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ST-WJFW-PI型 配网智能防误系统 

发布日期:2015-12-16点击数量:

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ST-WJFW-PⅠ型配网智能防误系统
 
一、概述
    电网调度和运行过程中的防误包括两个层面上的内容:第一,预演时防误。指的是制定操作票时,防止拟票错误的防误。第二,执行时防误。指的是在按操作票执行操作任务的过程中,确保每一步操作正确的防误。
    电力系统的电气设各误操作威胁着电力系统的安全运行,它可能导致大面积停电、电力设各损坏、系统振荡瓦解,甚至发生人身伤亡事故。为了有效防止电气设备误操作引发的人身和重大设备事故,原水利电力部于1980年将防止电气设备误操作事故列为电力生产急需解决的重大技术问题发布,1990年提出了电气设备防误的要求,并以法规形式规定了电气设备防止误操作的管理、运行、设计和使用原则。电力系统的防误操作分为变电站站内设备防误操作和配网设备防误操作两种。
    变电站站内设备防误操作是指在操作变电站设备时,要实现执行操作任务时的“五防”,即:
    (1)防止误分、误合断路器。
    (2)防止带负荷误分、误合隔离开关。
    (3)防止带电挂接地线或合接地开关。
    (4)防止带地线或接地开关合断挤器或隔离开关。
    (5)防止误入带电间隔。
    电力部门要求变电站相关设备必须安装防误闭锁装置,以达到防误要求。
    配网及线路设备防误操作是指操作线路上的设备时,要实现的防误操作。由于输电网和高压配网线路上一般不安装开关类设备,因此,线路设备防误操作一般指配电网线路设备防误操作。配电网线路中的防误操作与变电站站内防误操作有所不同,它包含“五防”中的前四防内容。此外,配电网线路中的预演时防误还包括如下一些内容:
    (1)误停双电源用户供电;
    (2)造成保电用户停电;
    (3)误造成双电源用户为同母线供电;
    (4)使有缺陷的线路过载;
    (5)未考虑操作有缺陷的开关、通引的开关;
    (6)未考虑线路完工后将线路所有联络处重新定相;
    (7)未考虑挑火线路隋况;
    (8)未考虑在有自备小发电的用户侧线路加挂工作地线。
    配电网调度智能防误操作系统即是在电网一次系统图上进行逻辑分析判断、起到预演时防误、执行时防误作用的一套软件管理及系统。系统主要围绕着调度防误模拟、拟票审核顶令、正令监护执行、自动防误演示几大调度主要业务,实现了方式操作与供停电显示、潮流及功率流向显示、合环运行情况分析等功能。配电网调度智能防误操作系统实现了配电网调度模拟操作、智能辨识操作命令、误操作判别、操作变位保存、流转下发等功能。实现了调度操作的人机把关,为调度操作增加了安全保障。
配电网调度智能防误操作系统一般具有的软件架构如图1-2所示:
系统在计算机软件架构方而主要其有以下几方而的特点:
(1)Client/Server(C/S)与Browser/Server(B/S)结合的系统结构
系统采用C/S与B/S结合的体系结构,其中C/S结构结合两端硬件的特点,将任务分别分配到Client端和Server端。在B/S结构中,WWW浏览器用来实现用户工作界而,极少部分功能在前端(Browser)实现,但是主要功能在服务器端(Server)实现,形成所谓三层3-tier结构。操作人员可从不同的地点以多种接入方式(比如LAN, WAN, Internet/Intranet等)访问数据库。同时,这种软件架构充分利用了计算机技术和网络技术的便利,能充分管理访问权限并且很好的保护数据平台,而且服务器数据库也很安全。
(2)可与SCADA实时监测系统以及地理信息系统、配电监测系统衔接
充分考虑SCADA系统以及配电监测系统的应用,系统可以与上述系统实现数据共一享,使得现有的自动化数据采集手段得以充分利用,可实现调度员潮流的在线计算,进一步提高网络计算的准确度。
(3)数据录入便捷、分析功能强大
大量综合信息(如电网的网架纬构数据以及线路和变压器设备参数等综合信息)是通过调度运行管理系统直接获得的,与实际运行方式吻合,并且无需重复录入,大大降低了初期录入工作的强度。在此基础上,软件提供多种高级分析功能,能够做出最优运行决策,并具有图形数据可视化功能,能较好的辅助调度工作的决策管理。
二、系统功能和结构
(一)功能要求
本系统要求防误模块、智能锁具管理模块、柜门检测模块在一套系统平台上运行,功能要求如下: 
1、监控层全面防误功能
系统实现拓扑分析防误和设备操作逻辑相结合的防误功能。配网防误与配网自动化互联,可实现实时遥信通讯和远程任务传送。
2、防误功能要求
²  防止带负荷操作隔离开关;
²  防止带地刀或地线合开关;
²  防止带电合地刀闸或装设接地线;
²  对合环、解环操作给出提示;
²  对于涉及到大面积停电的操作,给出停电范围的提示信息,提醒调度人员确认该操作是否正确;
²  具备开关站就地操作闭锁功能,防止误碰、误操作;
²  防止误入带电变压器室、带电箱变;
3、锁具智能化管理功能
