第 4 章 监控中心的防误策略的研究
4.1 监控中心对全网防误功能
监控中心防误操作系统通过自动网络拓扑分析功能和逻辑编程功能，可以实现对全网系统内所有电力设施的有关防误闭锁程序检测，电脑钥匙能与之很好的配合，闭锁锁一样可以完成，电网几乎所有装置都已经被完成防误闭锁，而且这种防误闭锁是强制性的。事实上也存在无法加锁的装置，设计了一些提示性闭锁方式，这种设计往往能起到电力人员的指示作用。从真正意义上做到了遵守相关防误细则。
● 错分开关（符合操作许可的刀闸），造成非正常停电；
● 禁止非停电的情况下设接地线或合接地刀闸。
● 禁止在设备带有电压的进行工作
● 禁止线路有电流时合拉刀闸。
● 禁止带地刀或地线送电；
● 系统解合环时要符合相关规定
● 系统并列与解列时要符合相关规定
4.1.1 模拟操作的防误闭锁逻辑判断功能
监控人员在防误主机的图形界面上点击设备（开关和刀闸）进行开合模拟操作，系统进行防误检查，如果违反电力操作防误规则，系统会禁止操作该设备，以文字和声音两种形式提示用户，并锁住当前点取的操作对象，使操作无效。错误信息定位到元件级；如果正确，则生成相应的操作步骤。操作完毕，如果无误，生成相应的操作票。模拟操作及开票过程中进行的防误检查内容如下：
（1） 拉断路器。
● 拉断路器时，判断该操作是否会引起断环或解列的情况出现，如果出现，则给出提示，在检查潮流和负荷的情况后，由操作人员决定是否继续进行该操作。
● 拉断路器时，判断该操作是否会造成多条线路、母线或多个子站的大面积失压，如果会出现大面积甩负荷，则给出提示，由操作人员根据实际情况决定该操作是否继续。
（2） 合断路器。
● 在合断路器时，判断该操作是否会引起合环或并列的情况出现，如果出现，则给出提示，在检查潮流和负荷的情况后，由操作人员决定是否继续进行该操作。
● 在线路中，当断路器由检修或是冷备用转为热备用或是运行时，搜索对侧线路、厂站，在有明显断开点的范围内，是否有地线或者接地开关在合位，如果有，则禁止该操作的继续进行。如果没有，则允许操作。
（3） 刀闸操作。
● 检查本线路相应的开关是否在断开位置，如果在合上位置，禁止刀闸操作；
● 在合隔离开关时，判断线路上在明显断开点的范围内是否有地线或接地开关在合位，如果有则禁止该操作。
● 在操作隔离开关时，判断该设备的操作是否会给断路器、线路、母线、子站等负荷单元造成送电或是失电的情况（带负荷操作隔离开关），如果出现该情况，则禁止操作该设备。
（4） 地刀或地线操作。
● 合接地开关或装设接地线时，判断所在线路是否处于带电状态，如果线路有电，则禁止该操作（有电合接地开关或装设接地线）。
● 如果线路处于失电状态，判断该线路是否有明显断开点与电源点分离，如果没有明显断开点，则禁止该操作。反之，则可以和接地开关或装设接地线。
● 检查相应的刀闸是否在断开位置，如果有刀闸在合上位置（有电区域），禁止合上地刀或挂接地线。
（5） 挂牌操作
● 挂检修牌：在线路或设备上挂检修牌，满足线路各端必须都有接地的情况下才能挂检修牌；当检修牌没有拆除时不能随意解除接地保护情况。
● 挂保电牌：在有电的线路或设备上挂保电牌，给对应线路或设备供电的设备将不能被拉开。可以动态设置保电时间，到达时间后自动取消保电保护，并给出提示。
● 挂工作牌：在设备上挂工作牌，被工作牌保护的设备及线路将不允许操作。
4.2 防误逻辑判断新方法
4.2.1 背景
