安防之家讯：〔摘要〕介绍了220kV兴义变电站微机“五防”系统的改造思路，阐述了模拟屏单片机“五防”程
序改造原则及其基本设计思想、操作票专家系统的移植闭锁程序、操作电源投退功能等改造内容。经改造完全满足220kV兴义变电站现有设备的要求。

〔要害词〕变电站；五防系统；模拟屏；操作票；改造

近几年来，由于负荷迅速增长，电网发展迅猛，220kV兴义变电站新增加许多出线间隔，使原来厂家设置的旁路代路闭锁部分失效。且由于加入的指令太多，导致电脑软件执行指令的能力达到极限，程序在一些特定的条件下会出现死循环和不定期的系统崩溃。因此，对兴义变“五防”系统进行改造已刻不容缓。



1改造思路



对兴义变电站“五防”系统进行改造，首先要解决原旁代闭锁程序引起的死循环问题，其次要解决DOS版本操作票专家系统对复杂操作步骤不支持、对超长术语不兼容等数据库问题。要利用DOS操作系统实现在Windows环境下才具备的功能，满足南方电网公司新操作票标准的要求，就必须设计新的防误闭锁程序，重新设计与DOS环境不冲突的数据库，并且所编写的新程序不能造成基本“五防”闭锁功能丧失。要达到两者的完美结合，才能使设计出的软件具有所要求的功能，由此带动其它问题的解决。

因此，改造分为模拟屏单片机“五防”程序改造和操作票专家系统改造。



2模拟屏单片机“五防”程序改造



2.1概述

模拟屏单片机储存有全部的“五防”闭锁程序，是“五防”的核心设备，也是此次攻关的重点。

模拟屏单片机实时与现场设备位置接点实遥信，确保与现场设备状态完全一致；并且，通过电缆与操作票专家系统通讯，把正确的“五防”信息传给操作票专家系统，保证开票的正确性。

模拟屏专业单片机具有抗干扰能力强、运行速度快、病毒无法侵入等特点。

2.2提出“五防”程序“三加一”原则，成功解决旁路代路闭锁难题

改造前，该模拟屏“五防”旁路闭锁等复杂功能丧失，仅保持基本“五防”功能，新增间隔设备编号被程序锁死，更改与现场对应的编号程序出错。经认真思考实现旁代闭锁的方法，多次测试实验，找出了解决办法，提出了旁代闭锁的新理论，旁代路过程要考虑“三加一”关系。而编出的程序要让早期的DOS环境系统正确识别，还要对停、送电全过程都能闭锁，而且要囊括旁代路时所有可能产生的运行方式变化。

2.3程序设计基本思想

如图1所示，以220kV旁路270开关代201开关操作为例，要保证旁路代路，防止漏合旁路刀闸2017和旁路开关270，要求270，2707，2017三者必须同时在合上位置(2701，2702可不考虑，这样既满足闭锁条件，又使程序简化，执行速度更快)，三者有其一不满足，则201开关不答应断开。

假如用数学公式来表达，就是201拉开的条件必须满足：270=1，2707=1，2017=1(“1”代表合上，“0”代表断开，“，”代表“与”的关系)。

假如将上述思想变为电脑程序，则在程序上必须解决一个异乎平常的难题，就是假如旁路270在代其它间隔时，201开关将不能断开，因为程序会误认为漏合了2017刀闸，这样的闭锁就不合理。

经过反复深入思考，可以把旁母上所有旁路刀闸都考虑进去，201开关拉开的数学表达式改为：270=1，2707=1(2017=1 2027=1 2037=1 2047=1 2057=1 2067=1 2077=1 2097=1 2117=1 2127=1)。

优先识别一个逻辑关系：所有的旁路刀闸之间的关系是“或”，而它们与旁路开关270及2707刀闸的逻辑条件是“与”；假如从数学逻辑来讲，就是一个“充分”、“必要”条件关系的体现。

但是，假如旁路刀闸、开关都在断开位置，“五防”程序将会出现不答应拉201开关的尴尬局面，或者继保人员做传动实验，上面的程序也将不答应拉201开关。那么，将两种非凡的情况用“或”的方式，作为必要条件引入设计理念，旁路270及所有旁母上的7刀断开时，可以满足“拉”的条件。

