电气自动化解决方案 智能变电站防误解决方案 智能变电站分为站控层、间隔层和过程层三层架构，它基于 IEC61850 标准，以一次设备智能化、二次设备网络化、信息共享标准化为特点，综合高级 应用功能，逐渐在电力系统得到推广和应用。目前，部分智能变电站仍沿用了传 统变电站的防误闭锁方案， 在防误闭锁全面性和强制性方面存在不完善之处。本 方案在三层构架上为智能变电站提供完整的防误闭锁解决方案， 完成变电站内各 种操作的防误闭锁，实现智能变电站自动化系统防误闭锁的强制性和全面性要 求。系统结构 系统整体结构划分为三层： ■ 站控层由防误主机和电脑钥匙组成，实现站控层全站性防误； ■ 间隔层由基于 IEC61850 标准设计的智能防误装置组成，能够对防误主机和 监控系统提供设备操作的所有防误功能，包括程序化操作的防误功能，并预留集 控防误和防误延伸产品接口。 ■ 过程层由基于 GOOSE 通信的智能闭锁单元和传统锁具来实现过程层 防误，能够满足远方操作和就地操作的所有防误要求。 系统功能 ◇ 全面性的智能变电站防误闭锁 防误系统按 IEC61850 标准体系进行构建，在站控层、间隔层和过程层均具 有完善的防误技术措施，使防误操作能够全面覆盖到变电站运行、操作、检修等 各种操作方式下任一地点、任一设备的设备操作。 系统还兼容配套防误产品， 例如地线管理器、 无线地线、 高压带电显示闭锁装置、 钥匙管理机等。另外，智能变电站防误系统还可以接入到集控站，实现智能变电 站微机保护的集控防误。 ◇ 强制性的智能变电站防误闭锁 为防止过程层网络 GOOSE 报文错误或监控系统未经防误系统解锁直接操 作智能电动开关设备而可能导致的误操作， 在过程层上设置支持 GOOSE 服务的智 能闭锁单元， 实现防误闭锁的强制性要求。智能闭锁单元通过将常开接点串接于 一次设备遥控跳合闸回路来实现强制闭锁， 该单元只有在接收到智能防误装置的 允许解锁 GOOSE 消息，才驱动常开接点闭合，解锁相关设备。智能闭锁单元也支 持就地操作时使用电脑钥匙对其进行解闭锁操作。 另外对电动设备的就地操作机构、汇控柜以及临时接地线、网（柜）门等不能进 行电动操作的设备，加装机械和电气锁具，通过电脑钥匙对其进行解闭锁操作。 ◇ 支持程序化操作的防误闭锁功能 对于变电站内程序化操作或远方调控中心程序化操作， 本系统都能够实现 防误判断和强制闭锁， 能够使程序化操作在安全、 可靠的基础上高效执行。 同时， 系统对整个操作过程进行实时监控，如果操作过程中出现事故或异常，操作自动 停止，由运行人员干预处理。 ◇ 防误系统和其它系统之间信息共享和交互 防误装置和其它自动化系统或设备之间采用 IEC61850 标准进行信息交互， 间隔层智能微机五防防误装置从监控系统获得全站 SCD 文件， 通过 MMS 服务直接 从测控装置或监控主机获取五防逻辑需要的实遥信、 遥测数据， 并通过 IEC61850 标准和站控层防误主机及过程层智能闭锁单元共享相关信息；另外，间隔层智能 防误装置通过 MMS 服务为监控系统提供网门、 地线等手动设备的虚遥信信息及设 备的解闭锁信息。 ◇ 常规防误功能 能对断路器、 隔离开关、 接地刀闸、 临时接地线、 网门等各种设备实现强制闭锁， 不仅能满足基本的“五防”闭锁功能，还可以实现旁路母线充电，代路操作，倒 母线操作，线路侧验电等复杂的闭锁功能。 方案特点 ◇ 站控层、间隔层、过程层都具有完善的防误功能，能在其它层部件退出情况 下独立实现本层的防误闭锁。 ◇ ◇ ◇ ◇ ◇ ◇ ◇ 可将遥信、遥测量作为五防逻辑判断条件。 具有 61850 标准的 MMS 协议通信； 能不依赖监控后台直接从测控装置获取相关遥信数据； 具有 61850 标准的 goose 协议通信； 具有 61850 标准的 SNTP 时钟同步。 