變電站測控防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗方法

中圖分類號：TM407 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1001-5922（2025）10-0242-04

Visual intelligent verification method of substation measurement and control anti-misoperation locking logic

SONG Peng，YANG Ping，LV Tao，WU Hongli， ZHANG Shuhua，LI Xiaojian （Ningbo Power Supply Company of State Grid Zhejiang Electric Power Co.，Ltd.，Ningbo 3150o0，Zhejiang China）

Abstract：The anti-misoperation locking logic of substation measurement and control is afected by thecomplex and changeable environment on site，which willead to the diffcultyand lowaccuracyof anti-misoperation locking logic verification.This paper proposes a visual intelligentverification method for anti-misoperation locking logic of substation measurement and control.Firstly，diferent types of substation measurement and control anti-misoperationlocking logic standards areanalyzed.Then，a wide-area modeloflogiccoding for multiplelogicsisconstructed according tothelogicstandards.Finally，themodel isused totransformthelogiccoding format，andthe linearregressionequationof intelligent verification is established.Combined with the data visualization process，the anti-misoperation locking logic verification is realized.The experimental results show thatthe1 locking rate of the substation measurement and control anti-misoperation locking logic is 1% ～6 % ，and the fluctuation is small. The PR curve has excelent balance point and high calibration accuracy，which can meet the operation and maintenance management requirements of substation measurement and control work.

Key Words： substation measurementand control;anti misoperation locking;logic verification;visualization;inteligent verification

防誤閉鎖系統(tǒng)是保障變電站安全運行的重要措 施之一，它通過邏輯判斷來防止操作人員在執(zhí)行操作時出現(xiàn)誤操作，從而避免可能引發(fā)的安全事故。現(xiàn)階段，防誤閉鎖已經(jīng)成為變電站測控工作中的重要維護手段之一[1]。為保障防誤閉鎖操作能夠正常運行，需要對防誤閉鎖的邏輯進行校驗，不僅可以提高變電站測控運維的工作效率，還可以保障工作人員的人身安全。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和智能化水平的提高，變電站的測控防誤閉鎖邏輯變得越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)的校驗方法往往依賴于人工進行邏輯判斷和校驗，不僅效率低下，而且容易出錯。同時，受到現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變的影響，包括設(shè)備的布局、接線方式、通信條件的不同，使得智能校驗系統(tǒng)需要適應(yīng)不同的環(huán)境配置，增加了校驗的復(fù)雜性和難度。因此，研究一種可視化智能校驗方法，對于提高校驗效率、減少人為錯誤、保障變電站的安全運行具有重要意義。對此，很多研究人員提出了邏輯校驗方法[2-5]。

考慮到現(xiàn)階段邏輯校驗方法無法滿足當(dāng)前變電站防誤閉鎖邏輯檢驗的工作需求，為此本文提出了一種變電站測控防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗方法。通過變電站測控防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)的解析構(gòu)建相應(yīng)的邏輯編碼廣域模型，結(jié)合線性回歸的運算實現(xiàn)邏輯校驗過程，以期保障變電站的穩(wěn)定運行。

1變電站測控防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗方法設(shè)計

1.1 解析變電站測控防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前的變電站測控工作中主要通過斷路器、隔離開關(guān)、接地線、接地刀閘以及網(wǎng)門等單元設(shè)置防誤閉鎖邏輯。考慮到除隔離開關(guān)外，其他4個單元的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)均為獨立的防誤閉鎖單元，不受其他單元設(shè)備的閉鎖操作影響。因此本研究主要解析變電站測控中隔離開關(guān)的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)。

首先，解析單母線變電站中，母線側(cè)及線路側(cè)隔離開關(guān)的防誤閉鎖邏輯，如圖1所示。

圖1單母線隔離開關(guān)防誤閉鎖邏輯 Fig.1Anti misoperation locking logic of single busbar isolationswitch

由圖1可知，解析得到的單母線類型變電站測控的隔離開關(guān)閉鎖邏輯，在母線側(cè)的邏輯合條件為隔離開關(guān)、斷路器以及接地刀閘均在分位，分條件則在此基礎(chǔ)上，接地線與接地刀閘處于閉合狀態(tài)。在線路側(cè)的邏輯合條件為斷路器為分開狀態(tài)、母線側(cè)隔離開關(guān)為閉合狀態(tài)，分條件則與之相反[8-10]。

