【正文】 式監(jiān)控系統(tǒng)概 念與結構 此類事故絕大多數(shù)是因為設備檢修后漏拆臨時接地線引起的。它對防止電氣誤操作事故，以至防止進而引發(fā)的人身、電網 和設備事故具有重要作用。 這種情況下，運行部門對監(jiān)控 后臺操作的防誤措施提出了新的要求。針對可能發(fā)生的誤操作范圍進行防誤裝置的設置，國內常用的防誤系統(tǒng)可以分成三大類：機械型閉鎖、電氣型閉鎖、微機型閉鎖。其特點是沒有過多的附屬設備，外表十分簡捷。 獨立五防系統(tǒng)是指防誤系統(tǒng)獨立于監(jiān)控系統(tǒng)之外的微機防誤系統(tǒng)，結構圖如圖11所示 ，一般通過通信方式（串口或以太網）從監(jiān)控系統(tǒng)獲取位置信息， 實現(xiàn)狀態(tài)對位；并對運行人員的模擬操作進行監(jiān)控，進行五防邏輯分析，獲取操作信息，打印出符合用戶格式要求的操作票，通過光電通訊將操作信息傳給電腦鑰匙。（ 2）防誤閉鎖軟件與自動化系 統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫組態(tài)，五防數(shù)據(jù)直接從自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)中挑選測點 編輯五防屬性。（ 4）與監(jiān)控系統(tǒng)共用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、圖形系統(tǒng)，節(jié)省了工作量，降低了成本。 （ 4）防誤閉鎖系統(tǒng)的鎖具及其附件類型繁多，裝設復雜，容易出現(xiàn)可靠性問題，增加了維護和運行的負擔。按照《規(guī)定》， 防誤裝置的設計應遵循的原則是：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設備，均應裝設防誤裝置和相應的防誤電氣閉鎖回路。主機是五防系統(tǒng)的大腦，硬件一般采用微機，通過軟件來實時接收運行數(shù)據(jù)，根據(jù)設置的條件判斷是否滿足條件來對電氣設備進行操作。若操作違背了五防規(guī)則，系統(tǒng)將推出對話框，提示正確的操作步驟及有關的操作元件名稱和編號。現(xiàn)場操作時需要用電腦鑰匙去打開編碼鎖和確認提示性操作，只有當編碼鎖與電腦鑰匙中存放的操作票所對應的鎖號及鎖類型完全一致時，才能開鎖，并進行解鎖操作。 微機五防 閉鎖實現(xiàn)方法 變電站需要強制閉鎖的一次設備主要有斷路器、電動刀閘、隔離刀閘、接地刀閘（臨時接地線）、網門等，其中斷路器、電動刀閘一般采用電編碼鎖方式閉鎖。監(jiān)控系統(tǒng)收到遙控請求后，解除相應設備的遙控閉鎖，可對該設備 (而且只能對該設備 )進行遙控操作，當遙控完成后，由監(jiān)控系統(tǒng)告知防誤系統(tǒng)遙信變位，防誤系統(tǒng)收到遙信變位即認為當前遙控操作已完成，可 進行下一步操作，同時監(jiān)控系統(tǒng)要封鎖對該設備的再次遙控操作；如此循環(huán)直至所有操作完成。 華北電力大學工程 碩士論文 10 圖 21 電編碼鎖 閉鎖回路圖 電動刀閘閉鎖實現(xiàn)方法 電動刀閘有多個地方可以操作：刀閘機構箱、端子箱 (將一個間隔的多把電動刀閘的操作按鈕集中在一起 )、遠方遙控操作。其中 ,監(jiān)控系統(tǒng)作為自動化系統(tǒng)的重要組成部分 ,通過網絡接口設備與變電站各自動化設備 (包括繼電保護及自動裝置等其他智能裝置 )相連接 ,以完成變電站運行與管理的各項工作。