知，当某一闸刀/地刀的防误闭锁逻辑条件满足时，其测控闭锁接点才会导通，否则关断。以前述220 kV线路间隔为例，其防误闭锁逻辑如表1所示（0表示分位，1表示合位），其中，正母闸刀（1G）的测控闭锁接点为K1，副母闸刀（2G）的测控闭锁接点为K2，线路闸刀（3G）的测控闭锁接点为K3，开关母线侧接地闸刀（1GD）的测控闭锁接点为K4，开关线路侧接地闸刀（2GD）的测控闭锁接点为K5，线路接地闸刀（3GD）的测控闭锁接点为K6。
以1G为例，校验间隔内闭锁逻辑时，仅将1G置合位，其余均置分位，每个闭锁接点通断情况应如表2所示。
据此类推，可得出间隔内闭锁逻辑校验时，其对应状态与闭锁接点通断情况如表3所示。
而校验间隔间闭锁逻辑时，仅测量正母闸刀和副母闸刀闭锁接点K1和K2即可。其对应状态与闭锁接点通断情况如表4所示。
由表3和表4可以看出，每一个闸刀/地刀位置的置位，都一一对应于闭锁接点的通断，根据闭锁接点通断情况，即可判断出测控装置内防误闭锁逻辑是否正确。而且，将实测结果与表中标准逻辑结果对比，也可清晰判断出哪一个闸刀/地刀闭锁逻辑存在配置错误，即可提供给厂家进行修改。
同理，对于主变间隔、110 kV线路间隔、母联和母设间隔，也可以得出每个闸刀/地刀状态对应的闭锁接点通断表格，据此，可完成对所有间隔测控防误闭锁逻辑的校验。
4 现场应用测试
为了验证变电站测控防误闭锁逻辑智能校验装置对于提高测控防误闭锁逻辑校验工作效率的有效性，先后在杭州220 kV兴南变、220 kV龙隐变分别选取主变间隔和220 kV线路间隔进行了测试，试验均为单人进行，测试结果分别如表5和表6所示。
试验结果表明，主变间隔测控防误闭锁逻辑校验平均用时约22 min，线路间隔平均用时约10 min。对比统计传统校验方法，校验时间明显大幅缩短，且能够单人独立完成校验。
5 结语
本文提出的变电站测控防误闭锁逻辑智能校验装置实现了闸刀/地刀/开关的自动置位、闭锁接点的自动测量，根据测量结果即可判断防误闭锁逻辑的正确性。同时，基于物联技术实现了装置之间的互联通信，从而实现了跨间隔闭锁逻辑的自动校验，有效提高了测控防误闭锁逻辑校验的自动化程度，降低了人工操作的安全风险，在现场应用中也取得了良好效果。
[参考文献]
[1] 童丽莹.防误闭锁装置在变电站中的应用研究[D].南昌：南昌大学，2011.
[2] 刘雪飞.关于变电站“五防”闭锁装置的探讨[J].电力设备，2008，9（8）：58-60.
[3] 许翠娟，史曜兆，王鹏，等.智能化变电站间隔间五防闭锁的实现方式[J].电工技术，2014（10）：18-19.
[4] 张海庭，张思远，刘登鑫，等.变电站防误闭锁逻辑可视化校验系统设计及应用[J].电力系统保护与控制，2021，49（12）：181-187.
[5] 彭跃辉，张锦.基于智能高压开关调试平台的开关联锁逻辑检验方法研究[J].自动化技术与应用，2017，36（12）：122-125.
[6] 崔明德，罗劲，庞军，等.一种变电站防误闭锁逻辑智能验收系統：CN106383958B[P].2019-09-20.
[7] 唐鹤，象阳.防误闭锁装置在变电站的应用[J].农村电气化，2010（5）：19-20.
[8] 梁佳昌.继电保护装置开关量测试仪的设计[J].电工技术，2018（23）：64-67.
[9] 王峻青.基于Wi-Fi的无线图像采集系统设计[D].合肥：安徽大学，2016.
