作者简介：凌飞（1971-），男，工程师。研究方向为变电运维技术管理。
DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.15.034
摘 要：电力传输的重要枢纽为变电站，其二次系统能够有效保障变电站的运行安全。随着生产管理及电网组织架构的不断升级改善，为满足远方遥控、调控一体化、无人值班等需求，在电力领域控制系统智能化及自动化水平不断提升的背景下，国网公司提出建设自主可控的新一代变电站二次系统。建设新的系统将变化道闸操作方式，为此，研究适应新的道闸操作方式的防误问题，构建适宜的防误系统设计方案及应用管理方式，安全管控集控站道闸操作，对新一代变电站二次系统的建设与应用具有重要意义。
关键词：集控站；防误系统；设计方案；应用管理；变电站
中图分类号：TM63 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）15-0151-04
Abstract： Power transmission substations serve as crucial hubs， and their secondary systems effectively ensure the operational safety of the substations. With the continuous upgrading and improvement of production management and the power grid organizational structure， to meet the demands for remote control， integrated control and operation， and unattended operation， the level of intelligence and automation in power control systems is constantly increasing. Against this backdrop， State Grid Corporation has proposed the construction of a new generation of substation secondary systems that are independently controllable. The construction of the new system will change the operation mode of the switchgear， and therefore， researching the anti-misoperation issues suitable for the new switchgear operation mode， constructing appropriate anti-misoperation system design schemes and application management methods， and safely controlling the switchgear operation at the centralized control station are of great significance for the construction and application of the new generation of substation secondary systems.
Keywords： centralized control station; anti-misoperation system; design scheme; application management; substation
随着智能化、自动化技术水平的不断提升以及变电站实施减员增效的工作实施，我国大部分省市推广应用无人值守受控站及集控中心管理模式。应用集控运行模式，能够最大化利用资源潜力，提升工作效率与运行管理水平，在变电站数量剧增的情况下，集控运行模式能够满足管理的需求，促使管理更加规范且提升管理效率，在人员减少的情况下保证运行的安全性及稳定性。集控站防误系统的重要功能之一是保障电气道闸操作的安全，在多年的研发应用中，防误装置产品及防误技术越发成熟，在电力系统中得到广泛的推广及应用，切实保障电力生产的安全。为适应国网公司建设自主可控的新一代变电站二次系统的需要，在准确的实时数据及电网拓扑模型上构建智能防误系统平台，确保电气道闸操作的安全，为新一代变电站二次系统的建设及应用提供助力。
1 集控站防误系统设计方案
1.1 系统设计目标
集控站防误系统的整体设计目标包含六部分内容。
第一，建设一个综合平台包含变电防误及集控防误，设计高效且安全的区域电网系统防误，建立多层次防误闭锁架构应以集控站防误服务器为核心，在集控站模式下提供安全可靠的防误闭锁解决方案。