在“大运行、大检修”的建设体系下，电气设备的操作方式如操作地点远离现场，无法实地观测设备状态，导致电气设备误操作的概率增加。电气设备误操作事故的发生不仅影响电网的稳定运行，而且可能会导致人员伤亡，从而给国家的经济发展和人们的生命财产带来巨大的损失。为了有效防止电气设备误操作引发的人身和重大设备事故，国家电网公司对变电站电气设备提出了“五防”要求。变电站电气设备的防误操作由机械闭锁、电气闭锁等传统防误闭锁发展为现在的微机五防系统，以提高变电站电气设备的技术水平，从而满足智能电网的建设需求以及“大运行、大检修”运行模式下防误操作的要求。
由上可知，只有对五防逻辑作出正确的判断之后，才能进行正常的操作。
江西省电力公司所管辖的微机五防系统均是通过采集电气设备的位置信号来判断其断开或者闭合，即在五防工作站对倒闸操作票进行模拟预演时通常根据其开关量进行五防闭锁逻辑判断。如图 4.1 所示。当电气设备使用时间较长导致其辅助接点接触不良或者电气设备故障时，其实际开关状态与检测装置获得的开关状态不一致，从而导致电气设备误操作事故的产生。
4.2.2 逻辑判断新条件
本项目的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种考虑多约束条件的防误逻辑判断方法。在进行五防逻辑判断时，电气设备的状态由设备的位置信号以及设备两端电压和线路电流三者共同决定，即在传统仅考虑设备开关量的单一防误逻辑判据条件的基础上增加电压和电流等电气量作为防误逻辑判据条件，保证了电气设备状态与线路实际状态的一致性，提高了变电站倒闸操作的可靠性，从而可以有效的防止电气设备的误操作。新的五防逻辑判断方法示意图 4.2 所示：
考虑了新条件的防误逻辑判断方法，包括变电站电气设备、开关量采集装置、电流量采集装置、电压量采集装置以及信号处理电路。所述的信号处理电路包括 A/D 转换电路，中央处理器（CPU）以及 I/O 口。示意图如 4.3 所示。开关量采集装置、电流量采集装置以及电压量采集装置分别对电气设备的开关位置信号、线路电流以及电气设备电压进行检测，并将检测的开关量信号、电流量信号以及电压量信号提供给信号处理电路。
开关量采集装置检测电气设备的开关位置信号，并将电气设备处于断开“0”或闭合“1”状态输出给信号处理电路的 CPU.电流量采集装置检测线路的电流信号，并将模拟量的电流信号输出给 A/D 转换电路，A/D 转换电路将模拟电流信号转换为数字信号输出给信号处理电路的 CPU;当没有电流时，电气设备处于断开“0”状态，当有电流时，电气设备处于闭合“1”状态。电压量采集装置检测电气设备的电压信号，并将模拟量的电压信号输出给 A/D 转换电路，A/D 转换电路将模拟电压信号转换为数字信号输出给信号处理电路的 CPU;当有电压时，电气设备处于断开“0”状态，当没有电压时，电气设备处于闭合“1”状态。信号处理电路的 CPU 通过对开关位置信号、电流信号以及电压信号进行处理，以实现对电气设备状态的准确判断。开关量采集装置、电流量采集装置和电压量采集装置变换后输出的数字信号共有 8 种组合方式，当开关量采集装置、电流量采集装置和电压量采集装置变换后输出的数字信号均为“0”时，表示电气设备处于断开状态；当开关量采集装置、电流量采集装置和电压量采集装置变换后输出的数字信号均为“1”时，表示电气设备处于闭合状态；当开关量采集装置、电流量采集装置和电压量采集装置变换后输出的数字信号不同为“0”或不同为“1”时，表示电气设备发生故障，并给出告警信息。CPU 处理后的信号通过 I/O 口传送到五防操作系统。
4.3 五防服务器功能模型
4.3.1 实时数据采集
