配網綜合防誤閉鎖系統軟件的開發設計

文/隴輝

云南電網有限責任公司公司昭通供電局昭陽分局承擔昭陽全區3個街道辦事處、17個鄉鎮，89.1萬人的供電服務，供電客戶29.95萬戶，2018年完成售電量11.09億千瓦時。

我局配電網運行方式復雜多變，系統內運行著536臺公用箱變，612臺電纜分支箱、376臺環網柜、332.08km電纜，日常停送電操作較為頻繁，雖然在網內運行的箱柜式設備本身具備一定的防誤操作功能，但由于設備本身結構的差異以及人員操作疏忽等因素，在設備停送電操作過程中依然存在發生錯項、漏項等誤操作事故，同時目前入網運行的部分10kV開關柜等箱式設備無帶電顯示裝置，嚴重威脅電網設備及人員自身安全,研究開發配網綜合防誤系統可以有效控制配網設備操作中存在的風險，解決工作中存在的難題。

1 配網綜合防誤系統軟件的功能開發設計

1.1 防誤操作的邏輯判斷功能

根據配網的接線方式、配網中的電源點定義、配網設備狀態以及當前操作的設備類型和操作的性質，首先按配網接線拓撲關系分析出影響該設備操作的電氣接線圖的范圍；其次是根據電氣接線圖范圍內的所有配網設備按類型、狀態、電源點、電流流向等重新進行結構分析，從而判斷出是否滿足該操作設備進行操作的要求。如果滿足則通過，形成對應的指令票或操作票；否則，提示錯誤信息，拒絕該步模擬通過。

對于某些特殊設備或某些特殊的操作，系統仍然支持按設備編號進行編寫的邏輯公式的防誤操作條件，該方式可與拓撲分析進行配合使用，滿足整個配網防誤操作的所有需求。

1.2 防誤閉鎖功能

當配網操作人員在系統模擬界面上對操作票模擬并通過防誤判斷后，可以通過無線傳設備將操作票內容發送到電腦鑰匙當中，系統配合電腦鑰匙和閉鎖鎖具，可以實現對配網系統的防誤閉鎖功能。此時，電腦鑰匙將按照模擬預演的順序逐條將操作內容顯示出來，操作人員可以手持電腦鑰匙，到現場按照電腦鑰匙的提示，對設備進行逐步的解鎖操作。本系統還可以根據現場的具體情況采用多種閉鎖方案，例如：強制閉鎖、位置檢測閉鎖、提示性閉鎖、監控系統閉鎖等。

1.3 圖形模擬開票功能

通過在接線圖上操作的方法來生成操作票，在整個開票過程中可自動或手工插入提示性操作，該方法將“模擬”與開票融為一體，是一種簡單實用的開票方法?？砷_出各種操作票：包括一次/二次設備在內的倒閘操作票、調度指令票、電氣運行操作票等。

1.4 調用歷史操作票功能

系統可以保存并調用歷史操作票，使得供電局操作人員能夠更為便利的生成操作票。

1.5 操作票管理功能

軟件具備操作票顯示功能、審查功能、存取廣播、分類功能、查詢統計功能、自動編號及自定義打印功能。

1.6 流程管理功能

軟件根據調度、專責、值班室正班、副班等不同工作人員的工作職責及權限，定義操作票管理流程，明確各個職責角色的處理權限。從而使得實現操作票的歸檔、執行、審查、監護、等流轉過程的嚴格控制，對與違反流程的操作給予告警提示。

1.7 培訓功能

調度和操作人員可用鼠標在主接線圖上選擇合適的開關、刀閘、地刀和保護的狀態，當符合電力操作防誤規則要求則顯示正確的操作票步驟，否則給出不符合電力操作防誤規則的原因。

1.8 多層次、多任務并行操作功能

軟件既可以作為配網調度人員開調度操作票，又可以作為配網操作人員開操作票及防誤操作使用，還能滿足現場檢修人員的檢修要求。

系統采用多層次設計：包含配網電網網絡中所有的電網接線圖，支持架空線路、電纜線路、開閉所、環網柜、配電房、電纜分支箱等圖形管理或分層管理及相互閉鎖操作。在一機多圖和各層次的各接線圖間可任意切換，方便顯示和操作。