其中，分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)已經成為變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流。分布式計算機系統(tǒng)是由多個分散的計算機經互聯(lián)網構成的統(tǒng)一計算機系統(tǒng)，是多計算機系統(tǒng)的一種新形式，它強調資源、任務、功能和控制的全面分布。它負責完成收集站內各間隔設備采集的信息 ,完成分析、處理、顯示、報警、記錄、控制等功能 ,完成遠方數(shù)據(jù)通信以及各種自動、手動智能控制等任務。其中 ,間隔層設備直接與網絡通信設備連接 ,并接入站控層網絡 ；數(shù)據(jù)采集和通信功能直接由主機、人機工作站、遠動工作站等站控層設備的通信軟件模塊完成 ； 公用信息工作站負責與繼電保護及其他智能裝置進行數(shù)據(jù)通信 ,完成其他數(shù)據(jù)采集與處理功能。 華北電力大學工程 碩士論文 15 變電站監(jiān)控系統(tǒng)間隔層 （一）變電站監(jiān)控系統(tǒng)間隔層設備的定義 間隔層設備是指按變電站內電氣間 隔配置 ,實現(xiàn)對相應電氣間隔的測量、監(jiān)視、控制、保護及其他一些輔助功能的自動化裝置。 + 2 4 V 或 2 2 0 V遙 信觸 點R 1 R 2R 3R 4V 1V 2光 耦R 5+ 5 V遙 信 信 號G D N DA G N DC 圖 24 遙信信息輸入電路 間隔層 開關量輸出原理 開關量輸出電路主要由邏輯出口電路 （ 包括輸出鎖存電路和端口地址譯碼電路 ） 和輸出驅動電路組成 , 如圖 25所示。 結合現(xiàn)有的變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的構架和原理，如何將微機防誤系統(tǒng)與之結合而達到數(shù)據(jù)的共享最終實現(xiàn)一體化的五防系統(tǒng)，將在本文后續(xù)內容中進行討論。 本步操作完成之后，監(jiān)控系統(tǒng)判斷操作完成 后 ，將對應的五防閉鎖節(jié)點斷開，并自動將下一步操作對應的五防閉鎖節(jié)點閉合。在控制電源回路中串入防誤輸出節(jié)點，當防誤條件滿足可以進行操作時，邏輯節(jié)點閉合，電子鎖加電，可以打開鎖具進行操作；當防誤條件不滿足時，邏輯節(jié)點打開，電子鎖失電，不能打開電子鎖進行操作。 圖 32 一體化在線五防系統(tǒng)整體結構圖 硬件部分 一體化防誤閉鎖系統(tǒng)的硬件部分主要包括：監(jiān)控五防主機、網絡通信、測控裝置、各類電氣數(shù)碼鎖鎖具及臨時接地線閉鎖樁。 ① 數(shù)據(jù)庫模塊 一體化在線防誤系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件有很多，有些文件屬于系統(tǒng) 內部文件，在系 統(tǒng)運行過程中自動生成，不能編輯、不可修改，但必須存在。一套圖形即可滿足實時監(jiān)控和五防開票、預演、執(zhí)行等五防功能，無需要再單獨繪制五防圖，完全與監(jiān)控系統(tǒng)共享。 圖形模塊 圖形模塊在整體結構的基礎上 主要是改進消息轉發(fā)機制。再利用實時庫操作票的標志字段中的“操縱完成標志”來判斷本步操作是否完成，定位當前的操作項。但傳統(tǒng)的 測控裝置并沒有和監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系的五防功能，僅僅是控制出口的功能。