智能钥匙中混合逻辑操作票的设计与实现

吴化洪 黄建林

摘 要：操作票是电网倒闸操作的重要制度，微机防误系统普通操作票模式已无法满足电网运维有序与无序操作交替混合的应用需求，本文设计了一种快速、高效、稳定地混合逻辑操作票，适用于电网运维多种应用场景对不同操作票类型的要求，兼容普通操作票模式，具有很强的通用性，应用效果良好。

关键词：智能钥匙;操作票;混合逻辑;防误

中图分类号：TM774.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0022-02

0 引言

变电站五防从简单防误闭锁装置到先进微机防误系统的发展，减轻了变电站操作与维护人员的负担，提高了变电运维部门的工作效率，有效减少了变电运维过程中误操作的发生，保障了电网的安全稳定运行。智能钥匙作为微机防误系统中的操作执行终端，是微机防误系统的重要组成部分，智能钥匙通过有线或无线方式接受来自微机防误系统的操作信息或执行指令，依据操作信息或执行指令解闭锁现场锁具，并通过有线或无线的方式回传操作记录信息至微机防误系统。智能钥匙能否按操作信息或执行指令进行准确地操作和提示，直接影响到智能钥匙的可靠性，影响到微机防误系统的稳定运行，乃至整个电力系统的安全稳定运行。

1 操作票现状

微机防误系统发展至今，操作票仍然是变电站倒闸操作的重要制度，从手工填写到电子票形式，更便于管理。随着社会经济的飞速发展，电力企业的安全生产提出了更高的防误要求，操作票形式及应用场景也有了新的需求。在电力安全生产过程中，一次设备倒闸操作必须严格按操作票的操作顺序有序执行，而各类门和二次设备的操作有时要求是无序的，还有一些特殊应用场景，比如風电场的检修作业，既要求有序操作又要求无序操作。针对这种有序无序交替操作需求，本文提出了一种混合逻辑操作票形式，兼容已有的有序操作票和无序操作票形式，同时满足有序操作序列与无序操作序列交替混合的形式。

2 混合逻辑操作票的设计与实现

2.1 混合逻辑操作票的设计

操作票以文件的形式保存在智能钥匙的Flash中，一般包括三个部分内容：操作票信息、步骤信息和显示项，其中操作票信息包括操作票唯一身份识别码、操作票类型、操作票名称等;步骤信息包括锁码、操作动作、显示文本偏移地址等;显示项用于保存字符串的集合。

为了实现有序与无序的混合，在步骤信息中增加依赖步属性，包括依赖步数量及依赖步骤号，依赖步骤数量可以是多个或为0。在操作过程中，某步骤的依赖步骤都已操作或无依赖步骤，该类步骤构成无序操作序列;如果后一步骤只有一个依赖步而且依赖前一步骤，则这前后两步是有序操作，拥有这种关系的多个步骤构成一个有序操作序列。

比如，有三个设备A、B、C，C的依赖步骤是A和B，表示只有设备A、B都已完成操作后才允许操作设备C，而设备A、B的依赖数量为0，表示它们的操作顺序是无序的，依赖步骤号用下标表示，如图1所示。

在智能钥匙硬件资源有限的情况下，如何快速、高效、稳定地实现混合逻辑操作票是本文首先要考虑的关键问题。依赖步骤号的数量没有限制，所以依赖步骤号采用动态存储方式，因此步骤信息的长度不确定，为了快速的检索操作票文件，增加一个索引表文件;为了高效的获取依赖步骤的操作状态，增加一个状态表文件;为了稳定的打开并执行操作票文件，采用单例模式管理文件指针，单例模式管理文件不仅可以达到节省资源的目的，而且可以保持文件操作的唯一性，防止多个线程要同时进行文件创建、打开、修改一个文件的操作时产生的混乱问题。