完善的日志功能，能够记录每一次操作的解闭锁信息，方便用户追忆查询； 支持 GPS 软硬件对时，实现厂站防误装置的时钟同步； 调控一体化防误解决方案 随着自动化技术的发展，电力系统的运行方式也发生了变化，如国网公司正 在推行的“大运行”“大检修”模式，南网也在推行“大集控”模式，其本质就 是 “调控一体化”。新模式所带来的倒闸操作方式发生了新的变化，研究适应 这种变化下的防误问题， 并提出针对性的防误技术措施， 将会有效防控安全风险， 确保国网“三集五大”体系和南网“大集控”管理模式的安全平稳实施， 具有非 常重要的现实意义。 在新模式下，调控合一的操作内容主要是断路器，发电机保护的单一操作，其余 倒闸操作任务是由现场运维人员或检修人员进行， 因此必须面对调度遥控和现场 运维或检修人员两种方式并存操作的防误技术问题。 目前受控站的防误系统已无 法满足“大运行”、“大检修”要求，存在调控中心信息不全、站间防误闭锁缺 乏技术措施、遥控操作防误功能不完善、运维人员防误技术措施缺失等问题。 本方案按照客户端/服务器结构的方式考虑，采用调控中心、运维所和受控站的 三层防误闭锁构架，将各站的信息统一管理并实现了网络化的防误，从设备操作 过程全程防误的角度出发， 解决了调控中心层、 运维所层、 受控站层的防误闭锁。 本方案的网络化防误完全适应“调控一体化”运行模式的特点， 实现了防误闭锁 的全面性和强制性。系统结构 ■ 系统按照客户端/服务器结构的方式考虑，采用调控中心、运维所和受控站 的三层防误闭锁构架。 ■ 调控中心配备 2 台专用服务器（互为备用），放置在电业局（公司）的标准 化计算机机房，并采用集中组屏模式，包含机架式液晶、KVM、防火墙、交换机 等设备。 ■ 根据调控中心的办公席位和运维所现场实际情况，配置防误工作站（计算 机），在运维所增加防误适配器和电脑钥匙。 ■ 受控站在保留原先防误系统和锁具的基础上，增设地线管理装置、遥控闭锁 装置、验电防误一体化锁具，以及微功耗无线实时网络，实现不同层次的集控防 误功能。 系统功能 ◇ 数据集中管理 防误服务器对所有数据进行集中管理、统计、查询，为所有受控站提供五防功能 服务。可实现集中控制、统一管理、统一维护、统一检修。 ◇ 多层次的全面防误闭锁 从设备操作全程防误的角度出发，实现了调控层、站控层、间隔层、过程层的防 误闭锁。 ◇ 遥控操作强制闭锁 调控中心、 受控站水电站监控系统的遥控操作不仅具有通信软闭锁， 还具有遥控 控制回路硬结点闭锁功能，硬结点闭锁功能杜绝了软硬件故障和各种干扰发生 时，出现在后台或调度无任何操作指令情况下，设备误动造成的严重后果。 ◇ 实时监控倒闸操作全过程 整个操作过程自动根据模拟操作票的顺序进行， 防误系统通过无线电脑钥匙控制 现场锁具的解/闭锁，被操作设备的状态和锁具状态经采集后，通过无线网络反 馈给受控站防误系统，再上送给调控中心，实现集控站微机防误系统实时监测倒 闸操作全过程。 ◇ 操作权管理 对于任何设备，在任意时刻，确保只有唯一的人员可以取得该设备操作权。 ◇ 网络拓扑防误功能 基于系统拓扑的五防逻辑判断不仅可以实现开关、 刀闸和接地刀闸操作的基本五 防外，还支持一些特殊的防误逻辑，如甩负荷，合环/解环，倒母，旁代等复杂 操作方式的判断，使防误功能更加全面。 ◇ 站间联络线闭锁功能 可实现完善的站与站之间联络线上设备的闭锁， 防止两个有联络设备的站之间操 作时， 出现本侧有负荷对侧挂接接地线/合接地刀、本侧有接地线/地刀对侧合刀 闸等恶性事故的发生。 ◇ 接地线状态实时采集 借助于受控站的无线网络，可实现接地线挂接、拆除状态的实时采集。 ◇ 遥视联动 调控中心防误系统增加与视频系统的联动功能后,不仅可以对受控站设备进行逐 项巡视，模拟前验证设备状态，操作过程中自动跟踪并查看设备是否操作到位。 ◇ 不同厂家防误系统互连 国内主流五防厂家的防误系统可以实现互连互通。 方案特点 ◇ 经济型 调控中心的防误服务器，以及调控中心与各级防误层通信网络建成后，满足要求 的受控站可按区域依次接入，性价比高。 ◇ 实用性 系统增加了一个用于完成防误功能的核心设备—防误服务器， 该服务器集中管理 所有站的数据,为所有站提供五防功能服务。可实现各站状态同步、遥控操作闭 锁、站间闭锁、唯一操作权、数据唯一性等功能。 ◇ 安全性 防误服务器本身融合了‘权限管理、 唯一操作权管理、 模拟预演、 实时逻辑判断、 闭锁元件’五个方面，完整地实现了对设备操作的防误功能。 ◇ 可靠性 具备双机互备冗余功能，当其中一台主机故障时，备份主机自动切换，保证操作 正常进行，提高了系统的可靠性。 ◇ 易维护性 系统调试、维护、升级方便，数据维护既可在调控中心进行，又可在五防工作站 或受控站进行，维护完成后数据自动同步。系统可以灵活配置，整个系统可以规 划为一级、二级、三级、四级结构等。 常规变电站防误解决方案 本方案提供了一种实时化的、全面的变电站微机防误解决方案，引入了 UT －Net 微功耗无线网络、地线实时检测跟踪、强制验电闭锁、压板状态采集与防 误等先进技术，可实现倒闸操作全过程实时监控、防误逻辑实时判断、设备状态 实时对位、就地/远方操作强制闭锁、双网络多模式操作等。系统解决了离线式 防误系统的操作信息交互脱节、闭锁手段不完善、操作实时性无法保证等问题， 是全面保证操作安全性、正确性、可靠性、实时性的技术手段。系统结构 统从结构上分为站控层、间隔层、过程层三层： 系 ■ 站控层由防误主机构成，完成操作票的模拟、防误逻辑的判断、实时状态的 采集等功能，可选用计算机或模拟屏。 ■ 间隔层由地线管理器、遥控闭锁控制器、网络控制器、无线路由器及无线电 脑钥匙组成。完成对临时接地线、遥控闭锁继电器的解闭锁控制，及无线网络的 通讯、解闭锁控制等功能。 ■ 过程层由地线检测机构、无线地线、遥控闭锁继电器、高压带电闭锁装置及 其他锁具附件组成，完成对临时接地线的闭锁、无线地线的状态实时采集、电动 设备的强制闭锁、接地操作的强制验电及一次设备的就地操作强制闭锁。 系统使用性能可靠的无线网络通信，通过无线网络主站、无线基站、无线电脑钥 匙，在变电站内搭建了一个实时在线网络防误系统。 系统功能 ◇ 强制性防误闭锁 针对不同设备（断路器、隔离开关、接地刀闸、网柜门、二次压板、临时接地线 等）和不同操作方式（远方操作、就地操作、接地操作、验电操作等），采用不 同的闭锁手段进行强制性防误闭锁。 ◇ 防误逻辑实时判断 在操作任务进行时，防误主机可根据设备位置状态的变化，实时对当前操作进行 防误逻辑判断， 确定操作是否继续或中止，利用无线网络实时控制电脑钥匙的操 作。 ◇ 操作过程实时监控 被操作设备的状态和锁具状态经采集后，通过无线网络反馈给防误主机，并实时 显示在防误主机的操作界面上。 在检测到当前操作的设备状态正确变位后才开放 下一步的操作，有效防止操作中走“空程序”等问题。 ◇ 设备状态实时对位 电脑钥匙可将现场设备状态位置（包括网/柜门、临时接地线）通过 UT-NET 无线 网络准确定时的上传给防误主机， 实现自动实时保证防误主机显示的设备状态与 现场的设备状态一致。无需人工设置设备状态。 ◇ 地线实时状态检测及防误 防误主机与地线管理系统连接， 实现接地线状态实时跟踪，从技术措施上解决了 临时接地线容易出现的错挂、错拆、漏挂、漏拆等问题，地线实时状态参与五防 判断，达到地线操作实时防误的功能。 ◇ 强制验电闭锁 方案中的高压带电显示闭锁装置具有无源带电显示、电脑钥匙闭锁接口等功能， 可实施强制验电闭锁，以防止带电挂接地线等误操作。 ◇ 压板状态采集与防误 防误主机可采集二次硬压板的实时投退状态，将二次压板的操作加入操作票，防 止漏投、漏退、误投、误退的误操作发生。 ◇ 与视频系统接口 系统可与视频系统软件接口， 实现模拟操作、 倒闸操作、 告警时的视频联动功能。 配网综合防误解决方案 因为配网地域性分布的原因，配网中众多现场作业工作是集中管理的，例如 巡检、操作、应急抢修、设备台帐管理等。