支持多任務并行操作：當多條線路需同時操作時，操作人員可在計算機上同時開多個任務的操作票，分別傳給多個操作隊進行并行操作。

1.9 系統維護功能

系統具備專業的電力系統矢量圖形軟件，可以簡單快捷的繪制各種電氣接線圖。

接線圖上的各種電氣元件通過“熱點”和“連接線”建立連接關系，繪圖過程中“熱點”具有自動吸靠功能，不會因為需要建立連接關系而增加額外的工作量。圖形繪制完成后，可以直接由圖形數據自動生成拓樸數據，實現了電氣拓樸的零維護。

大部分功能都通過拓樸分析的算法實現，主要的邏輯規則和計算公式都預存入系統規則庫，或者直接固化到程序中，無需外界錄入任何數據。因此，只要接線圖繪制好，其它的維護工作量就很小。

系統內部進行數據分層，支持架空線路、電纜線路、開閉所、環網柜、配電房、電纜分支箱等各種一次電氣圖的管理和分層處理，并把二次設備另行處理，從而降低單幅圖錄入的復雜度。

鑒于系統維護的大部分工作都集中在圖形維護上，系統把其他類型的數據維護剝離出來，分散到系統運行過程中去進行維護。圖形維護完畢系統就能夠運行起來，不但減少了系統運行需要錄入的初始數據量，而且為系統的運行和日常變更提供了更大的靈活性。

1.10 軌跡追溯功能

系統具有軌跡追溯功能，在使用過系統主機能夠對軌跡操作進行完整的記錄，便于追憶分析，事故分析等工作。

1.11 配電網工況的監視及運行管理

（1）系統可查看電源點、負荷連接、帶電區域、接地保護區域等。

（2）系統的設備狀態對位主要采用在線對位、記憶對位和手工設置方式三中方式進行。系統可與上級調度或配網自動化系統進行數據交換，實時取得設備狀態。

（3）如有無法實時采集的設備狀態，則可按操作票執行信息，運用電腦鑰匙回傳，設備狀態自動記憶對位方式。

（4）配網防誤管理系統可對配網運行狀態進行實時管理，可進行設備模糊查 詢，可對設備、操作信息、用戶信息、操作票等進行綜合性管理。

（5）系統支持雙顯示器，動態顯示不同的圖形窗口，可自動或手工切換，各接線圖之間采用動態連接，方便相互之間切換。提高了人機交互界面的可用性及方便性。

（6）圖形直接切換，包括按圖形條目、圖形索引、負荷連接進行切換。

1.12 輔助功能

（1）在配置了語音功能軟件和硬件后，系統可以操作過程中出線的誤操作給出語音提示。

（2）網上瀏覽Web服務功能

（3）帶電區域的自動分析和著色功能

1.13 繪圖工具的設計功能

針對配網中接線圖復雜、變化快、不易管理和維護、調試工作量巨大、設備數量眾多、防誤邏輯復雜的技術難點，系統提出基于配電網網絡拓撲分析的防誤及運行管理技術，用于解決傳統需要大量錄入邏輯公式的問題。

拓撲連接關系是指電氣設備之間通過繪圖而形成的網狀相關關系，所有的防誤及運行管理功能都基于圖形的拓撲分析及管理，可將系統調試和維護工作量降低到最小。

1.13.1 在同一幅圖上構建電氣拓撲的方法

在一幅電氣圖上構建電氣拓撲主要需要解決兩個問題：一是識別哪些圖形需要參與拓撲，哪些圖形不用參與拓撲；二是針對參與拓撲的圖形，需要識別圖形間是否發生連接，以及連接的順序與相互關系。

為了解決第一個問題，把圖形進行分類處理，用以確定圖形是否參與拓撲；為了解決第二個問題，引入熱點和輔助線的概念。

熱點：起連接作用。在組合圖元時，在可能連接的地方加入熱點，組合圖元就可以與輔助線連接，或者與其它組合圖元的熱點連接。熱點具有“吸靠”功能。當繪制電氣接線圖時，只有兩個圖形的熱點相連，才視為兩個圖形存在電氣拓撲連接關系；否則，即時兩個圖形緊靠甚至重疊，都不視為發生電氣連接。

