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[摘要]本文结合某500 kV变电站的工程实例，充分考虑无人值班的实际情况，综合常规操作及程序化操作的特点，提出一套适合于500 kV 无人值班变电站工程需要的防误操作闭锁方案。为无人值班变电站监控防误闭锁功能提供一个详细的工程实际案例及技术支持。
[关键词]无人值班500kV变电站防误闭锁
中图分类号：TN830.8 文献标识码：TN 文章编号：1009―914X（2013）28―0403―01
1 变电站层面的防误闭锁方案
（1）操作票编辑及仿真预演软件主流程图
无人值班变电站，特别是程序化控制的无人值班变电站，全部典型操作票都是经过操作票仿真验证、软件编辑后下传并保存。程序化操作的實现可以在变电站内，也可以在监控中心实现。不管以何种方式实现，操作票本身都必需正确无误。其正确性将直接关系到电网和设备安全稳定的运行，因此操作票的防误闭锁是十分重要的。
（2）模拟操作防误闭锁验证
模拟操作形成的操作序列可以直接转换成执行票，或者生成典型操作票/专用操作票，每一步骤的模拟操作必须经过逻辑闭锁的验证，如果操作条件不满足，系统会提示闭锁条件不满足的条件，禁止此项操作。
（3）典型/专用操作票转换成执行票时的防误闭锁验证
调用典型/专用操作票转换为执行票时，必须经过操作预演，包括人工预演和自动预演，预演过程的每一步骤须经过逻辑闭锁的验证，如果操作条件不满足，不能进行操作票的下传。
2 远动工作站防误闭锁方案
在本课题项目中，远动工作站除了与调度端的信息转发，还作为程序化操作的执行器，因此，远动工作站的闭锁实现非常重要。
（1）远动工作站对常规遥控的闭锁实现方式
远动工作站与所有的测控I/O采用直采直送的通信方式，全站闭锁需要的条件（遥信、遥测量）在远动工作站中都可以检测。远动工作站提供逻辑闭锁编辑软件，可以根据五防闭锁要求编写各种闭锁条件库。该闭锁条件库可以在远动工作站转发来自调度的遥控时起闭锁作用，同时也是远动工作站在执行程序化操作票时需要检测的遥控条件判据。
（2）远动工作站中对程序化操作的闭锁
远动工作站中对程序化操作的闭锁实现方式是建立在常规控制点的闭锁逻辑基础之上的。首先，需要按照常规控制点的闭锁条件库建立闭锁逻辑，操作票编辑软件按照控点的图形化信息生成操作票。操作票在执行过程中，远动工作站的程序化控制执行模块会在每一步程序化操作之前首先检查其闭锁条件，闭锁条件通过，才可以执行操作任务。
（3）远动工作站与集控中心之间的程序化操作流程
本课题研究闭锁机制主要面向是无人值班变电站及程序化操作，在无人值班变电站中，控制的发起端是集控中心。前文已经阐述了对于常规控制，远动工作站的防误操作闭锁功能可以阻止来自集控中心的不满足闭锁条件的控制；对于程序化操作，远动工作站通过与集控中心的操作票传递，保证程序化操作的安全问题。
首先，远动工作站将间隔状态以遥信的形式上送给集控中心，集控中心在画面上可以看到所有间隔的当前状态；集控中心根据操作任务，选择即将操作的间隔的目的状态，并下发遥控选择；远动工作站收到遥控选择后，根据当前状态和目的状态选择出可以执行的操作票，并回应遥控反校及回传操作票文件；集控中心收到操作票文件后在间隔分图中显示出来，包括操作任务名称、操作票编号、操作票内容；操作员根据显示，校验操作票；确认无误后，执行程序化操作；远动工作站在收到程序化执行的指令后，开始执行操作票，同时每个控制步骤，都会按照当前实时的运行情况检查闭锁逻辑；并将每个控制步骤的执行情况报告给集控中心；集控中心可以在操作票显示窗口以打“√”或“×”的形式，直观的显示操作票的执行情况；操作票操作完毕后，显示程序化操作的成功/失败总信号。
3监控中心层面的防误闭锁方案
案例中地调监控中心均采用南瑞科技公司的OPEN-3000 系统。OPEN-3000系统是一体化平台的SCADA /EMS /TMS /DMS 系统（含W eb、DTS），考虑电力市场技术支持系统的发展需求，并可集成调度生产管理系统等应用系统。系统的建设遵循有关国家标准、国际标准、行业标准和国家及部颁有关技术规程、规范。监控中心本身具备完整的防误闭锁功能，可以独立实现各变电站程序化操作的任务，其闭锁逻辑是一种具备了网络拓扑分析功能的智能操作票系统。
（1）智能操作票系统接线模型识别技术
接线模型识别是实现智能操作票的基础。调度员之所以可以进行人工开票的主要原因在于调度员可以自动分析系统的接线方式、运行方式和每个设备的属性信息，然后根据调度规程所形成的专家知识来决定在不同的接线方式和运行方式下设备的操作顺序。因此要想实现智能操作票，首先要具备接线模型识别功能。
