配网综合防误闭锁系统软件的开发设计

文/陇辉

云南电网有限责任公司公司昭通供电局昭阳分局承担昭阳全区3个街道办事处、17个乡镇，89.1万人的供电服务，供电客户29.95万户，2018年完成售电量11.09亿千瓦时。

我局配电网运行方式复杂多变，系统内运行着536台公用箱变，612台电缆分支箱、376台环网柜、332.08km电缆，日常停送电操作较为频繁，虽然在网内运行的箱柜式设备本身具备一定的防误操作功能，但由于设备本身结构的差异以及人员操作疏忽等因素，在设备停送电操作过程中依然存在发生错项、漏项等误操作事故，同时目前入网运行的部分10kV开关柜等箱式设备无带电显示装置，严重威胁电网设备及人员自身安全,研究开发配网综合防误系统可以有效控制配网设备操作中存在的风险，解决工作中存在的难题。

1 配网综合防误系统软件的功能开发设计

1.1 防误操作的逻辑判断功能

根据配网的接线方式、配网中的电源点定义、配网设备状态以及当前操作的设备类型和操作的性质，首先按配网接线拓扑关系分析出影响该设备操作的电气接线图的范围；其次是根据电气接线图范围内的所有配网设备按类型、状态、电源点、电流流向等重新进行结构分析，从而判断出是否满足该操作设备进行操作的要求。如果满足则通过，形成对应的指令票或操作票；否则，提示错误信息，拒绝该步模拟通过。

对于某些特殊设备或某些特殊的操作，系统仍然支持按设备编号进行编写的逻辑公式的防误操作条件，该方式可与拓扑分析进行配合使用，满足整个配网防误操作的所有需求。

1.2 防误闭锁功能

当配网操作人员在系统模拟界面上对操作票模拟并通过防误判断后，可以通过无线传设备将操作票内容发送到电脑钥匙当中，系统配合电脑钥匙和闭锁锁具，可以实现对配网系统的防误闭锁功能。此时，电脑钥匙将按照模拟预演的顺序逐条将操作内容显示出来，操作人员可以手持电脑钥匙，到现场按照电脑钥匙的提示，对设备进行逐步的解锁操作。本系统还可以根据现场的具体情况采用多种闭锁方案，例如：强制闭锁、位置检测闭锁、提示性闭锁、监控系统闭锁等。

1.3 图形模拟开票功能

通过在接线图上操作的方法来生成操作票，在整个开票过程中可自动或手工插入提示性操作，该方法将“模拟”与开票融为一体，是一种简单实用的开票方法。可开出各种操作票：包括一次/二次设备在内的倒闸操作票、调度指令票、电气运行操作票等。

1.4 调用历史操作票功能

系统可以保存并调用历史操作票，使得供电局操作人员能够更为便利的生成操作票。

1.5 操作票管理功能

软件具备操作票显示功能、审查功能、存取广播、分类功能、查询统计功能、自动编号及自定义打印功能。

1.6 流程管理功能

软件根据调度、专责、值班室正班、副班等不同工作人员的工作职责及权限，定义操作票管理流程，明确各个职责角色的处理权限。从而使得实现操作票的归档、执行、审查、监护、等流转过程的严格控制，对与违反流程的操作给予告警提示。

1.7 培训功能

调度和操作人员可用鼠标在主接线图上选择合适的开关、刀闸、地刀和保护的状态，当符合电力操作防误规则要求则显示正确的操作票步骤，否则给出不符合电力操作防误规则的原因。

1.8 多层次、多任务并行操作功能

软件既可以作为配网调度人员开调度操作票，又可以作为配网操作人员开操作票及防误操作使用，还能满足现场检修人员的检修要求。

系统采用多层次设计：包含配网电网网络中所有的电网接线图，支持架空线路、电缆线路、开闭所、环网柜、配电房、电缆分支箱等图形管理或分层管理及相互闭锁操作。在一机多图和各层次的各接线图间可任意切换，方便显示和操作。