2.2 混合逻辑操作票的实现

混合逻辑操作票的具体实现包括操作初始化及操作票执行。

操作初始化包括索引表及状态表的建立。为了解决混合逻辑操作票文件检索繁琐、低效率问题，通过相同长度的数据类型保存每个操作步骤的偏移地址来创建一个索引表，在检索操作步骤信息时，先根据步骤号为下载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骤信息，具体的映射关系如图2所示。

通常情况下，操作票的实现中要判断某个步骤是否已经操作，会遍历读取整个操作日志文件，混合逻辑操作票中同样要判断依赖步的操作状态，因此也会频繁遍历整个操作日志文件，为了提高判断操作的效率，建立一个状态表，保存步骤的操作状态，以0和1表示未操作和已操作。

操作票执行分为当前步、操作步、计划步，其中，当前步是在未读码片时智能钥匙显示的步骤，如当前是无锁码的提示项，则跳转操作其它步骤后，必须要返回当前步;操作步是读码片时智能钥匙显示可操作的步骤，首先比较是否当前步已操作，再查找未操作过且依赖步骤全部已操作的步骤，且步骤号靠前的优先，接着查找已操作过依赖步骤的步骤，步骤号靠后的优先，否则，提示无对应锁码值步骤;计划步是操作完操作步后接下来要显示的步骤，若当前步没操作则显示当前步，否则如果当前步的下一步是有序操作序列，则显示下一步，再则显示未操作过且依赖项全部已操作的步骤，且靠前的步骤优先。具体的操作票执行流程如图3所示。

普通操作票模式只需通过设置依赖步骤号的方式来实现，有序操作票第一步骤的依赖项的步骤号设置为0，其余步骤的依赖项的步骤号依次为上一操作步骤号;无序操作票的所有步骤的依赖项的步骤号均为0即可。

需要说明的是，在智能钥匙有限内存资源情况下，为了提高运行效率而增加一个索引表和一个状态表，占用的部分内存资源，为节省资源而采用单例模式存储操作票文件。在运用单例模式过程中，需要防止内存泄露的问题，在打开一个文件实例后必须关闭对应的文件实例以释放相应内存。

3 混合逻辑操作票的应用

在某风电场防误应用场景，当风机处于检修状态时，才可以对低压室柜门、逻辑门、授权门进行分、合操作，而逻辑门必须在低压室柜门打开的状态下才可进行分、合操作，授权门原则上不要求必须操作。

针对上述应用场景，普通的有序或无序操作票模式无法实现，利用本文提出的混合逻辑操作票模式，可采用设置每一步的依赖步骤方式来实现逻辑门及授权门交替混合的操作票，所有逻辑门的依赖步骤为低压室柜门，而授权门的依赖步骤为零，低压室柜门与授权门无依赖步骤而构成无序操作，依赖步骤号相同的逻辑门构成无序操作，但所有的逻辑门必须在低压室柜门操作后才可以操作。某风电场混合逻辑操作票如表1所示。

本文提出的混合逻辑操作票模式完全满足该风电场的防误应用需求，实现了对风电场风机门设备的安全操作，有效防止了风机设备的误操作发生，保障了风电场供电安全，获得该风电场客户的一致认可。

国内风电设备维护技术实力相对落后、经验不足是导致风电运行不稳定、设备故障频出重要原因，同时国内风电装机数量的不断增加，运行时间的增长，未来风电设备运维任务越来越重，风电防误操作形势也越来越严峻，有必要引入微机防误管理模式，采用混合逻辑操作票模式实现风电设备的强制性闭锁管理，保障风电的安全稳定运行。

4 结语

智能钥匙作为微机防误系统的智能操作执行终端，其操作的方便、可靠与稳定直接影响到变电站操作的有效防误，严格地按操作票顺序有序执行的操作模式已不能满足业务多样性需求。混合逻辑操作票实现了操作票有序无序的交替混合执行，兼容原有的有序操作票和无序操作票，具有很强的通用性，满足多种应用场景对不同操作票类型的要求。

参考文献

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