变电站无线在线智能防误技术开发与应用

变电站无线在线智能防误技术开发与应用

郑爱民张庆辉高旭

郑爱民张庆辉高旭

（长园共创电力安全技术股份有限公司广东珠海519085）

摘要：传统的离线式微机防误闭锁系统因实时性差而无法避免设备假变位引起“走空程”现象的发生，并无法实现多组同一任务的并行操作。本文采用先进的短距离无线网络及智能检测分析技术，并通过遥测、遥信、遥视，在充分整合变电站内现有资源的基础上，开发了一套在线式微机防误闭锁系统。该系统实现了变电站内电气设备操作的实时智能防误、操作全程可视化及真正意义上的并行操作，有效避免了“走空程”现象的发生，彻底解决现有防误闭锁装置因系统实时性差带来的误操作问题。该系统已得到用户的广泛认可，具有较高的经济和社会效益，市场前景广阔。

关键词：无线网络；走空程；实时性；智能防误

0.概述

微机防误闭锁系统已在发电、输电、变电系统中成熟应用，为电力系统的安全稳定运行提供了有效的技术支持和保障[1-3]。传统的离线型微机防误闭锁系统可与综自后台（RTU）通讯，实时获取设备的遥信信息，再通过电脑钥匙现场解锁操作，满足了防止误操作的安全要求。然而，电脑钥匙在整个操作过程中处于离线状态，与防误主机间不能实时通讯，无法避免电力安全事故的发生，比如操作设备因故障并未脱扣，出现设备“假变位”引起的“走空程”现象；并且多把电脑钥匙之间不能实时通讯，无法实现多组同一任务并行操作。

在智能电网全面建设的背景下，智能变电站防误技术也逐渐由探索走向成熟[4-5]。如何避免或减少微机防误闭锁系统实时性差带来的误操作问题等电网安全事故发生是电力系统的一致目标，是电力安全企业急待解决的难题。长园共创电力安全技术股份有限公司自主开发的变电站无线在线微机防误闭锁系统（简称：在线防误系统），首次将无线ZigBee技术运用于在线防误系统，实现了无线数字化通讯，并引入遥测量、遥信量、遥视及智能检测分析技术，彻底解决现有防误闭锁装置因系统实时性差带来的误操作问题，使其系统构成更加合理，并实现真正意义上的并行操作功能。

1.系统架构

传统的有线在线式微机防误闭锁系统通过敷设大量的电缆实现设备状态信息的实时交互，但该方式并不符合智能电网数字化发展的要求。在线防误系统采用最新的短距离无线通讯技术和浮动电流检测技术，并充分整合站内现有资源，实现了站内数据的实时传递、操作全过程可视化、多组同一任务并行操作。其具体实现架构如图1所示。

其中，防误工作站通过扩展接口与监控系统、可视化控制系统连接，通过遥测、遥信与遥视的方式获取对应的实时信息；电脑钥匙与防误工作站之间通过无线基站进行无缝连接，达到站内数据的实时传递；

2.系统关键技术

2.1无线自愈组网技术

基于最新的ZiBee无线网络技术，实现了无线网络的自动组网与自动愈合功能。

通过指定无线主站和必要的设备设置，在网络分布区域内，通过无线主站的协调，网络可自动完成配置；网络拓扑灵活自由，可自由组成星状、树状、网状等各种形式的网络。

网络中各个元素等价，除终端设备外，可互相替换，当网络中某节点设备发生异常时，其余正常工作的设备可通过动态配置的方式，重新调整网络配置，自动生成新的网络，保障了其余节点间的数据传输，愈合了网络伤口，使无线网络的通讯功能不受影响，或者将影响控制于最小范围，大大提高了防误系统的稳健性。

2.2防走空程

传统的离线型微机防误闭锁系统中，电脑钥匙在操作过程中处于离线状态，无法实时获取设备状态变化信息，设备的操作结果同电脑钥匙间无反馈，就无法避免因设备故障或人为因素造成的“走空程”现象发生。在实际运行操作中，“走空程”存在如下安全隐患：

1）设备本体故障（如断轴、脱扣等），操作设备但未变位；

2）已操作设备，但未到位；

3）打开防误锁具，但未实际操作设备。

通过引入无线自愈组网技术及遥信量、遥测量，在在线防误系统与电脑钥匙间建立实时数据交互，从技术上避免了传统离线型微机防误闭锁系统默认五防锁具打开即代表一次设备操作到位的现象，同时，在线防误系统与监控系统的实时数据交换获取一次设备的实际状态并判断实时的防误逻辑，对电脑钥匙的每一步操作自动进行分步实时授权，可有效防止“走空程”现象的发生，杜绝操作过程中因一次设备误动作、状态误变化引发的操作隐患。