第二，以准确的实时数据及电网拓扑模型为基础，构建通用型智能防误工作平台，实现在区域电网的智能拓扑防误分析，为变电站倒闸操作及远方操作集控站提供安全可靠的保障。
第三，连接变电站微机防误系统与集控站防误系统，实现防误分析的基础是变电站所报送的虚拟遥感设备信息，信息包含网门、地线等设备状态，极大程度规避因现场信息与集控站信息存在差异所导致的操作失误。
第四，强制性及全面性是防误闭锁应具备的，在统一开展有关集控站的单任务操作、遥控操作、多任务操作、变电站的现场操作等操作的防误逻辑验证后，试验道闸操作效果。同时，借助闭锁回路控制设备，电动操作控制回路的锁具或是接点，将受闭锁回路控制锁具安装在设备手动操控部件，强制闭锁电气设备。
第五，以现存的防误系统为基础，构建多层次的防误闭锁架构，避免重复投资有效控制成本，还能够提升系统的可靠性，极大程度节省投运时间并缩短培训时间。
第六，输入相应调令实现一键式生成操作票，执行自动预演。
1.2 系统总体架构
全面考量集控站的管理模式及操作模式，此次集控站防误系统的设计方案以C/S（客户端/服务器）为基础结构，构建三层防误闭锁结构分别为基层站、运维班及变电站，如图1所示。为实现节约成本、系统功能齐全的目标，将原有变电站的锁具及防误系统保留，以此为基础增设底线管理装置，以期完善变电站的防误闭锁功能[1]。
采取集中组屏的方式构建此次设计方案中的防误服务器，可以在屏柜上对防误服务器进行维护，也可以在各级下属工作站设置维护权限，从而实现对服务器的维护工作。通过服务器能够统一查询所有下属受控站内的数据，并对其进行管理和统计。
集控站防误系统能够满足站内的全部防误闭锁功能，且具备所有受控站的防误功能。
设计运维班的操作界面，可以使用计算机，集中将子站的设备运行情况及状态显示出来[2]。防误系统能够控制操作变电站，筛选显示与变电站相关的内容[3]。集控防误系统服务器统一管辖所有受控站，即便受控站数量逐渐增多，也可以通过权限调整的方式，将管理权限重新明确分层，实现在系统搭建的过程中与集控站对接的功能。
1.3 集控站防误系统设计
1.3.1 防误服务器
1）设计防误服务器，应能够管理下级受控站数据，并对数据进行实时的检测，能够及时准确获取相关数据。与此同时，能够进行模拟预演，随时调整操作权限，能够完成集控站遥控操作闭锁、开票等。
2）服务器需向多个对象提供服务，包含多运维客户及多个防误工作站，确保同一层面的多个防误工作站及不同层面的防误工作站相互不会产生干扰，能够同时满足不同层面、不同防误工作站的工作需求。
3）连接变电站防误系统，获悉网门、地线等相关设备的状态情况，实现实时获取相关数据，确保逻辑判断的准确性及全面性。
4）设计闭锁逻辑时，选用网络拓扑逻辑，以接线图和配置表所生成的自动逻辑关系为基础，确保设计成果能够在多种情况下运行，并且具备在动态环境下研判安全检修区域，以及在动态环境下判断接话地线等能力。
5）同步自动更新相关程序及数据。
1.3.2 集控防误工作站
1）模拟预演调度系统所开出的调令，待验证通过确保防误判断准确后，将调令进行分解向下派送至变电站防误工作站及运维班防误工作站。
2）模拟预演PMS系统所开出的操作票，待验证通过确保防误判断无误后，下派至对应的运维中心防误工作站及变电站防误工作站。也可将集控站防误工作站开出的操作票（开票过程中自动进行防误逻辑判断），发送给PMS系统开展审批，审批通过后，集控站防误服务器将收到PMS系统的审核结果，若审核通过，服务器将操作票传送至变电站防误系统再传给电脑钥匙。
3）智能拟票功能，包含以调令为基础的智能成票功能及单步图形智能拟票功能。
4）人工智能拟票、典型票、历史票功能，相关工作人员使用历史票或典型票的方式，实现操作票的快速生成，亦可以通过手工编辑的方式编辑相应的电网操作票。
5）调令推演具备操作步骤的自动生成能力。
6）语义解析拥有语句模型与标准术语库自定义设置功能。
7）集控站具备监控系统，通过远方遥控操作的方式完成闭锁作业，包含单步遥控操作及一键顺控操作，操作支持“双校核”。
1.4 运维班设计
1）运维班将接收上级下发的操作票。运维班防误工作站能够实现提前准备操作票、模拟预演、传电脑钥匙等功能，相关操作的执行需要在受控站中完成，相关工作人员需要使用电脑钥匙。
2）待完成操作后，可以采取回传运维班处理电脑钥匙，或将其回传至受控站。
3）对系统设备的状态进行实时自动化传回，并完成相应同步操作，确保子设备与其保持相同的状态。
4）设计运维班工作站，需要注意受控站的设定，应具备选择显示内容的功能，可以仅显示与受控站相关的部分。
1.5 受控站设计
1）节约成本避免系统建设中发生重复投资情况，若现存受控站能够满足微机防误闭锁功能，可以将原有的锁具及系统进行保留，升级旧系统实现全部层次的防误系统功能。
2）为全面升级防误系统，满足新系统接入的需求，改造未使用微机防误系统的受控站。
3）接收并校核下发的操作票。
4）在适宜的环境下关联闭锁线路验电，若线路通电则禁止临时接地线操作。也可配置无线地线，实现实时采集地线拆除、连接状态。
1.6 系统通信方案设计
