智能鑰匙中混合邏輯操作票的設計與實現

吳化洪 黃建林

摘 要：操作票是電網倒閘操作的重要制度，微機防誤系統普通操作票模式已無法滿足電網運維有序與無序操作交替混合的應用需求，本文設計了一種快速、高效、穩定地混合邏輯操作票，適用于電網運維多種應用場景對不同操作票類型的要求，兼容普通操作票模式，具有很強的通用性，應用效果良好。

關鍵詞：智能鑰匙;操作票;混合邏輯;防誤

中圖分類號：TM774.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0022-02

0 引言

變電站五防從簡單防誤閉鎖裝置到先進微機防誤系統的發展，減輕了變電站操作與維護人員的負擔，提高了變電運維部門的工作效率，有效減少了變電運維過程中誤操作的發生，保障了電網的安全穩定運行。智能鑰匙作為微機防誤系統中的操作執行終端，是微機防誤系統的重要組成部分，智能鑰匙通過有線或無線方式接受來自微機防誤系統的操作信息或執行指令，依據操作信息或執行指令解閉鎖現場鎖具，并通過有線或無線的方式回傳操作記錄信息至微機防誤系統。智能鑰匙能否按操作信息或執行指令進行準確地操作和提示，直接影響到智能鑰匙的可靠性，影響到微機防誤系統的穩定運行，乃至整個電力系統的安全穩定運行。

1 操作票現狀

微機防誤系統發展至今，操作票仍然是變電站倒閘操作的重要制度，從手工填寫到電子票形式，更便于管理。隨著社會經濟的飛速發展，電力企業的安全生產提出了更高的防誤要求，操作票形式及應用場景也有了新的需求。在電力安全生產過程中，一次設備倒閘操作必須嚴格按操作票的操作順序有序執行，而各類門和二次設備的操作有時要求是無序的，還有一些特殊應用場景，比如風電場的檢修作業，既要求有序操作又要求無序操作。針對這種有序無序交替操作需求，本文提出了一種混合邏輯操作票形式，兼容已有的有序操作票和無序操作票形式，同時滿足有序操作序列與無序操作序列交替混合的形式。

2 混合邏輯操作票的設計與實現

2.1 混合邏輯操作票的設計

操作票以文件的形式保存在智能鑰匙的Flash中，一般包括三個部分內容：操作票信息、步驟信息和顯示項，其中操作票信息包括操作票唯一身份識別碼、操作票類型、操作票名稱等;步驟信息包括鎖碼、操作動作、顯示文本偏移地址等;顯示項用于保存字符串的集合。

為了實現有序與無序的混合，在步驟信息中增加依賴步屬性，包括依賴步數量及依賴步驟號，依賴步驟數量可以是多個或為0。在操作過程中，某步驟的依賴步驟都已操作或無依賴步驟，該類步驟構成無序操作序列;如果后一步驟只有一個依賴步而且依賴前一步驟，則這前后兩步是有序操作，擁有這種關系的多個步驟構成一個有序操作序列。

比如，有三個設備A、B、C，C的依賴步驟是A和B，表示只有設備A、B都已完成操作后才允許操作設備C，而設備A、B的依賴數量為0，表示它們的操作順序是無序的，依賴步驟號用下標表示，如圖1所示。

在智能鑰匙硬件資源有限的情況下，如何快速、高效、穩定地實現混合邏輯操作票是本文首先要考慮的關鍵問題。依賴步驟號的數量沒有限制，所以依賴步驟號采用動態存儲方式，因此步驟信息的長度不確定，為了快速的檢索操作票文件，增加一個索引表文件;為了高效的獲取依賴步驟的操作狀態，增加一個狀態表文件;為了穩定的打開并執行操作票文件，采用單例模式管理文件指針，單例模式管理文件不僅可以達到節省資源的目的，而且可以保持文件操作的唯一性，防止多個線程要同時進行文件創建、打開、修改一個文件的操作時產生的混亂問題。