解析雙母線變電站中，母線側(cè)及線路側(cè)隔離開關(guān)的防誤閉鎖邏輯，如圖2所示。

由圖2可知，相較于單母線類型，雙母線的變電站測控的防誤閉鎖分合邏輯僅需保障單母線類型分合邏輯的基礎(chǔ)上任一母線側(cè)隔離開關(guān)在合位。

考慮到變電站測控單元中存在的3/2接線方式，本研究解析了相應(yīng)的線路側(cè)隔離開關(guān)的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)。其出線間隔如圖3所示。

圖3二分之三接線線路側(cè)隔離開關(guān)出線間隔 Fig.3Distance between the outgoing lines of the isolating switchonthesideofthetwo-thirdswiringline

由圖3可知，解析得到的3/2接線類型的變電站測控單元中，線路側(cè)隔離開關(guān)的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)受到邊斷路器以及中間斷路器的調(diào)控。其分條件為兩個類型的斷路器均處于分開的狀態(tài)，合條件則在此基礎(chǔ)上，隔離開關(guān)兩側(cè)的接地單元均處于分離的狀態(tài)[11]

通過上述步驟，解析得出3種變電站測控單元中的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 構(gòu)建防誤閉鎖邏輯編碼廣域模型

基于上述解析的變電站測控防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)，建立以邏輯校驗為目的的防誤閉鎖邏輯編碼廣域模型。將變電站線路中電壓質(zhì)量參數(shù)、電流穩(wěn)定性參數(shù)和電壓穩(wěn)定性參數(shù)，作為廣域模型的約束指標(biāo)，各個指標(biāo)的計算方法如下[12-13]。

式中： ΔV_m 為防誤閉鎖后，變電站線路的電壓質(zhì)量參數(shù)； ΔI_m 為相應(yīng)的電流穩(wěn)定性參數(shù)； V_k 為變電站設(shè)備關(guān)鍵節(jié)點的電壓穩(wěn)定性參數(shù)； χ_t 為時間點； i 為變電站

線路節(jié)點； V 為相應(yīng)的節(jié)點電壓值； I 為相應(yīng)的節(jié)點電流值； r 為節(jié)點值與允許標(biāo)準(zhǔn)值的差異， u 為電壓函數(shù)； d 為時間變化系數(shù)。

將上述計算的3個參數(shù)作為邏輯編碼廣域模型的約束條件。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合解析的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建邏輯編碼的廣域模型，

式中， γ 為邏輯編碼廣域模型； F 為傅里葉變換后的非周期函數(shù)； C 為變電站測控的防誤閉鎖邏輯標(biāo)準(zhǔn)；w 為防誤閉鎖開合狀態(tài)的時域函數(shù)值。

1.3 可視化智能校驗防誤閉鎖邏輯

利用上述建立的防誤閉鎖邏輯校驗廣域模型，結(jié)合防誤閉鎖邏輯對應(yīng)的編碼進行智能校驗。

通過廣域模型的轉(zhuǎn)換，變電站測控防誤閉鎖的邏輯編碼格式如圖4所示[14]。

由圖4可知，通過廣域模型轉(zhuǎn)換后的防誤編碼邏輯編碼格式由8個部分組成。根據(jù)該編碼格式，本研究引入線性回歸方程對防誤閉鎖邏輯進行智能校驗。利用編碼廣域模型中的非周期函數(shù)，提取出當(dāng)前變電站防誤閉鎖的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換為矩陣的形式[15]

β=（β₀，β₂，…，β_n）

式中： β 為防誤閉鎖狀態(tài)矩陣， β₀ 等為矩陣中的狀態(tài)數(shù)據(jù)， n 為變電站測控中防誤閉鎖節(jié)點的數(shù)量。

建立邏輯智能校驗的線性回歸方程。

式中： S（β） 為防誤閉鎖狀態(tài)的線性回歸方程， ε 為殘差系數(shù)， H 為最小角回歸函數(shù)， x 為邏輯編碼向量。

2 實驗驗證

2.1 實驗準(zhǔn)備

設(shè)計對比實驗對本研究所提出的變電站測控防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗方法的實踐應(yīng)用可行性進行測試，并根據(jù)實驗測試結(jié)果，通過對比分析的過程分析該方法的應(yīng)用有效性。