接线模型识别主要是根据网络拓扑分析，按照设备连接关系的特征，自动分析出当前系统的接线方式、运行方式以及设备的属性信息，利用这些信息去匹配用户自定义规则，从而实现操作票的智能化。
（2）智能操作票系统设备状态识别技术
设备状态主要指运行、热备用、冷备用、检修、合、分等。通过识别设备状态，可以决定设备可以执行的操作任务，从而过滤到设备不可以执行的操作任务，简化了用户的选择和误操作的概率。同时在规则推理的过程中，也需要要根据设备状态的转换来决定推理的流向和操作任务匹配的成功与否。
（3）操作任务和规则框架的定义
电力系统的电气设备状态的转换规律为运行-热备用-冷备用-检修或者是检修-冷备用-热备用-运行。相应的操作任务有由运行转热备用、由运行转冷备用、由运行转检修等等。此外还有开关、刀闸和接地刀闸的断开、合上以及检查等操作任务。即便是转方式、倒母线操作等也是上述这些操作任务的集合。通过对这些操作任务之间的关系进行分析，可以看出操作任务之间具有嵌套关系。比如开关由运行转冷备用的操作，经过分析如图1所示。
图1规则框架示意图
从图1可以看出，每个操作任务既由其他操作任务组成，同时它也可能是其他操作任务的一个操作步骤。上图中操作任务之间的关系即为规则框架。用户可以自定义规则框架，也就是自定义操作任务之间的嵌套关系。将专家知识融入到规则框架的定义中可以保证开票的正确性。
（4）智能操作票系统的智能推理功能
规则框架建立之后，智能推理主要实现的是根据用户选择的操作任务，搜索规则框架定义的操作任务，根据接线模型识别的结果，逐级进行操作任务的匹配和操作设备的替换。当所有规则框架都匹配完毕，则操作步骤就自动生成了。由于规则框架的嵌套性，因此在实现时采用递归算法。
4 结语
随着计算机和网络通信技术的发展，电力系统自动化水平逐步提高，新建变电站广泛采用计算机监控系统，并通过光纤网络实现了与远方的各种信息交换；另一方面，变电站断路器隔离开关等设备也具备了远方控制的条件。这些技术的发展使得变电站的远方监视和控制成为可能，而交通条件的改善也使得定期巡视和异常紧急处理较为方便。防误闭锁作为计算机监控系统的重要功能，在无人值班的500 kV 变电站尤其是采用了程序化操作的功能后，其重要性日益显现。本文参照某变电站的工程实例对变电站计算机监控系统各个环节的防误闭锁功能和配置进行了研究，希望对其他相关工程可以起到借鉴和参考的作用。
[关键词]无人值班500kV变电站防误闭锁
中图分类号：TN830.8 文献标识码：TN 文章编号：1009―914X（2013）28―0403―01
1 变电站层面的防误闭锁方案
（1）操作票编辑及仿真预演软件主流程图
无人值班变电站，特别是程序化控制的无人值班变电站，全部典型操作票都是经过操作票仿真验证、软件编辑后下传并保存。程序化操作的實现可以在变电站内，也可以在监控中心实现。不管以何种方式实现，操作票本身都必需正确无误。其正确性将直接关系到电网和设备安全稳定的运行，因此操作票的防误闭锁是十分重要的。
（2）模拟操作防误闭锁验证
模拟操作形成的操作序列可以直接转换成执行票，或者生成典型操作票/专用操作票，每一步骤的模拟操作必须经过逻辑闭锁的验证，如果操作条件不满足，系统会提示闭锁条件不满足的条件，禁止此项操作。
（3）典型/专用操作票转换成执行票时的防误闭锁验证
调用典型/专用操作票转换为执行票时，必须经过操作预演，包括人工预演和自动预演，预演过程的每一步骤须经过逻辑闭锁的验证，如果操作条件不满足，不能进行操作票的下传。
2 远动工作站防误闭锁方案
在本课题项目中，远动工作站除了与调度端的信息转发，还作为程序化操作的执行器，因此，远动工作站的闭锁实现非常重要。
（1）远动工作站对常规遥控的闭锁实现方式
远动工作站与所有的测控I/O采用直采直送的通信方式，全站闭锁需要的条件（遥信、遥测量）在远动工作站中都可以检测。远动工作站提供逻辑闭锁编辑软件，可以根据五防闭锁要求编写各种闭锁条件库。该闭锁条件库可以在远动工作站转发来自调度的遥控时起闭锁作用，同时也是远动工作站在执行程序化操作票时需要检测的遥控条件判据。
（2）远动工作站中对程序化操作的闭锁
远动工作站中对程序化操作的闭锁实现方式是建立在常规控制点的闭锁逻辑基础之上的。首先，需要按照常规控制点的闭锁条件库建立闭锁逻辑，操作票编辑软件按照控点的图形化信息生成操作票。操作票在执行过程中，远动工作站的程序化控制执行模块会在每一步程序化操作之前首先检查其闭锁条件，闭锁条件通过，才可以执行操作任务。