輔助線：用于連接設備或帶熱點圖元的線條。輔助線的兩個端點可以視為兩個特殊的熱點（要求：在自動拓撲模式中必須使用輔助線來連接設備而不能使用普通線條）。具體地，繪制電氣接線圖時，把圖形分為以下幾類進行處理：

（1）連接圖形。

專門用于建立拓撲連接關系的圖形：熱點、輔助線。

熱點：起連接作用。在組合圖元時，在可能連接的地方加入熱點，組合圖元就可以與輔助線連接，或者與其它組合圖元的熱點連接。熱點具有“吸靠”功能。

輔助線：用于連接設備。（要求：在自動拓撲模式中必須使用輔助線來連接設備而不能使用普通線條）

（2）組合圖元。

接線圖上的有一個或多個基本圖形所構成的一個整體，在圖形編輯過程中，只能對圖元這個整體進行編輯，不能對其中的一部分進行編輯。如果需要對圖元進行部分編輯，必須分解圖元。

在自動拓撲模式中必須使用加熱點的圖元繪圖，參與電氣拓撲的構建。

（3）設備。

有一個或多個狀態并且可以在多個狀態中相互轉換的可操作單位，系統中可支持的設備以及各個設備所有的狀態可以在系統主程序中設置。在自動拓撲模式中必須使用加熱點的設備繪圖，參與電氣拓撲的構建。

（4）靜態標簽。

接線圖上起描述作用的一段文字，例如設備編號、線路名稱等，可以根據需要自由設置靜態標簽的字體、顏色和尺寸等。

靜態標簽不參與拓撲。

（5）遙測顯示。

接線圖上用來顯示來自監控或RTU的遙測量的標簽，它跟靜態標簽十分相似，所不同的是它顯示的內容是隨時變化的而不是象靜態標簽那樣是固定不變的。 遙測顯示不參與拓撲。

1.13.2 在多幅圖間構建電氣拓撲的方法：

在配網系統中，有很多設備不畫在同一幅圖上，但是彼此間存在電氣拓撲關系的情況。比如某個開閉所獨立畫了一幅接線圖，架空線路畫在另外一幅圖上，但是開閉所的出線開關給架空線路供電。

為了形象描述這樣一種跨圖的電氣連接關系，引入一種特殊的箭頭符號（暫時命名為負荷）來表示供電方向：在開閉所的出線處畫一個負荷箭頭，在對應的架空線接線圖上也畫一個負荷箭頭；系統通過負荷箭頭的名字確定幅圖之間存在連接關系，名字相同的負荷箭頭視為直接連接。

1.14 實際運用情況

本文介紹的軟件通過配合的一次設備智能鎖具共同使用，實現了試點配網項目的強制閉鎖，只有在本系統中模擬通過后再以正確順序進行的操作方可解鎖操作，從而實現防誤操作功能，例如防止誤拉合斷路器、防止誤入帶電間隔、防止帶負荷拉隔離開關、防止帶電掛地線或合接地刀閘、防止帶地線（接地刀閘）合隔離開關等功能。

運用“配網綜合防誤系統”之后，圖形格式可與GIS共享，維護人員只需在一端維護即可，有效解決了多套系統多套圖形格式的難題，大大減輕了維護人員的負擔。其次是解決了操作追溯中需要翻閱大量的歸檔紙張票，費時又費力，結果不準確，造成事故責任理不清，原因查不明的情況，不利于工作的開展的問題。

2 結束語

配網防誤系統基本防誤原理是自動拓撲分析防誤為主，設備邏輯公式防誤為輔，兩種防誤規則相配合，滿足配網防誤的特殊要求。配網防誤系統重點突出了地刀的強制強制驗電閉鎖，完善了閉鎖內容。本軟件的運用能夠減少配網操作前人員的模擬操作，減少了人員的工作量，實現強制閉鎖和現場操作的強制約束，從技術上保證了配網工作的規范性，提高了工作效率，保證了人員的安全，避免了誤操作的可能。