另外，在母线侧2把刀闸在分闸位置时，也可以满足拉开201空开关的条件：270=0，2017=0，2027=0，2097=0，2077=0，2117=0，2127=0 2011=0，2012=0。

因而，完整的逻辑条件是“三加一”：

270=1，2707=1(2017=1 2027=1 2097=1 2077=1 2117=1 2127=1) 270=0，2017=0，2027=0，2097=0，2077=0，2117=0，2127=0 2011=0，2012=0。

其含义是：201开关拉开的条件，体现在“三加一”理论上，就是必须满足以下3种状态条件：

(1)旁路2017刀闸、2707刀闸、270开关同时合上时(代路状态)；

(2)旁路2017刀闸、2707刀闸、270开关同时断开时(非代路)；

(3)母线侧刀闸1，2断开时(空开关)。

三者条件任一满足，方能答应断开201开关。

其中，其它间隔旁路刀闸(如2027、2077……)“或”( )的关系，既防止了旁路270开关代其它线路运行时，程序不答应拉201开关，又实现了全部设备的相互闭锁；这样的设计同时满足闭锁不丧失和所有可能出现的运行方式。

而根据这一设计思想，采取精简源程序、用非凡符号把源程序分开等方法，把程序输入电脑，成功地解决了DOS系统不识别的问题，而且指令执行速度得以加快。

把新编的闭锁程序固化到模拟屏的工控机FLASH存贮器中，解决了旁路闭锁问题，其它相应的设备编号不对应问题也随后得到解决。通过模拟屏设备矩阵重新输入，新增加的132，133，134，202，209等出线间隔编号也与现场一一对应，电脑钥匙自学新程序成功。整个模拟屏工控微机运行后没有发错误报警，“五防”闭锁功能正确完整。



3操作票专家系统改造



3.1概述

操作票专家系统是发电厂和变电站开出倒闸操作票的智能处理系统，它根据电力系统对倒闸操作的“五防”要求，以及设备的当前状态开出完全实用的包括二次的倒闸操作票。该系统能对各种系统方式改变按照规则进行判定、推理，以确保倒闸操作票的正确无误。

本次系统改造的内容包括移植新“五防”闭锁程序(含全站旁路闭锁)、扩充DOS系统不能增加的刀闸电源投退功能、支持超长文件名、支持复杂操作的自动检查项等，并且解决了多数厂家“五防”系统不具备的一次与二次相互闭锁的问题，保障了倒闸操作的正确性。

3.2全新移植旁路闭锁程序

“五防”程序闭锁问题的成功解决，为操作票专家系统的重新设计开发奠定了基础，新编写的“五防”闭锁移植到操作票专家系统，使2套系统合二为一，具备了功能完全一样的“五防”闭锁，给安全多加了一重保障。

3.3新增一次与二次相互闭锁功能

一次与二次相互闭锁是多数厂家“五防”系统所不具备的，为保障倒闸操作的正确性，新开发设计了二次闭锁功能，假如在开关控制保险、主保护未投入前合开关，程序将弹出提示或者被强制闭锁，不答应继续操作，当上述二次设备投入后方可执行下一步操作。

实现这一功能是在程序中新设计代码及数据库，并与“五防”闭锁程序相连接。

另外，针对兴义变电站现场情况，对主变旁路刀闸采取强制闭锁措施，当旁路刀闸合上前，必须先退出主变独立CT差动保护压板，防止值班员操作时稍有不慎造成保护误动作，从技术上杜绝了因为二次操作漏项而发生恶性事故的可能性。

3.4新增操作电源投退功能

根据南方电网公司的要求，对兴义变电站现场的电动操作机构在操作票中增加操作电源投退项目，于是重新编了程序，把操作顺序做了调整，通过设置非凡的代码的方式，用程序来调用，并且删除了部分不用的自动项目，从而实现了全站刀闸操作电源投退功能。

具体在程序中加入：

(1)投入!!!隔离开关操作电源(。22)；

(2)拉开!!!隔离开关(。00)；

(3)检查!!!隔离开关在拉开位置(。22)；

(4)退出!!!隔离开关操作电源(。22)；

(5)投入!!!隔离开关操作电源(。22)；

(6)合上!!!隔离开关(。11)；

(7)检查!!!隔离开关在合上位置(。22)；

(8)退出!!!隔离开关操作电源(。22)。

(其中，!!!代表该处需插入相应一次设备号或二次操作名称。)