本次實驗依托于某站點的變電站測控設(shè)施，針對其防誤閉鎖單元開展邏輯校驗測試。該變電站的接線圖以及部分主變情況如圖5所示。

由圖5可知，本次實驗所依托的變電站包含兩條主線路以及一條備用線路。在雙母線的連接中，設(shè)置有相應(yīng)的主變單元。在該變電站環(huán)境下，獲取其測控單元的防誤閉鎖邏輯。本次實驗所依托的變電站，其測控單元的防誤閉鎖由3處主線中所包含的閘刀實現(xiàn)。在對應(yīng)的主線閘刀下，分化出開關(guān)分閘以及接地閘刀分閘的防誤閉鎖，為經(jīng)典的3/2接線類型防誤閉鎖邏輯。在該基本邏輯下，本次實驗添加了相應(yīng)的合閘位置的防誤閉鎖，以及閘刀位置的線路電壓參數(shù)，以此調(diào)節(jié)邏輯校驗的實驗環(huán)境參數(shù)。

圖5變電站接線圖及部分主變 Fig.5 Substationwiringdiagramand some main transformers

2.2 防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗

采用本研究所提出的防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗方法，在實驗所依托的實驗場景中開展相應(yīng)的測試，并根據(jù)實驗結(jié)果分析本研究所提方法的實踐應(yīng)用可行性。

以變電站測控單元的基礎(chǔ)防誤閉鎖邏輯為測試環(huán)境，隨機選擇某一變電站的運行節(jié)點，對其邏輯進行校驗，得到結(jié)果如表1所示。

表1防誤閉鎖邏輯可視化智能校驗

Tab.1Visual intelligent verification of error prevention lockoutlogic

在表1中的防誤閉鎖邏輯校驗結(jié)果中，\"√\"表示防誤閉鎖的接點為接通狀態(tài)，‘ 則表示斷開狀態(tài)。根據(jù)閉鎖接點的通斷狀態(tài)，即可判斷出相應(yīng)閘刀位置的防誤閉鎖邏輯校驗結(jié)果判定結(jié)果。將校驗的結(jié)果與變電站測控的標(biāo)準(zhǔn)防誤閉鎖邏輯對比，并可視化處理后得到，在本次校驗測試中，變電站的防誤閉鎖邏輯共存在4處配置錯誤。與相應(yīng)的實際結(jié)果對比可知，該校驗結(jié)果與實際的防誤閉鎖邏輯配置正確狀態(tài)高度一致。從這一實驗結(jié)果可以初步判斷，本研究所設(shè)計的校驗方法具備一定的可行性。

2.3 不同方法結(jié)果對比

2.3.1 誤閉鎖率

誤閉鎖率是衡量在實際操作中由于邏輯錯誤導(dǎo)致的誤閉鎖事件的比例。誤閉鎖率越低，說明防誤閉鎖邏輯設(shè)計越合理，校驗的準(zhǔn)確性越高。

得到不同方法誤閉鎖率對比結(jié)果，如圖6所示。

由圖6可知，應(yīng)用本文方法進行檢驗的誤閉鎖率為 1%～6% ，波動較小，并且始終保持在 10% 以下，說明本文方法對防誤閉鎖邏輯進行校驗具有較高的準(zhǔn)確性。

2.3.2 PR曲線

通過分析PR曲線的平衡點位置判定相應(yīng)方法的校驗結(jié)果有效性。

計算選取所得的平衡點越靠近曲線的右上角，表明相應(yīng)方法的邏輯校驗結(jié)果有效性越高。不同方法邏輯校驗結(jié)果的PR曲線如圖7所示。

圖7不同方法邏輯校驗PR曲線Fig.7LogicverificationPRcurvesofdifferentmethods

由圖7可知，本研究所提方法結(jié)果的PR曲線平衡點為0.834，與其他方法相比有著較大幅度地提高。說明本文所提出的防誤閉鎖邏輯校驗方法的校驗效果更好，具有一定的適用性。

3結(jié)語

本研究面向變電站測控工作，設(shè)計一種針對防誤閉鎖邏輯的可視化智能校驗方法。并通過實驗證明，應(yīng)用本文方法對變電站測控防誤閉鎖邏輯進行檢驗的誤閉鎖率可始終保持在 10% 以下，波動較小，表現(xiàn)出的PR曲線平衡點較優(yōu)，校驗精度較高，滿足了變電站測控工作的運維管理需求。在后續(xù)的研究中，還將對更多類型的變電站測控防誤閉鎖邏輯的校驗方法開展更加深人的研究，并進行相應(yīng)的實證研究，以進一步提高防誤閉鎖邏輯校驗的普適性，保障變電站的穩(wěn)定運行。

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