涉及到的部门、人员也比较多，部门 及人员之间的协同工作内容也比较多，操作范围大、时间长、任务多、人员多、 班组多，走错间隔、发生错项/漏项操作事故的可能性非常高，容易出现误操作。 本方案将计算机软件技术、无线通讯技术、图形网络拓扑分析、防误闭锁技术结 合在一起，为调度（运行）人员提供了一个集调度、运行防误、配网运行管理、 工作流程管理、仿真培训、操作票管理、强制五防闭锁于一体的防误系统。本方 案实现了对配电系统的运行管理，可以最大限度减少误调度、误操作产生的可能 性。系统结构 方案由服务器、客户端、移动操作终端、通讯装置及闭锁锁具构成。防误主机显 示配网全部配网线路的信息，包括电缆、刀闸、开关、保险、环网柜、电缆分支 箱、架空线路等全部配网运行设备的接线图，当运行（调度）人员在防误主机上 通过配网系统接线图进行模拟操作时，防误主机使用拓扑分析，根据当前设备状 态现状、 电源点的流向因素等对模拟预演操作进行综合逻辑判断。模拟预演结束 后生成正确的操作票，并将操作票通过红外、无线的方式传输给电脑钥匙，现场 操作人员按电脑钥匙显示的提示，对设备进行相应操作，并将操作的结果实时回 传至防误主机。 操作票传输方式 电脑钥匙是保证现场正确操作的设备之一，是连接防误主机和闭锁锁具的桥梁。 电脑钥匙与防误主机的通讯方式有两种：红外和无线方式。 ■ 红外方式依赖固定的红外数据传输设备，优点是通讯稳定、配置简单，缺点 是只能在固定的位置与防误主机进行数据交换； ■ 无线方式依赖民用通讯技术，优点是方便灵活，没有固定位置限制，可以实 时与防误主机进行数据交换， 缺点是受无线信号的影响比较大。通过无线方式可 以在现场进行实时接票、回传，可以实时将现场操作信息，设备操作情况、变位 信息回传给系统，调度人员或监控人员可以对现场的操作信息进行实时监控了 解。在无线信号不是很稳定的时间段，红外方式能够及时保证操作的顺利进 行； 系统功能 ◇ 操作防误规则判断功能 调度员或是操作人员在防误主机的图形界面上点击设备（开关和刀闸）进行模拟 操作， 系统进行防误检查， 如果违反电力操作防误规则， 系统会禁止操作该设备， 以文字和声音两种形式提示用户，并锁住当前点取的操作对象，使操作无效。错 误信息定位到元件级；如果正确，则生成相应的操作步骤。 ◇ 合环、并环操作提示 在合断路器时，判断该操作是否会引起合环或并列的情况出现，如果出现，则给 出提示，在检查潮流和负荷的情况后，由操作人员决定是否继续进行该操作。 ◇ 并列、解列操作提示 拉断路器时，判断该操作是否会引起断环或解列的情况出现，如果出现，则给出 提示，在检查潮流和负荷的情况后，由操作人员决定是否继续进行该操作。 ◇ 自动危险点分析 建立设备单元的危险源数据库， 将存在隐患的设备及可能出现的人身风险输入数 据库中，在开操作票时，根据操作项目、操作任务或手工输入等方式自动生成本 次操作的危险点分析与预控措施， 在开票完成后可以同时打印出与操作相关的危 险点分析与预控措施控制卡， 在现场操作时，对涉及到人身危险的操作细节给出 语音提醒，保证现场操作的正确性和安全性。 ◇ 拓扑带电着色 用不同颜色对有电、无电、地线保护的区域、设备进行显示。 ◇ 配网临时接地线管理 配电工作人员在现场作业时， 部分工作需要装设临时接地线以保证工作人员的人 身安全，临时接地线的使用存在漏挂、错挂、漏拆和错拆等管理危险，稍有不注 意就会发生事故， 通过防误闭锁系统对临时接地线的使用进行强制闭锁管理，能 够有效地防止临时接地线的漏拆和错拆事故。 ◇ 配网系统工况的监视及运行管理 实现对整个配电系统运行工况的监视功能，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。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（含变电站的电源侧开关状态和潮流信息）进行对位（实遥信）。 