2.2 混合邏輯操作票的實現

混合邏輯操作票的具體實現包括操作初始化及操作票執行。

操作初始化包括索引表及狀態表的建立。為了解決混合邏輯操作票文件檢索繁瑣、低效率問題，通過相同長度的數據類型保存每個操作步驟的偏移地址來創建一個索引表，在檢索操作步驟信息時，先根據步驟號為下載操作票文件取出索引表中的偏移地址，再取操作票文件中的步驟信息，具體的映射關系如圖2所示。

通常情況下，操作票的實現中要判斷某個步驟是否已經操作，會遍歷讀取整個操作日志文件，混合邏輯操作票中同樣要判斷依賴步的操作狀態，因此也會頻繁遍歷整個操作日志文件，為了提高判斷操作的效率，建立一個狀態表，保存步驟的操作狀態，以0和1表示未操作和已操作。

操作票執行分為當前步、操作步、計劃步，其中，當前步是在未讀碼片時智能鑰匙顯示的步驟，如當前是無鎖碼的提示項，則跳轉操作其它步驟后，必須要返回當前步;操作步是讀碼片時智能鑰匙顯示可操作的步驟，首先比較是否當前步已操作，再查找未操作過且依賴步驟全部已操作的步驟，且步驟號靠前的優先，接著查找已操作過依賴步驟的步驟，步驟號靠后的優先，否則，提示無對應鎖碼值步驟;計劃步是操作完操作步后接下來要顯示的步驟，若當前步沒操作則顯示當前步，否則如果當前步的下一步是有序操作序列，則顯示下一步，再則顯示未操作過且依賴項全部已操作的步驟，且靠前的步驟優先。具體的操作票執行流程如圖3所示。

普通操作票模式只需通過設置依賴步驟號的方式來實現，有序操作票第一步驟的依賴項的步驟號設置為0，其余步驟的依賴項的步驟號依次為上一操作步驟號;無序操作票的所有步驟的依賴項的步驟號均為0即可。

需要說明的是，在智能鑰匙有限內存資源情況下，為了提高運行效率而增加一個索引表和一個狀態表，占用的部分內存資源，為節省資源而采用單例模式存儲操作票文件。在運用單例模式過程中，需要防止內存泄露的問題，在打開一個文件實例后必須關閉對應的文件實例以釋放相應內存。

3 混合邏輯操作票的應用

在某風電場防誤應用場景，當風機處于檢修狀態時，才可以對低壓室柜門、邏輯門、授權門進行分、合操作，而邏輯門必須在低壓室柜門打開的狀態下才可進行分、合操作，授權門原則上不要求必須操作。

針對上述應用場景，普通的有序或無序操作票模式無法實現，利用本文提出的混合邏輯操作票模式，可采用設置每一步的依賴步驟方式來實現邏輯門及授權門交替混合的操作票，所有邏輯門的依賴步驟為低壓室柜門，而授權門的依賴步驟為零，低壓室柜門與授權門無依賴步驟而構成無序操作，依賴步驟號相同的邏輯門構成無序操作，但所有的邏輯門必須在低壓室柜門操作后才可以操作。某風電場混合邏輯操作票如表1所示。

本文提出的混合邏輯操作票模式完全滿足該風電場的防誤應用需求，實現了對風電場風機門設備的安全操作，有效防止了風機設備的誤操作發生，保障了風電場供電安全，獲得該風電場客戶的一致認可。

國內風電設備維護技術實力相對落后、經驗不足是導致風電運行不穩定、設備故障頻出重要原因，同時國內風電裝機數量的不斷增加，運行時間的增長，未來風電設備運維任務越來越重，風電防誤操作形勢也越來越嚴峻，有必要引入微機防誤管理模式，采用混合邏輯操作票模式實現風電設備的強制性閉鎖管理，保障風電的安全穩定運行。

4 結語

智能鑰匙作為微機防誤系統的智能操作執行終端，其操作的方便、可靠與穩定直接影響到變電站操作的有效防誤，嚴格地按操作票順序有序執行的操作模式已不能滿足業務多樣性需求。混合邏輯操作票實現了操作票有序無序的交替混合執行，兼容原有的有序操作票和無序操作票，具有很強的通用性，滿足多種應用場景對不同操作票類型的要求。

參考文獻

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