防误闭锁系统从智能变电站监控系统获得全站 SCD 文件，通过 MMS 服务直接从测控装置获取五防逻辑需要的实遥信遥测数据。
4.3.2 虚遥信服务
间隔层五防服务器通过 MMS 服务为监控系统提供网门、地线、手动刀闸等手动设备的虚遥信。
4.3.3 站控层解闭锁服务
五防请求解锁映射为五防工作站通过间隔层五防服务器向对应控制点进行一次控制模型为 1 的一般安全型直控操作，如果控制点允许解锁，则五防工作站对解锁请求作肯定应答，否则为否定应答。站控层五防工作站接受监控系统通过 MMS 服务发出的解锁请求命令，经唯一操作权判断，逻辑闭锁判断，实时逻辑判断条件满足后，通过间隔层五防服务器发出 GOOSE 解锁命令解锁过程层智能闭锁单元，开放智能操作单元的遥控回路（也支持常规操作回路）。
针对程序化操作时部分功能放到间隔层测控装置实现而引发的防误闭锁问题，可在站控层网络通过 GOOSE 服务实现，测控装置配置一个解锁请求 GOOSE控制块和一个解锁应答 GOOSE 控制块，解锁请求 GOOSE 控制块用于测控装置向间隔层五防服务器发送解锁请求，间隔层五防服务器接收到解锁请求 GOOSE报文中对应解锁点有解锁请求时，经唯一操作权判断，逻辑闭锁判断，实时逻辑判断条件满足后，发送解锁应答 GOOSE 报文，解锁相应闭锁元件，测控装置接收到解锁应答 GOOSE 报文，判断解锁后完成该点的顺控操作，同时间隔层五防服务器通过 GOOSE 解锁命令解锁过程层智能闭锁单元，开放智能操作单元的遥控回路（也支持常规操作回路）。
4.3.4 SNTP 时钟同步服务
IEC61970 五防服务器作为 SNTP 客户端，从 SNTP 服务器获取时钟同步信息，保证 IEC61970 五防服务器与系统时钟同步，并向五防系统其它设备进行对时。
4.3.5 过程层电动设备强制闭锁
有些 GOOSE 错误信息在程层网络中没有通过防经五防程序解锁，值班人员就操作智能电动开关装置，是绝对不允许的，这样加大误操作发生的概率，还有一种情况就是监控系统通过五防程序解锁直接操作也是禁止的。智能闭锁单元通常被安装在 过程层上，这些安装后单元都是适合 GOOSE 工作的，于此达到强制性的防误闭锁的效果，智能闭锁单元之所以能实现强制闭锁的作用，是因为在电气设备的遥控跳合闸回路串接了一个常开接点。五防服务器给智能闭锁单元发送命令，只有在发送信息是允许解锁 GOOSE 命令时。智能闭锁单元才闭合常开接点，被操作的设备获得了解锁。
4.4 闭锁防误范围
防误操作系统强制闭锁的一次设备主要包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸、临时接地线、网\柜门等。
4.4.1 断路器闭锁
变电站中的断路器有两种操作方式，站控层操作和现场就地操作。
● 站控层操作：五防工作站通过五防服务器控制在过程层的遥控操作回路中串接的一个受智能闭锁单元控制的常开闭锁接点，实现遥控操作时的强制性闭锁。
● 现场就地操作：现场为汇控柜及 35kV 和 10kV 的开关柜处操作，采用电气编码锁闭锁，在电气原理上相当于一个常开接点串入到相应的电气操作回路中，通过电脑钥匙解锁来完成操作。断路器机构箱门采用机械编码锁进行强制闭锁。使用电脑钥匙进行解锁操作。
● 远方操作：当五防监控工作站发出合闸指令，如远方/就地钥匙在“远方”位置，且无合闸闭锁时，合闸线圈励磁动作，断路器合闸；当远方分闸指令发出，如远方/就地钥匙在“远方”位置，且无分闸闭锁时，跳闸线圈励磁动作，断路器分闸。