支持多任务并行操作：当多条线路需同时操作时，操作人员可在计算机上同时开多个任务的操作票，分别传给多个操作队进行并行操作。

1.9 系统维护功能

系统具备专业的电力系统矢量图形软件，可以简单快捷的绘制各种电气接线图。

接线图上的各种电气元件通过“热点”和“连接线”建立连接关系，绘图过程中“热点”具有自动吸靠功能，不会因为需要建立连接关系而增加额外的工作量。图形绘制完成后，可以直接由图形数据自动生成拓朴数据，实现了电气拓朴的零维护。

大部分功能都通过拓朴分析的算法实现，主要的逻辑规则和计算公式都预存入系统规则库，或者直接固化到程序中，无需外界录入任何数据。因此，只要接线图绘制好，其它的维护工作量就很小。

系统内部进行数据分层，支持架空线路、电缆线路、开闭所、环网柜、配电房、电缆分支箱等各种一次电气图的管理和分层处理，并把二次设备另行处理，从而降低单幅图录入的复杂度。

鉴于系统维护的大部分工作都集中在图形维护上，系统把其他类型的数据维护剥离出来，分散到系统运行过程中去进行维护。图形维护完毕系统就能够运行起来，不但减少了系统运行需要录入的初始数据量，而且为系统的运行和日常变更提供了更大的灵活性。

1.10 轨迹追溯功能

系统具有轨迹追溯功能，在使用过系统主机能够对轨迹操作进行完整的记录，便于追忆分析，事故分析等工作。

1.11 配电网工况的监视及运行管理

（1）系统可查看电源点、负荷连接、带电区域、接地保护区域等。

（2）系统的设备状态对位主要采用在线对位、记忆对位和手工设置方式三中方式进行。系统可与上级调度或配网自动化系统进行数据交换，实时取得设备状态。

（3）如有无法实时采集的设备状态，则可按操作票执行信息，运用电脑钥匙回传，设备状态自动记忆对位方式。

（4）配网防误管理系统可对配网运行状态进行实时管理，可进行设备模糊查 询，可对设备、操作信息、用户信息、操作票等进行综合性管理。

（5）系统支持双显示器，动态显示不同的图形窗口，可自动或手工切换，各接线图之间采用动态连接，方便相互之间切换。提高了人机交互界面的可用性及方便性。

（6）图形直接切换，包括按图形条目、图形索引、负荷连接进行切换。

1.12 辅助功能

（1）在配置了语音功能软件和硬件后，系统可以操作过程中出线的误操作给出语音提示。

（2）网上浏览Web服务功能

（3）带电区域的自动分析和着色功能

1.13 绘图工具的设计功能

针对配网中接线图复杂、变化快、不易管理和维护、调试工作量巨大、设备数量众多、防误逻辑复杂的技术难点，系统提出基于配电网网络拓扑分析的防误及运行管理技术，用于解决传统需要大量录入逻辑公式的问题。

拓扑连接关系是指电气设备之间通过绘图而形成的网状相关关系，所有的防误及运行管理功能都基于图形的拓扑分析及管理，可将系统调试和维护工作量降低到最小。

1.13.1 在同一幅图上构建电气拓扑的方法

在一幅电气图上构建电气拓扑主要需要解决两个问题：一是识别哪些图形需要参与拓扑，哪些图形不用参与拓扑；二是针对参与拓扑的图形，需要识别图形间是否发生连接，以及连接的顺序与相互关系。

为了解决第一个问题，把图形进行分类处理，用以确定图形是否参与拓扑；为了解决第二个问题，引入热点和辅助线的概念。

热点：起连接作用。在组合图元时，在可能连接的地方加入热点，组合图元就可以与辅助线连接，或者与其它组合图元的热点连接。热点具有“吸靠”功能。当绘制电气接线图时，只有两个图形的热点相连，才视为两个图形存在电气拓扑连接关系；否则，即时两个图形紧靠甚至重叠，都不视为发生电气连接。