[10] 周栋梁.基于Wi-Fi的物联网智能楼宇控制系统的设计与实现[D].南京：南京邮电大学，2018.
收稿日期：2021-08-08
作者简介：郗传鑫（1990—），男，山东泰安人，工程师，研究方向：继电保护自动化。
关键词：测控;防误闭锁逻辑;置位;闭锁接点;物联
0 引言
变电站防误闭锁逻辑用于保障运行人员倒闸操作的正确性，防止电气误操作的发生。在变电站中应用的防误闭锁包括机械闭锁、电气回路闭锁、微机五防闭锁和间隔层闭锁[1-3]。其中，间隔层闭锁主要由测控装置实现。因此，在涉及测控装置更换或新增的综合自动化改造、间隔扩建工程中，验证测控防误闭锁逻辑的正确性成为运行人员和检修人员工作中至关重要的一环。
目前，测控装置的防误闭锁逻辑校验主要有两种方法。一种是直接对一次设备进行“摆状态”，即通过操作闸刀/地刀/开关改变其实际状态，通过测量测控闭锁接点的通断（当防误闭锁逻辑条件满足时，闭鎖接点导通，否则接点关断）或查看测控装置闭锁逻辑结果来判断其防误闭锁逻辑的正确性。这种方法简单易操作，但需要直接改变一次设备状态，而一次设备是否能够操作具有不确定性，特别是母线闸刀受母线带电情况影响不能合闸，局限性较大。另一种则是在测控装置上对一次设备进行“摆状态”，即通过在测控屏后端子排短接遥信正电与闸刀/地刀位置遥信开入接点来进行人工置位，改变闸刀/地刀状态，用万用表测量测控闭锁接点的通断或查看测控装置闭锁逻辑结果来判断校验闭锁逻辑的正确性。这种方法不受一次设备状态的影响，适用范围广，也是现场常用的方法，但需要反复短接闸刀/地刀遥信开入接点，重复工作量大，自动化程度低。此外，不同厂家的测控装置，其闭锁逻辑结果查看界面显示不同，有些甚至无法直观判断逻辑结果的正确性，需要厂家人员辅助判断，而且测控装置的闭锁逻辑验证需要运行人员与检修人员共同完成，要求必须熟知防误闭锁逻辑关系，对人员专业素质要求也较高。
文献[4]依托智能监控平台设计了一套变电站防误闭锁逻辑可视化校验系统，能够实现全站的防误闭锁逻辑可视化展示与在线仿真模拟校核，但其主要针对站控层微机五防闭锁逻辑的校核，未设计间隔层闭锁逻辑校核;文献[5]提出了一种检验智能高压开关闭锁逻辑的网络化控制新方法，该方法以智能高压开关实际运行时的闭锁逻辑判断流程为依据，通过61850报文模拟和分析技术自动完成闭锁逻辑的校验，但其未对闸刀/地刀的闭锁逻辑进行校验，且仅适用于智能站;国网四川省电力有限公司专利“一种变电站防误闭锁逻辑智能验收系统”（专利号：CN106383958B）提出了一种对变电站微机防误系统逻辑公式检验，并实现自动检查验收的系统，但不适用于间隔层防误逻辑的验收[6]。
基于此，本文提出了一种适用于常规变电站的测控防误闭锁逻辑智能校验装置的设计方案，能够实现闸刀/地刀/开关的自动置位以及闭锁接点的自动测量，根据测量结果即可判断闭锁逻辑的正确性，同时，基于物联技术，实现了装置之间互联，从而实现了间隔间闭锁逻辑的自动校验。
1 测控防误闭锁逻辑智能校验方案设计
测控防误闭锁逻辑可分为间隔内闭锁和间隔间闭锁[7]。间隔内闭锁逻辑即本间隔内闸刀与地刀之间的闭锁逻辑;而间隔间闭锁即本间隔母线闸刀与母线地刀之间，以及倒母逻辑中母线闸刀与母联闸刀、母联开关之间的闭锁逻辑。对于间隔内闭锁逻辑校验，传统校验方法需要反复人工进行置位、测量闭锁接点的通断;而间隔间闭锁逻辑则需要多人配合在不同测控屏之间进行置位、测量。