配网内无法实时采集的设备状态，可根据操作票执行信息，采用电脑钥匙回传， 设备状态自动记忆对位方式（虚遥信）。 ◇ 仿真培训功能 培训练习是系统的图形和推理方面的基本功能。 建立一个调度员进行模拟操作的 界面，再进行一些比较和画面的模拟，从而实现培训调度员开票的功能。使调度 /运行人员对系统结构更加熟悉，加深对运行调度规则的认识。 ◇ 停电用户统计 可显示停电用户的信息，包括容量、电话号码等内容。 方案特点 ◇ 全方位防误 将配网调度、运行、线路抢修班组全部纳入到整个防误系统中，从配网电气操作 的各个环节入手，实现全方位防误。 ◇ 网络化防误 提出“网络化防误”，将开闭所、架空线路、环网柜、分支箱等全部纳入整个防 误系统中，实现基于配电网网络的完整防误操作解决方案。 ◇ 强制性闭锁 通过接线图网络拓扑分析及逻辑编程功能， 可以实现对配网系统内所有设备的操 作防误判断，配合电脑钥匙和闭锁锁具，实现强制性的防误闭锁。 ◇ 数据共享及交换 与配网自动化进行实时数据交换， 或通过无线通信网络可以实现移动电脑钥匙与 主系统之间的数据实时交换。 厂站综合自动化解决方案 本方案为 110kV 及以下变电站提供了完整的综合自动化解决方案，它采用一 体化设计思想，集监视、控制、继电保护、微机防误、视频监视等功能于一体。 系统方案可运行在 windows、linux、unix 等操作系统平台上，且配置灵活、功 能完善、可靠性好，本方案由 UT-3300 监控系统软件、UT-800 系列保护测控装 置、UT-5316 通信管理机、JOYO-B 系列防误系统、JOYO-YS 视频监控系统等产品 构成。系统结构 硬件配置 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 系统配置及功能 UT-5316 通信管理机 UT-800 系列保护测控装置 UT-00/20 系列分布式数据采集控制单元 综合防误操作系统 UT-0301 系列遥控闭锁装置 GPS 卫星时钟 变电站巡视设备 ☆ 变电站视频监控设备 软件配置 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 1) UT-3300 变电站监控系统软件 UT-ZJXT 操作票专家系统 UT-GZPi 工作票管理系统 UTXS-3 变电站巡视软件 UTRVS 变电站视频监控软件 变电站监控功能 系统功能 后台机带防误判断的设备操作，运行参数监视、越限报警和故障闪光报警，事件 顺序记录和事故追忆，电压无功自动控制，小电流接地选线，电气设备操作过程 视频图像自动跟踪，在线计算及制表打印，时钟同步，画面生成及显示，系统自 诊断及恢复功能。 2) 保护测控功能 可实现变压器主保护、后备保护、非电量保护、电量和温度测量、断路器和刀闸 控制、 有载调压、 故障录波等功能。 对于进出线以及分段开关可实现保护、 测量、 控制、故障录波和备用电源自投等功能。 3) 微机五防功能 强制性五防闭锁，设备状态在线对位和记忆对位，仿真模拟预演，多任务并行操 作，多种方式开票和操作票管理。 4) 接口通信功能 各级调度通信，各类微机综合保护测控装置及自动装置、测控设备接口通信，其 它智能设备通信接口，DCS、MIS 接口通信，遥控闭锁、五防闭锁装置、遥视设 备接口通信，支持多规约、多网络、多接口通信，支持 IEC61850 协议标准。 方 案特点 ☆ 整体解决方案，监控+保护+五防+遥视+安防功能一体化。 ☆ 高性能的保护测控装置， 多 CPU 结构、 分布式、 标准化设计、 功能组合灵活、 扩展能力强，具有丰富通信接口，运行稳定可靠。 ☆ 可运行在 windows、linux、unix 等操作系统平台上，配置灵活、功能完善、 具备可靠的自动化监控软件。 ☆ 功能强大的通信管理机，采用双主机电源冗余，组件模块化设计，可带电插 拔，支持多规约、对网络、多串口。 ☆ 系统支持 IEC61850 协议标准。