辅助线：用于连接设备或带热点图元的线条。辅助线的两个端点可以视为两个特殊的热点（要求：在自动拓扑模式中必须使用辅助线来连接设备而不能使用普通线条）。具体地，绘制电气接线图时，把图形分为以下几类进行处理：

（1）连接图形。

专门用于建立拓扑连接关系的图形：热点、辅助线。

热点：起连接作用。在组合图元时，在可能连接的地方加入热点，组合图元就可以与辅助线连接，或者与其它组合图元的热点连接。热点具有“吸靠”功能。

辅助线：用于连接设备。（要求：在自动拓扑模式中必须使用辅助线来连接设备而不能使用普通线条）

（2）组合图元。

接线图上的有一个或多个基本图形所构成的一个整体，在图形编辑过程中，只能对图元这个整体进行编辑，不能对其中的一部分进行编辑。如果需要对图元进行部分编辑，必须分解图元。

在自动拓扑模式中必须使用加热点的图元绘图，参与电气拓扑的构建。

（3）设备。

有一个或多个状态并且可以在多个状态中相互转换的可操作单位，系统中可支持的设备以及各个设备所有的状态可以在系统主程序中设置。在自动拓扑模式中必须使用加热点的设备绘图，参与电气拓扑的构建。

（4）静态标签。

接线图上起描述作用的一段文字，例如设备编号、线路名称等，可以根据需要自由设置静态标签的字体、颜色和尺寸等。

静态标签不参与拓扑。

（5）遥测显示。

接线图上用来显示来自监控或RTU的遥测量的标签，它跟静态标签十分相似，所不同的是它显示的内容是随时变化的而不是象静态标签那样是固定不变的。 遥测显示不参与拓扑。

1.13.2 在多幅图间构建电气拓扑的方法：

在配网系统中，有很多设备不画在同一幅图上，但是彼此间存在电气拓扑关系的情况。比如某个开闭所独立画了一幅接线图，架空线路画在另外一幅图上，但是开闭所的出线开关给架空线路供电。

为了形象描述这样一种跨图的电气连接关系，引入一种特殊的箭头符号（暂时命名为负荷）来表示供电方向：在开闭所的出线处画一个负荷箭头，在对应的架空线接线图上也画一个负荷箭头；系统通过负荷箭头的名字确定幅图之间存在连接关系，名字相同的负荷箭头视为直接连接。

1.14 实际运用情况

本文介绍的软件通过配合的一次设备智能锁具共同使用，实现了试点配网项目的强制闭锁，只有在本系统中模拟通过后再以正确顺序进行的操作方可解锁操作，从而实现防误操作功能，例如防止误拉合断路器、防止误入带电间隔、防止带负荷拉隔离开关、防止带电挂地线或合接地刀闸、防止带地线（接地刀闸）合隔离开关等功能。

运用“配网综合防误系统”之后，图形格式可与GIS共享，维护人员只需在一端维护即可，有效解决了多套系统多套图形格式的难题，大大减轻了维护人员的负担。其次是解决了操作追溯中需要翻阅大量的归档纸张票，费时又费力，结果不准确，造成事故责任理不清，原因查不明的情况，不利于工作的开展的问题。

2 结束语

配网防误系统基本防误原理是自动拓扑分析防误为主，设备逻辑公式防误为辅，两种防误规则相配合，满足配网防误的特殊要求。配网防误系统重点突出了地刀的强制强制验电闭锁，完善了闭锁内容。本软件的运用能够减少配网操作前人员的模拟操作，减少了人员的工作量，实现强制闭锁和现场操作的强制约束，从技术上保证了配网工作的规范性，提高了工作效率，保证了人员的安全，避免了误操作的可能。