監(jiān)控五防閉鎖節(jié)點 (JKWF)需要串入測控屏斷路器就地操作回路和遙控操作回路；對于隔離開關的操作，監(jiān)控五防閉鎖節(jié)點 (JKWF)需要串入就地機構（匯控柜）操作回路和遙控操作回路。 圖 37測控裝置邏輯操作閉鎖示意圖 華北電力大學工程 碩士論文 26 測控裝置具有間隔層的全站邏輯閉鎖功能 ,這是由以下兩點實現(xiàn)的： 置中形成防誤閉鎖邏輯，按照邏輯和自身采集的實時數(shù)據(jù)進行操作的邏輯判斷，對應的完成軟件閉鎖、硬節(jié)點閉鎖。 間隔層閉鎖的邏輯關系 間隔層的閉鎖邏輯是以本間隔的運行元件的狀態(tài)和其它間隔相關運行元件的狀態(tài)組合形成的邏輯關系，整個邏輯關系符合運行五防操作的關系。 在上述的關系式中，如果操作涉及到其它間隔的關系，例如倒母線操作，還可以通過開放式網絡獲取相關間隔的相關電氣元件的運行狀態(tài)加入到邏輯表達式中。 當 5( ) 1fx? 時，滿足邏輯關系， 5 分支“遙合 I 母刀閘五防邏輯”支路中“五防邏輯繼電器（合） 1MJ 節(jié)點”啟動，圖中“遙合 I 母刀閘” 1 分支在同時滿足“遙合命令 5RCJ 節(jié)點”、“刀閘遠方控制 64J 節(jié)點”閉合的條件下導通， 啟動出口繼電器 2P ，合刀閘出口 2 分支通路導通，合閘出口 7出口完成合閘任務。 （ 1）遙控請求方式需要有遙控命令，才能觸發(fā)啟動間隔測控裝置邏輯模塊進行相應的表達式 邏輯判別處理。 華北電力大學工程 碩士論文 25 圖 36測控接線示意圖 裝置邏輯閉鎖模塊的閉鎖功能的實現(xiàn) 間隔層測控 裝置 邏輯閉鎖是建立在綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)分層分布式結構的基礎上，在間隔層 利用測控裝置自身邏輯閉鎖和網絡通信閉鎖實現(xiàn)的。 操作票序列控制閉鎖功能的實現(xiàn) 對于測控裝置，硬件上，測控裝置配置有 12 路的遙控開出，測控裝置需要增加配置可長期閉合的 開出板，其配置數(shù)量和遙控開出相同。 具體的操作過程如下： 判斷當前操作，如果操作票剛開始，則過濾掉沒有五防節(jié)點對應的操作項（提示項等），找到第一個有五防節(jié)點對應的操作項，并將此五防節(jié)點閉合；如果是操作票中間的操作步驟，則在遙信變位后圖形調用的函數(shù)中啟動，自動將本步五防 節(jié)點斷開并自動將下一步操作對應的五防閉鎖節(jié)點閉合；如果是操作票最后一個有五防節(jié)點對應的操作項，則在遙信變位后，僅僅將本步節(jié)點斷開。 五防模塊 傳統(tǒng)一體化模式，五防模塊和操作票模塊是作為監(jiān)控系統(tǒng)的一個組成模塊嵌入到監(jiān)控系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)源頭共享監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫，只能通過系統(tǒng)內的五防模塊判斷是否滿足邏輯操作。 華北電力大學工程 碩士論文 21 ④ 操作票 模塊 該模塊功能 主要分以下幾部分：操作票內核，傳票機制，操作票打印、操作票編輯界面，操作 票圖形界面，框架圖如 圖 34。通過該文件，電腦鑰匙能夠識別當前操作設備的閉鎖性質、是否是當前應操作設備等信息。 ④各 類電控數(shù)碼鎖鎖具及臨時接地線閉鎖樁：配合 監(jiān)控五防節(jié)點完成網門和臨 華北電力大學工程 碩士論文 20 時接地線、手動隔離開關等操作點的上鎖，并提供位置節(jié)點滿足測控裝置的狀態(tài)信息采集。 