4.4.2 电动刀闸
变电站中的电动刀闸有三种操作方式，站控层操作、端子箱（汇控柜）、刀闸机构箱。正常运行时在站控层操作或端子箱操作，刀闸机构箱仅作为检修时的操作方式。
● 站控层操作：五防工作站通过五防服务器控制在过程层的遥控操作回路中串接的一个受智能闭锁单元控制的常开闭锁接点，实现遥控操作时的强制性闭锁。
● 端子箱/汇控柜：采用电气编码锁闭锁，在电气原理上相当于一个常开接点串入到相应的电气操作回路中，通过电脑钥匙解锁来完成操作。对于 GIS 成套设备电动刀闸采用提示性操作，依靠 GIS 自带的电气闭锁实现闭锁。
● 刀闸机构箱：采用机械编码锁闭锁，通过闭锁刀闸机构箱门的方式进行强制闭锁。使用电脑钥匙进行解锁操作。
4.4.3 手动刀闸
刀闸机构箱：采用机械编码锁闭锁，通过闭锁刀闸机构箱门的方式进行强制闭锁。使用电脑钥匙进行解锁操作
4.4.4 临时接地线
采用机械编码锁闭锁，使用电脑钥匙进行解锁操作。临时接地桩安装机械编码锁，实现强制闭锁。在条件允许的情况下可与线路验电关联闭锁，有电情况下禁止挂临时接地线操作。
4.4.5 网/柜门
采用机械编码锁闭锁，通过闭锁网/柜门箱门的方式进行强制闭锁，使用电脑钥匙进行解锁操作。在条件允许的情况下可与带电显示装置配合使用，关联闭锁，防止误入带电间隔。
4.5 操作模式
4.5.1 受控站遥控操作
操作人员接受到操作任务后，在受控站五防主机上模拟预演操作票，模拟预演结束后，当遇到断路器或隔离开关操作时，受控站五防主机通过受控站的IEC61970 五防服务器对智能闭锁单元下达解锁操作命令，智能闭锁单元解锁成功后，受控站监控主机按照遥控操作的步骤进行操作，遥控操作完成后，再由受控站五防主机对 IEC61970 五防服务器对智能闭锁单元下达闭锁操作命令，恢复闭锁。对整个操作序列重复以上操作，直到完成操作。如果遇到紧急情况不需要模拟解锁，可以通过授权方式进行紧急解锁。
4.5.2 受控站程序操作受控站的程序操作
由受控站的五防主机和监控主机共同完成。人员接受到调度人员的操作任务后，首先在受控站的五防主机上对要操作的断路器或隔离开关进行模拟（或直接调用指令票），设备通过五防逻辑判断后，受控站的五防主机把生成的操作执行序列发送给监控主机，由监控主机实现控制操作。首先由受控站的五防主机通过受控站的IEC61970五防服务器对智能闭锁单元下达解锁操作命令，智能闭锁单元解锁成功后，受控站的五防主机按照遥控操作的步骤进行操作，遥控操作完成后，再由受控站的五防主机通过受控站的 IEC61970五防服务器对智能闭锁单元下达闭锁操作命令，恢复闭锁。如此自动顺序进行，不需要人工干预。如果操作过程中出现事故或异常，系统自动停止，由运行人员干预处理。
4.5.3 调度中心遥控操作
操作人员接受到操作任务后，在调控中心的监控后台上对设备进行遥控操作，受控站的远动装置接收到操作命令后，首先向受控站的 61970 五防服务器发送解锁请求，五防服务器接收到解锁请求后，进行防误逻辑验证，通过后，五防服务器对智能闭锁单元下达解锁操作命令，智能闭锁单元解锁成功后，五防服务器向远动装置发送允许操作指令，远动装置接收到指令后向间隔层的测控装置下达遥控执行命令，遥控操作完成后，五防服务器主动对智能闭锁单元下达闭锁操作命令，恢复闭锁。重复以上操作，直到操作结束。如果遇到紧急情况可以通过远动装置向五防服务器进行总解锁。
4.5.4 调度中心程序操作-模式