以受控站及自动化系统集控站现有的光纤通道为依托，构建防误系统的通信通道，可行方案有2种。
1）组建独立的防误系统网络，于光端机分出2 M的宽带接口供防误系统使用。
2）以现存调度数据网及自动化网络为基础，在受控站和集控站的路由器开辟独立的VPN网络供防误系统使用，2个系统具备各自网段且数据网络不会相互访问，确保监控系统网络具备独立性。
防误系统网络IP地址分配原则，见表1。
表1 防误系统网络IP地址分配原则
2 集控站防误系统应用管理
2.1 功能特点
1）数据统一管理，使用防误服务器对数据进行统一的统计、查询、管理，为有关站点提供相应服务，确保防误功能的有效性。实现集中管理、调控、检护[4]。
2）实现与集控站监控系统信息交互，构建信息交互功能包含一键顺控、接收遥信、单步遥控操作防误闭锁。
3）全面多层次的防误闭锁，基于全程防误的视角，在设备操作的工程中，实现防误闭锁于集控站层、站控层、间隔层和过程层[5]。
4）管理操作权，随时随地针对所有设备，保证只有1位操作人员能够获取相应设备的操作权限。在相关工作人员取得操作权限后，能够在任意层次开展操作，具体包含集控站层、站控层、设备层和间隔层，除确定的唯一人员外，其他人员均不能操作相关设备，直至其操作完成退出系统将操作权进行释放，或将操作权主动移交至他人，其他工作人员才能对相关设备开展操作。管理权唯一的设置是为保证相关操作人员及相关设备的安全。
5）具体操作与调令技术相关联，实地变电站操作或集控站远程操作，无论何种操作方式都必须将调令作为操作的依据，实现调令质控操纵实现技术关联。
6）网络拓扑防误功能。系统拓扑的防误逻辑判断既能够实现刀闸、开关及接地刀闸等操作的基本防误，还能够提供较为特殊的防误逻辑对复杂繁琐的操作方式提供判断，比如合环/解环、甩负荷、旁代和倒母等，具备更加全面的防误功能。
7）联络功能，对于线上的2个闭锁站，能够实现有效联络，确保线上的设备能够完成闭锁操作，避免在联络的过程中，出现严重的安全事故，如侧挂接接地线/合接地刀等。
8）集控站顺控操作防误“双校核”，实现受控站和集控站的一键顺控操作防误“双校核”功能。采取信息交互的方式，集控站防误主机将自主控制顺控主机的顺控操作及模拟预演，下发不同的指令采取不同防误逻辑校验，与顺控主机的内置防误校验结果形成“与门”判断依据，切实达成顺控操作防误“双校验”的目标，最终提升集控站及变电间顺控操作的高可靠性及高安全性需求。
9）实时采集接地线状态，以受控站无线网络为基础，实现实时采集接地线的拆除状态及挂接状态。
2.2 系统维护
通常系统的维护包含程序、数据及设置3方面内容，集控站防误系统的维护包含程序更新、数据维护及子站配置3方面内容，且均能实现远程的维护[6]。
集中维护数据，因为由防误系统服务器集中保存管理相关数据，因此可以在具有控制权限的随意客户端对所有站点的数据进行维护，不需要在各个子站位置开展分别的维护。
远程下载更新客户端程序，上传需升级的文件至每个客户端，待完成服务器的更新工作后，强制升级所有客户端，每个客户端自动化将最新的程序下载至本地目录中，最终完成远程下载更新所有程序。
桌面远程维护，在维护某一客户端时，可以使用防误系统服务器远程维护桌面。提前将所有客户端与服务器建设连接，确保服务器能够操作控制所有桌面，单个子站需要维护时，在集控站便可完成登录维护操作。
3 结束语
综上所述，本文设计的系统方案适用于集控站下的多层次集控管理模式，结合集控站的管理及操作模式，采取客户端/服务器结构的方式考虑，构建集控站、运维班和变电站的三层防误闭锁构架，其中集控站、运维班及受控站均使用计算机作为操作界面。系统具备数据集中管理、与集控站监控系统信息交互、多层次全面防误闭锁、操作权管理、操作与调令的技术关联、网络拓扑防误、站间联络线闭锁、集控站顺控操作防误“双校核”、接地线状态实时采集等功能。具备实用性、安全性、可靠性及可维护性，切实提升电力生产的安全性，降低运维工作量的同时提升电力生产的安全性及效率，为新一代变电站二次系统的建设及应用提供坚实的保障。
参考文献：
[1] 杨付军，李超，梁冰，等.基于微电机遥控的继电保护顺控防误操作系统[J].电子设计工程，2023，31（17）：61-64，69.
[2] 林峰，黄金魁，潘钦俤，等.基于“五防”体系的智能变电站二次状态防误研究[J].微型电脑应用，2023，39（8）：189-192.
[3] 刘路登，陈天宇，杨子，等.基于调度网络指挥的智能防误系统设计与实现[J].自动化技术与应用，2023，42（3）：171-174.
[4] 朱敦麟，宁阳天，唐佳，等.广西电网智能防误指挥工作的创新与应用[J].农村电气化，2023（1）：37-39.
[5] 陆洪建，刘志远，赵欣洋，等.基于实时状态诊断和多重防误操作的隔离开关控制系统设计与应用[J].科技创新与生产力，2022（11）：81-84.
[6] 赵景霖，朱惠，陈宁，等.基于拓扑防误模型及物联网技术的新型倒闸操作防误系统研究与应用[J].中国设备工程，2022（16）：69-71.