测控防误闭锁逻辑智能校验方案无须人工反复进行置位，而是采用闸刀/地刀置位模块按照闭锁逻辑校验触发顺序，依次触发自动向测控装置输入激励，实现闸刀/地刀/开关的自动置位;同时，智能校验装置中的闭锁接点测量模块在每一个相应闸刀/地刀/开关状态下测量所有闭锁接点的通断，依据闭锁接点通断情况，分析判断测控装置内配置的防误闭锁逻辑是否正确，实现间隔内闭锁逻辑自动校验。对于间隔间闭锁逻辑校验，智能校验装置通过物联模块实现装置之间互联通信，一台装置在母设/母联测控屏，一台装置在间隔测控屏，通过装置之间程序互相触发进行置位测量，从而实现间隔间闭锁逻辑自动校验。具体流程如图1所示。
2 测控防误闭锁逻辑智能校验装置的模块化设计
测控防误闭锁逻辑智能校验装置主要分为闸刀/地刀/开关置位模块、闭锁接点测量模块、物联模块和控制器模块。
2.1 闸刀/地刀/开关置位模块
由前述可知，闸刀/地刀/开关人工置位本质为开关量的触发，本文采用光耦继电器实现开关量的触发[8]。光耦继电器是一种常用的固态继电器，内部使用非机械部件，可在冲击环境下稳定运行，可靠性高;其切换速度较快，且利用光特性实现可靠隔离，可实现无触点开关的功能。
开关量触发回路的设计如图2所示。外部接线分别为测控装置遥信正电与闸刀/地刀/开关位置遥信输入端子，触发光耦继电器实现测控装置遥信正电与闸刀/地刀/开关位置遥信输入端子的导通，从而实现自动输入激励置位。
2.2 闭锁接点测量模块
由于闭锁接点一般只存在两种状态——导通和关断，因此，根据两种状态的不同特性，设计闭锁接点测量回路，如图3所示。装置的IN和COM端分别连接闭锁接点的两端（K1GB1、882），通过控制装置内小开关，实现在闭锁接点K1GB1侧施加电压。当闭锁接点处于导通状态时，COM端即产生110 V的直流电压，驱动电路导通，电压经两个分压电阻R1和R2进行分压，再经过光耦隔离器对强电回路进行隔离，控制弱电回路将电压信号输入控制器进行测量;反之，当闭锁接点处于关断状态时，COM端不会产生110 V的直流电压，据此可以判断闭锁接点的通断。其中二极管D1可防止输入端因反偏电压过大而损坏，并联电容可减少信号的干扰。三极管Q1为开关元件，而QP1则为高速光耦隔离器。 2.3 物联模块
本文采用物联技术中的无线Wi-Fi技术实现装置之间的互联通信[9-10]，因此，装置采用汉枫HF-A11-SMT Wi-Fi模块，实现装置之间功能的触发。汉枫HF-A11-SMT Wi-Fi模块支持802.11b/g/n无线标准，频率范围：2.412～2.484 GHz，符合装置设计需求。其电路设计图如图4所示。
2.4 控制器模块
测控防误闭锁逻辑校验装置采用基于Atmega2560单片机的控制系统，使用C语言进行运算程序的编写。其主要实现包括系统目录、闸刀/地刀/开关置位、闭锁接点测量分析等功能，采用键盘和OLED屏实现人机交互，键盘用于灵活选择不同类型间隔进行校验、设置触发顺序等，LED液晶屏作为显示界面显示校验结果，如图5所示。
3 闭锁逻辑结果核对方法
由上述分析可知，当某一闸刀/地刀的防误闭锁逻辑条件满足时，其测控闭锁接点才会导通，否则关断。以前述220 kV线路间隔为例，其防误闭锁逻辑如表1所示（0表示分位，1表示合位），其中，正母闸刀（1G）的测控闭锁接点为K1，副母闸刀（2G）的测控闭锁接点为K2，线路闸刀（3G）的测控闭锁接点为K3，开关母线侧接地闸刀（1GD）的测控闭锁接点为K4，开关线路侧接地闸刀（2GD）的测控闭锁接点为K5，线路接地闸刀（3GD）的测控闭锁接点为K6。