1．操作人员接受到调度人员的操作任务后，首先在调度中心的监控后台上对要操作的断路器或隔离开关进行模拟（或直接调用指令票），设备通过五防逻辑判断后，由调控中心的监控后台自动实现控制操作。过程：调度中心的监控后台向受控站的远动装置发送要操作设备的遥控指令，受控站的远动装置接收到操作命令后，首先向受控站的 IEC61970 五防服务器发送解锁请求，五防服务器接收到解锁请求后，进行防误逻辑验证，通过后，五防服务器对智能闭锁单元下达解锁操作命令，智能闭锁单元解锁成功后，五防服务器向远动装置发送允许操作指令，远动装置接收到指令后向间隔层的测控装置下达遥控执行命令，遥控操作完成后，五防服务器主动对智能闭锁单元下达闭锁操作命令，恢复闭锁。如此自动顺序进行，直到操作结束。如果操作过程中出现事故或异常，系统自动停止，由运行人员干预处理。
4.5.5 调度中心程序操作-模式
2调度人员向操作人员的下达完的操作指令，第一步是调控部门值班调度员把操作指令票从监控系统中选用，接着就是受控站的远动设备接受被调用操作指令票并且再将操作任务一步一步分解。分解后的操作指令票被送至给控制站的，被 61970 五防服务器检验其逻辑的正确性。指令票中的步骤如果通过检验后，远动设备会把其上发送至调度部门的系统后台，再由值班调度人员确认（此步根据需要可省略），经过值班调度员的确认后，操作指令票会自动的被完成执行，这就要归功于站端的远动设备。过程：要操作的设备被五防服务器进行解锁，发送解锁请求由远动设备向五防服务器提出，五防服务器接收到解锁请求后，进行防误逻辑验证，通过后，五防服务器对智能闭锁单元下达解锁操作命令，智能闭锁单元解锁成功后，五防服务器向受控站的远动装置发送允许操作指令，远动装置接收到指令后向间隔层的测控装置下达遥控执行命令，遥控操作完成后，五防服务器主动对智能闭锁单元下达闭锁操作命令，恢复闭锁。如此自动顺序进行，直到操作结束。如果操作过程中出现事故或异常，系统自动停止，由运行人员干预处理。
4.5.6 就地操作
对于那些非电动操作设备，采用机械编码锁及电编码锁加设适应的闭锁附件对隔离开关、刀闸等设备进行闭锁。操作人员准备好电脑钥匙到就地进行设备操作，结束后将操作结果回传给防误主机。
4.6 系统扩展功能
系统具有良好的扩展性，可以把配套防误产品智能闭锁单元、接地装置管理设备、电子操作票、高压带电显示闭锁装置无缝的融入到本系统中，有效地降低系统造价，避免重复投资，提高投入产出比。
4.6.1 智能闭锁单元
实现单元间隔内所有电动操作设备（包括断路器、隔离刀闸、接地刀闸等）远方操作的强制闭锁功能，遵循 IEC61970 标准，利用 GOOSE 通信机制从防误闭锁服务器接收解锁和闭锁命令。可以与防误闭锁服务器单独组网，也可以按照 IEC61970 标准接入综自系统的 GOOGE 网中。当远方操作（单点遥控或顺控）时，首先由后台监控或测控装置向防误闭锁服务器发送请求解锁的 GOOSE 命令，防误闭锁服务器接收到请求解锁的 GOOSE 命令后，判断唯一操作权，向对应的智能闭锁单元发送解锁 GOOSE 命令，智能闭锁单元接收到解锁 GOOSE 后开放相应的闭锁接点。
4.6.2 接地装置（地线）管理设备
[1] 概述
这种微机防型误闭锁装置在实际工作中的广泛应用，有力的保证了电力安全生产。现在不足的是，临时应用中的接地线还不能纳入到该误闭锁装置进行管理，因没有纳入的原因，所以这些接地用的线面临着混乱的境况，这就对电力安全生产造成了极大的隐患，极大增大了认为事故发生的几率。据国网公司统计，电力系统因人为原因发生的电网事故中，就因接地线得不到有效管理产生的事故就达到人为事故的 60%.