并且，在程序中指定刀闸代码为“。”，状态代码为“1”，“0”，“2”，分别代表合上、拉开、无状态。

当操作“拉开XXX刀闸”时，执行(1)～(4)项；

当操作“合上XXX刀闸”时，执行(5)～(8)项。

但是按上面的设置，一些非电动机构的刀闸(如10kV刀闸)也会自动加入投退电源项目，这必须跳过，但原DOS版本不能自动识别区分，于是采用自己编程的方法，设置刀闸的属性，比如，将10kV刀闸全部设置为代码“z”。让程序识别为无电动机构刀闸，而电动的2110中性点刀闸设置为一般刀闸“.”，用“.”和“z”代码将它们区分开来，解决了这个难题。

3.5系统全面支持超长文件名

由于南方电网公司对操作票格式的要求是超长文件名称，最多答应25个汉字，原DOS版的操作票专家系统数据库达不到这样多的字符，经多次探索，最终选择FOX8.0英文版及Office2003作为新数据库的设计开发工具，通过重新设计数据库结构，用相当长的时间逐一将兴义变电站全部数据输入，并在DOS环境存盘，使全部数据完全兼容DOS环境。

由于新数据支持长文件名，用上述软件设计开发的数据库和程序，满足了《操作导则》术语的要求。根据要求重新排列了操作顺序，对开关、刀闸均分步检查，同时按要求更新了一系列术语名称；如：将“开关”改为“断路器”，“刀闸”改为“隔离开关”、“地刀”改为“接地开关”等，此项目更改达1000多处。

对于“压板”、“保险”等，由于被原程序固化，不能变更，就巧妙地采取只更改数据库，跳过批处理程序，而且不转换入库的方法，来实现“连接片”和“熔断器”名称的输入。

3.6支持7位数的操作票编号

原DOS版本操作票专家系统受早期开发的数据库结构影响，仅支持6位数编号，现要求7位数编号，如“0409001”，分别用2位数字表示“年份”、“月份”，用3位数字表示“操作票号”，且要求在操作票末尾自动递增编号，如“接下页0409002”。这不仅需要改变整个数据库，也需要改变执行程序。

独立开发的数据库具有良好的兼容性，通过更改票面格式，增加程序对票面代码的调用，操作票第1位由程序自动生成，而操作人员开票仅输入后6位即可实现7位编号。

3.7操作前检查旁路刀闸及另一母线刀闸位置

按照变电操作要求，操作双母线时，必须在操作前后检查旁路刀闸及另一母线刀闸位置(如操作合上2011前后，检查2012，2017刀闸在拉开位置)。

要实现这一功能，采取在闭锁程序中人为地设置非凡代码，并赋予代码的汉字注释，用程序来调用，从而顺利地实现检查功能。

如在操作2011之前添加：

20111：

【jc2012，jc2017，jc201】！

其含义是：2011拉开之前自动加入3项：“检查天兴Ⅰ回2012隔离开关在拉开位置”、“检查天兴Ⅰ回2017隔离开关在拉开位置”、“检查天兴Ⅰ回201断路器在断开位置”。

3.8引入虚拟二次屏概念

近年来出现双保护(如主变13，23型保护)、安全自动装置等新设备(如220kV安稳装置)，原专家系统不能与之关联(如211，212开关)，无法在相应断路器将二次调出，于是引入了“虚拟屏”的概念，就是将上述设备设置为虚拟屏，开票时在菜单中调出二次选项，可以方便开票操作。

兴义变电站微机“五防”系统采用模拟屏直接与现场设备位置接点实遥信对应，其单片机抗干扰能力强、运行速度快、病毒无法侵入，性能优于PC机改装的“五防”系统，在同行业中处于领先地位。

通过改造，完全满足220kV兴义变电站现有设备要求，在旁路代路操作“五防”闭锁理论研究上取得了突破，专家系统新增加了原DOS环境根本不具备的功能，具有多项技术突破，极大提高了电网的安全运行水平，从技术上完全杜绝了恶性事故的发生，确保了电网的稳定。
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