設 備正 確 ， 可 以操 作斷 開 。測控裝置 接受監(jiān)控后臺遙控令，實現(xiàn)五防閉鎖節(jié)點的閉合和斷開同時完善測控裝置的邏輯閉鎖模塊。對于測控裝置，不僅要接收正常的遙控令，還要接收后臺監(jiān)控發(fā)送的閉鎖令和解鎖令，來控制五防閉鎖節(jié)點的打開和閉合。 圖 25 開關量輸出電路原理圖 本章小結 本章總結了五防的基本概念及微機五防的基本原理，微機五防通過硬件與軟件來實現(xiàn)接收實時的運行數(shù)據(jù)，根據(jù)設備的狀態(tài)與 判別 條件來判斷是否 可以 對電氣設備進行操作。 （ 二）變電站監(jiān)控系統(tǒng)間隔層設備的分類 間隔層設備分類根據(jù)是否集成繼電保護功能來劃分 ,間隔層設備可分為僅具備測控功能的 I/O測控裝置和集成 微機保護功能的保護測控合一裝置兩大類。 間隔層網絡設備通常由集線器或網絡交換設備等組成 ,實現(xiàn)間隔層設備與站控層網絡設備及間隔層設備之間的通信。 前置機模式的數(shù)據(jù)采集通信子系統(tǒng)由雙套前置機及其通信接口設備、單套公用信息工作站及其接口設備、網絡通信設備等組成。其基本架構如圖 23所示。所謂分層是指一種將元素按不同級別組織起來的方式，其上下級元素具有控制和被控制的關系。為保證操作控制的正確可靠 ,監(jiān)控系統(tǒng)同時只能對一個對象進行控制操作。電動刀閘操作時 (以合刀閘為例 )，先將刀閘機構箱門上的機械鎖打開，合上刀閘 (不管是電動合上還是手搖合上 )，讀合位狀態(tài)識別器的編碼，檢查刀閘確已合上。閉鎖原理如圖 21所示 ，圖中 DS是電編碼鎖。微機五防系統(tǒng)對這兩種 操作方式采用不同的閉鎖方式實現(xiàn)閉鎖。同時判斷操作票是否已執(zhí)行到應該上位機遙控操作，若是，則防誤主機向監(jiān)控主機發(fā)送操作票中對應設備的解鎖命令。遙控操作：是指需要監(jiān)控機操作的操作項。此后，主機會不斷通過與廠站自動化系統(tǒng)進行通信，得 到廠站的實際信息。 微機五防系統(tǒng)理論 微機五防的原理 微機五防系統(tǒng)是計算機及網絡通信技術應用于變電站自動化的結果 [7]。 監(jiān)控五防主機 電腦鑰匙 測控裝置 電編碼鎖或機械鎖 機械鎖 開關 /刀閘 地線、網門 華北電力大學工程 碩士論文 6 本文工作 (1) 在廣泛查閱文獻資料和調研的基礎上，對變電站防誤系統(tǒng)的發(fā)展應用狀況進行了綜述；闡述了微機五防的原理、五防閉鎖的實現(xiàn)方法等相關理論； (2) 在充分分析調研的基礎上，提出實施一體化在線五防系統(tǒng)設計思想，在 監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)微機防誤模式基礎上引入了五防 節(jié)點。 （ 1）防誤閉鎖系統(tǒng)不能實時取得現(xiàn)場實際位置。與獨立微機防誤閉鎖相比，一體化防誤不僅具有了獨立微機防誤系統(tǒng)的各項功能，還有以下優(yōu)勢：（ 1）直接從監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)，可以具有更全面的防誤功能。 圖 11變電站綜合自動化系統(tǒng)和 獨立 微機防誤系統(tǒng)信息接口示意圖 實時數(shù)據(jù) 虛遙信 虛遙信 實時數(shù)據(jù) 微機型 防誤系統(tǒng) 廠站自動化系統(tǒng) 調度 五防主機 （預演、生成票） 電腦鑰匙 實時數(shù)據(jù) 虛遙信 華北電力大學工程 碩士論文 4 防