为了接地线的使用在变电站或电厂里得到有效管理，DXGLQ 地线管理系统就是能解决这个问题的智能电子设备。该智能电子设备能够选择独立使用，也可选择和微机型防误闭锁设备配合应用。地线管理系统这个智能电子设备在使用中优点表现在，能够完成识别到现场使用中接地线管理的问题，突出的一点能够做到所有接地线在工具室的定置化管理，并且还可以实时的跟踪和检测当前各组临时地线在现场所挂接的位置及状态，这三点都是防误闭锁装置无法做到的。做到地线按章使用，规范管理，有相关使用记录，禁止其在使用中失控，才能保证电网安全稳定运行。
[2] 系统组成
DXGLQ 地线管理系统由地线管理器与智能地线检测装置（可选，可实时传输地线在现场的位置及状态）组成，系统结构如下所示：
地线管理器主机：负责管理控制检测闭锁元件，并把地线的实际情况传送给五防系统，根据五防主机下达的命令，进行相应的解锁和闭锁任务。
检测闭锁机构：主要工作是完成对地线的识别以及相应的解闭锁任务，其数量配置不是随意的，和地线的多少有关。一个主机管理数量一般不超过 64 个。
地线柜：用于对地线进行规范存放。
智能地线检测装置：为可选配置，能实现临时接地线所挂接的地线桩的识别，并实时与远方主机通信上传地线位置与状态。
[3] 工作原理
一些地线识别码片被安装在接地线的地线头，而且任何一根接地线均有安装这个能识别的标示码，这些标示码用来区别不同接地线的唯一依据。无线码片识别电路以及闭锁机构都被装设任意检测闭锁机构上，为了让地线头的码值被检测闭锁机构上的无线码片识别电路读到，进而知道所用接地线是哪根接地线，在操作起到正确的闭锁作用，关键是让地线头能够该机构的卡位上。检测闭锁机构可以安装在工具室的墙壁上或地线柜内。在五防装置主系统获得权限后，该机构会把已闭锁的地线解锁或把地线还回来后会被闭锁，就这样完成地线的解闭锁管理。
检测闭锁机构都会被地线管理主机进行合理管理。五防主机要知道地线的实际状态，则必须由地线管理主机利用通信通道告知五防主机，或执行五防主机的解锁或闭锁命令。在有挂接地线的操作任务时，五防主机通过地线管理主机解锁所选择的临时接地线，未被选择的地线则仍处于闭锁状态。五防主机可通过无线网络检测到临时接地线的实时状态，并直观的显示在界面上。
[4] 系统功能
● 不同地线具有不同的 ID 编码，地线身份唯一识别，区别于其他五防闭锁设备。
● 地线闭锁与解锁，可以把地线闭锁在指定的存放位置上，解锁后允许使用。
● 地线的使用情况的记录齐全，记录清晰可以随时查阅。
● 做到了各电压等级地线都能够在一起管理。
● 做到了所有地线定置化管理，使用完的地线放回是不会发生错误。
● 任何时候地线使用情况能够被正确的及时的展现出来。
● 清晰准确的引导将由先进的语音系统给值班操作人员帮助。
● 其使用方式有两种，分别是单独使用，通过联机的方式与五防主机一起工作。
● 管理地线数量不一，或多或少，一套装置管理数量不允许多余 64 组地线。
● 做到了特定的地线桩上只能装设特定地线（与五防装置配合）。
● 做到了会把地线从接地处上取下来，在操作结束后（与五防装置配合）。