当设备本体故障触头未发生改变时，如断轴、脱扣等，电脑钥匙将检查到设备故障信息实时反馈给防误主机，防误主机实时智能防误分析判断，发现不符合防误逻辑条件，立即下发禁止指令，闭锁钥匙操作，禁止钥匙继续往下执行；同时，防误主机从监控系统实时获取设备的遥信信息，发现与电脑钥匙反馈的设备状态不一致，立即下发禁止指令，闭锁钥匙操作，禁止钥匙继续往下执行；当联络线间对侧突然带电时，防误主机从监控系统实时获取当前联线路的遥测量，经智能防误分析判断，发现不满足防误逻辑条件时，立即下发禁止指令，闭锁钥匙操作，禁止线路侧合地刀或接地线，从而彻底解决了设备假变位引起的“走空程”问题。

2.3实时智能防误

通过无线网路，防误主机与电脑钥匙之间可实现实时的数据交互，从监控系统引入遥测量与遥信量，实现了操作票模拟预演及设备操作全过程的实时智能防误。

首先，电脑钥匙可通过无线网络下载操作票，亦可通过通讯适配器直接传送得到操作票；然后操作人员使用电脑钥匙到现场进行解锁操作，电脑钥匙每完成一步操作，操作信息可以通过无线网络实时上传至防误主机，保证防误主机的设备状态与现场实际情况保持一致。而防误主机对操作票的每一次操作会根据实时更新的设备状态，结合监控系统的实时遥信、遥测对该操作设备进行实时的逻辑判断，当发现不满足设备防误逻辑条件时，防误主机主动下发禁止指令，立刻中止电脑钥匙的操作，从而避免在操作过程中，因设备误动或操作不到位等因素而引起的电气误操作。

2.4操作全程可视化

防误主机可通过扩展接口与站内已有的视频监控资源进行有效结合，通过无线网络，使操作过程中的每个环节得到有效监控，从而实现操作全程可视化。

在电脑钥匙操作过程中，实时将操作信息回传至防误主机，防误主机不仅可在操作界面弹出相关设备的属性，实时跟踪设备的变位情况，还可通过遥视实时从可视化控制系统获取现场操作设备的视频，实时监控现场的操作执行情况。运行人员可以根据实际的情况，对现场的操作执行进行人为干预，中止或取消现场操作人员的操作。

2.5智能检测技术

通过电脑钥匙的智能检测及分析，实时监测现场设备的健康状况，及时发现故障点及故障原因，提前处理故障，杜绝设备安全隐患，并向运维体系提供分析决策依据，提升微机防误装置的管理水平。

采用浮动电流检测技术，电脑钥匙通过检测两接触电极间的感应电流，并自动记录初值，当设备操作有更大电流通过时，确认设备操作完成，否则设备操作失败，并反馈回防误主机进行遥测数据分析，及时排除事故原因。

系统应用情况

在线防误系统通过无线网络，实现了站内数据的无线数字化通讯，避免了现场敷设大量电缆，在确保操纵安全的前提下，减少了现场施工工作量，节约了投资，且使用更加简单方便。

传统的离线式微机防误闭锁系统只需升级软件及电脑钥匙，实施简单、方便。新建或已投运的微机防误闭锁系统可直接接入站内原有视频体系，无需重复增加资金，即可满足可视化的管理需求，又可降低成本，价值突显。至今在线防误系统已投运了近百套，得到了用户的一致认可，应用情况良好，并顺利通过新产品鉴定，可以批量生产。因其改造升级方便，投资低效率高，且防误技术得到了实质提升，经济效益与社会效益显著，具有很强的市场前景。

4.结语

建立统一坚强的智能电网，智能化变电站是一项重要内容。变电站智能化防误技术为智能化变电站的建设提供了有力的技术支撑。在线防误系统采用小型无线数据网、智能防误、浮动电流检测等新技术，并装备新型专家操作票管理系统而研发出的一种可靠性更高、功能更强的新型防误闭锁装置，彻底解决现有防误闭锁装置因系统实时性差而无法避免设备假变位引起的“走空程”问题，并实现真正意义上的并行操作功能，提升了变电站电气操作的安全性，为电网的监管提供了强有力的技术保障，使电力防误操作实现了全数字化，为电网实现网上远程维护、网上监控打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]黄旭.浅议传统电气闭锁防误与现代微机五防技术[J].石油化工设计，2012，2：46-48.

[2]胡巨，陈宏辉.一种新型的变电站在线式五防系统的实现[J].电力系统保护与控制，2010，38（19）：118-121．

[3]李艳军，李晨，连经斌.综合自动化变电站防误闭锁系统应用研究[J].华中电力，2012，2：34-37.

[4]彭生江.基于智能变电站的防误闭锁系统应用研究[J].电力安全技术，2014，09：54-59.

[5]董德永.智能变电站技术特点[J].电子技术与软件工程，2014，（43）09：204-205.