（3）远动工作站与集控中心之间的程序化操作流程
本课题研究闭锁机制主要面向是无人值班变电站及程序化操作，在无人值班变电站中，控制的发起端是集控中心。前文已经阐述了对于常规控制，远动工作站的防误操作闭锁功能可以阻止来自集控中心的不满足闭锁条件的控制；对于程序化操作，远动工作站通过与集控中心的操作票传递，保证程序化操作的安全问题。
首先，远动工作站将间隔状态以遥信的形式上送给集控中心，集控中心在画面上可以看到所有间隔的当前状态；集控中心根据操作任务，选择即将操作的间隔的目的状态，并下发遥控选择；远动工作站收到遥控选择后，根据当前状态和目的状态选择出可以执行的操作票，并回应遥控反校及回传操作票文件；集控中心收到操作票文件后在间隔分图中显示出来，包括操作任务名称、操作票编号、操作票内容；操作员根据显示，校验操作票；确认无误后，执行程序化操作；远动工作站在收到程序化执行的指令后，开始执行操作票，同时每个控制步骤，都会按照当前实时的运行情况检查闭锁逻辑；并将每个控制步骤的执行情况报告给集控中心；集控中心可以在操作票显示窗口以打“√”或“×”的形式，直观的显示操作票的执行情况；操作票操作完毕后，显示程序化操作的成功/失败总信号。
3监控中心层面的防误闭锁方案
案例中地调监控中心均采用南瑞科技公司的OPEN-3000 系统。OPEN-3000系统是一体化平台的SCADA /EMS /TMS /DMS 系统（含W eb、DTS），考虑电力市场技术支持系统的发展需求，并可集成调度生产管理系统等应用系统。系统的建设遵循有关国家标准、国际标准、行业标准和国家及部颁有关技术规程、规范。监控中心本身具备完整的防误闭锁功能，可以独立实现各变电站程序化操作的任务，其闭锁逻辑是一种具备了网络拓扑分析功能的智能操作票系统。
（1）智能操作票系统接线模型识别技术
接线模型识别是实现智能操作票的基础。调度员之所以可以进行人工开票的主要原因在于调度员可以自动分析系统的接线方式、运行方式和每个设备的属性信息，然后根据调度规程所形成的专家知识来决定在不同的接线方式和运行方式下设备的操作顺序。因此要想实现智能操作票，首先要具备接线模型识别功能。
接线模型识别主要是根据网络拓扑分析，按照设备连接关系的特征，自动分析出当前系统的接线方式、运行方式以及设备的属性信息，利用这些信息去匹配用户自定义规则，从而实现操作票的智能化。
（2）智能操作票系统设备状态识别技术
设备状态主要指运行、热备用、冷备用、检修、合、分等。通过识别设备状态，可以决定设备可以执行的操作任务，从而过滤到设备不可以执行的操作任务，简化了用户的选择和误操作的概率。同时在规则推理的过程中，也需要要根据设备状态的转换来决定推理的流向和操作任务匹配的成功与否。
（3）操作任务和规则框架的定义
电力系统的电气设备状态的转换规律为运行-热备用-冷备用-检修或者是检修-冷备用-热备用-运行。相应的操作任务有由运行转热备用、由运行转冷备用、由运行转检修等等。此外还有开关、刀闸和接地刀闸的断开、合上以及检查等操作任务。即便是转方式、倒母线操作等也是上述这些操作任务的集合。通过对这些操作任务之间的关系进行分析，可以看出操作任务之间具有嵌套关系。比如开关由运行转冷备用的操作，经过分析如图1所示。
图1规则框架示意图
从图1可以看出，每个操作任务既由其他操作任务组成，同时它也可能是其他操作任务的一个操作步骤。上图中操作任务之间的关系即为规则框架。用户可以自定义规则框架，也就是自定义操作任务之间的嵌套关系。将专家知识融入到规则框架的定义中可以保证开票的正确性。
（4）智能操作票系统的智能推理功能
规则框架建立之后，智能推理主要实现的是根据用户选择的操作任务，搜索规则框架定义的操作任务，根据接线模型识别的结果，逐级进行操作任务的匹配和操作设备的替换。当所有规则框架都匹配完毕，则操作步骤就自动生成了。由于规则框架的嵌套性，因此在实现时采用递归算法。
4 结语
随着计算机和网络通信技术的发展，电力系统自动化水平逐步提高，新建变电站广泛采用计算机监控系统，并通过光纤网络实现了与远方的各种信息交换；另一方面，变电站断路器隔离开关等设备也具备了远方控制的条件。这些技术的发展使得变电站的远方监视和控制成为可能，而交通条件的改善也使得定期巡视和异常紧急处理较为方便。防误闭锁作为计算机监控系统的重要功能，在无人值班的500 kV 变电站尤其是采用了程序化操作的功能后，其重要性日益显现。本文参照某变电站的工程实例对变电站计算机监控系统各个环节的防误闭锁功能和配置进行了研究，希望对其他相关工程可以起到借鉴和参考的作用。