以1G为例，校验间隔内闭锁逻辑时，仅将1G置合位，其余均置分位，每个闭锁接点通断情况应如表2所示。
据此类推，可得出间隔内闭锁逻辑校验时，其对应状态与闭锁接点通断情况如表3所示。
而校验间隔间闭锁逻辑时，仅测量正母闸刀和副母闸刀闭锁接点K1和K2即可。其对应状态与闭锁接点通断情况如表4所示。
由表3和表4可以看出，每一个闸刀/地刀位置的置位，都一一对应于闭锁接点的通断，根据闭锁接点通断情况，即可判断出测控装置内防误闭锁逻辑是否正确。而且，将实测结果与表中标准逻辑结果对比，也可清晰判断出哪一个闸刀/地刀闭锁逻辑存在配置错误，即可提供给厂家进行修改。
同理，对于主变间隔、110 kV线路间隔、母联和母设间隔，也可以得出每个闸刀/地刀状态对应的闭锁接点通断表格，据此，可完成对所有间隔测控防误闭锁逻辑的校验。
4 现场应用测试
为了验证变电站测控防误闭锁逻辑智能校验装置对于提高测控防误闭锁逻辑校验工作效率的有效性，先后在杭州220 kV兴南变、220 kV龙隐变分别选取主变间隔和220 kV线路间隔进行了测试，试验均为单人进行，测试结果分别如表5和表6所示。
试验结果表明，主变间隔测控防误闭锁逻辑校验平均用时约22 min，线路间隔平均用时约10 min。对比统计传统校验方法，校验时间明显大幅缩短，且能够单人独立完成校验。
5 结语
本文提出的变电站测控防误闭锁逻辑智能校验装置实现了闸刀/地刀/开关的自动置位、闭锁接点的自动测量，根据测量结果即可判断防误闭锁逻辑的正确性。同时，基于物联技术实现了装置之间的互联通信，从而实现了跨间隔闭锁逻辑的自动校验，有效提高了测控防误闭锁逻辑校验的自动化程度，降低了人工操作的安全风险，在现场应用中也取得了良好效果。
[参考文献]
[1] 童丽莹.防误闭锁装置在变电站中的应用研究[D].南昌：南昌大学，2011.
[2] 刘雪飞.关于变电站“五防”闭锁装置的探讨[J].电力设备，2008，9（8）：58-60.
[3] 许翠娟，史曜兆，王鹏，等.智能化变电站间隔间五防闭锁的实现方式[J].电工技术，2014（10）：18-19.
[4] 张海庭，张思远，刘登鑫，等.变电站防误闭锁逻辑可视化校验系统设计及应用[J].电力系统保护与控制，2021，49（12）：181-187.
[5] 彭跃辉，张锦.基于智能高压开关调试平台的开关联锁逻辑检验方法研究[J].自动化技术与应用，2017，36（12）：122-125.
[6] 崔明德，罗劲，庞军，等.一种变电站防误闭锁逻辑智能验收系統：CN106383958B[P].2019-09-20.
[7] 唐鹤，象阳.防误闭锁装置在变电站的应用[J].农村电气化，2010（5）：19-20.
[8] 梁佳昌.继电保护装置开关量测试仪的设计[J].电工技术，2018（23）：64-67.
[9] 王峻青.基于Wi-Fi的无线图像采集系统设计[D].合肥：安徽大学，2016.
[10] 周栋梁.基于Wi-Fi的物联网智能楼宇控制系统的设计与实现[D].南京：南京邮电大学，2018.
收稿日期：2021-08-08
作者简介：郗传鑫（1990—），男，山东泰安人，工程师，研究方向：继电保护自动化。