柜门锁与五防锁逻辑关联,只有涉及此次操作任务的柜门锁才具备打开条件,否则智能钥匙提示告警。
实现一把智能钥匙开启所有柜门锁具,并能保存锁具操作记录(包括操作时间、操作人员等信息)。
4、柜门实时监测功能
² 系统可对管辖的配网设备采取全天候实时监测,通过远程通讯方式向事前设置所指定的手机发送短信,告知发生开门动作的配网箱号、箱地址或其它信息,同时管理中心的主机也可通过网络实时接收有关柜门状态的各种数据。
5、强制验电功能
在原有高压带电显示装置上直接叠加安装三相验电锁,在合地刀前,先通过逻辑顺序关系的锁具操作终端执行先验电,核对无电后,再解锁相应的地刀锁,从而执行合地刀操作。这样可有效防止走错间隔、带电合地刀。
(二)系统结构
方案由服务器、客户端、移动操作终端、智能钥匙、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,并将操作票通过蓝牙、无线的方式传输给智能钥匙,现场操作人员按智能钥匙显示的提示,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。
三、配网防误自动成图系统
(一)引言
1、配网图形是智能配网防误系统核心
智能电网由智能输电网和智能配电网组成,智能配电网当前建设重点。2012年国家电网公司出台《配网生产抢修指挥平台功能规范》,要求实现配电自动化系统、生产管理信息系统/地理信息系统、95598、用电信息采集系统等信息集成交互。电网地理图和专题图是应用平台的核心。
2、三类图形
GIS图:以实际地理位置为背景的配网设备分布图。可视化管理配网的空间数据和属性数据,真实、直观。数据量巨大、结构复杂、维护困难。如下图:
单线图:反映一条线路电气设备连接关系的接线图,不带地理信息。直观、简洁、维护方便。如下图:
系统图:有联络关系的线路在一张图上展示,开关及设备连接关系清晰。调度指挥使用。如下图:
3、现状与问题
(1)配网特点:分布地域广阔、建设改造频繁、线路之间联络方式从手拉手到分段联络再到网络式连接,结构和运行方式越来越复杂,几乎天天发生变化。生产抢修调度指挥都需要正确完整的接线图。
(2)图形现状:三类接线图生成方法都是使用一个图形编辑工具(GIS、CAD或其它专用配网图形编辑器)将电气设备的元件符号按照实际连接关系放置在图上,元件之间用线段或连接线进行连接。
(3)存在问题:全部存在图形绘制工作量大,维护难的缺点。即使能够自动从GIS图中分析连接关系生成单线图和局部系统图,但原始图形仍需要人工修改,转换效果也难以满足调度要求。更无法解决配网线路改造投运过程中红黑图的问题。
(二)设计思想
由线路结构模型自动成图无需编辑绘图,图形由模型自动对应生成,异动及历史接线可追溯,唯一数据源。
(线路结构模型图)
(自动成图)
(三)解决方案
解决方案一:已有GIS图形系统
先将GIS中的线路结构、设备及连接关系导入至线路模型,形成初始模型。本系统根据模型自动生成单线图,再由单线图按调度需要裁剪拼装成系统图。以后GIS图也可以由线路模型自动生成,无需人工画图。
解决方案二:未建GIS图形系统
使用本系统建立线路模型
(四)自动成图功能特点与优点
1、系统操作界面,建立模型的同时自动生成单线图,如下图:
2、将若干单线图裁剪拼装成系统图,如下图:
3、根据模型中电杆、配网站房的经纬度可以自动生成GIS图,如下图:
4、自动成图优点
(1)维护方便
使用模型维护工具能够方便地建立和维护线路模型,各类图形由模型自动生成,无需编辑绘图。如果图模不一致,自动发更新提示。
(2)异动管理
模型中包含干线和支线的设备与结构,能够准确记录模型修改内容,通过图模版本管理,实现配网改造投运中对异动和红黑图的管理要求,历史接线可追溯。
(3)唯一数据源
模型中既包含了配网全部设备及拓扑连接关系,又包含开关状态、设备量测、线路参数等,为配网生产抢修调度指挥等提供唯一数据源。并为线损、合解环、潮流计算等高级应用提供完整基础数据。
(五)配网调度指挥系统功能特点
县(配)调操作防误、智能操作票及仿真培训系统是根据县(配)调度实际需求、借鉴国内外先进的DMS(配电自动化系统)技术、融调度操作防误、智能操作票和仿真培训(DTS)功能于一体的综合系统。操作防误及智能操作票功能辅助调度日常运行工作,防止误调度、误操作事故发生;使用DTS功能可以辅助调度员进行反事故演习和事故预案处理,加强对调度员和运行人员的业务培训,提高调度员和运行人员处理电网突发事件的能力。
四、适配器
适配器采用嵌入式工业一体机,RFID卡、指纹、密码等方式实现身份认证,通过触摸屏操作,选择授权开锁范围,并传送至智能钥匙。智能钥匙对授权开锁范围内的锁具进行开锁操作,超出开锁范围的则禁止操作,从而实现开锁授权管理的要求。
有嵌入式和PC机两种类型,以嵌入式为例,由ARM11嵌入式工控机、12寸TFT彩色液晶触摸屏、高像素指纹识别器、RFID读卡器、带门控的智能钥匙存放仓、智能钥匙传送/充电器等部件组成。内部装有锁控管理软件。其外观图、结构图如下: 
(一)技术性能指标
ARM11嵌入式工控机
·CPU:三星S3C6410,ARM11内核,16/32-bit RISC(精简指令),主题533MHz;存储空间:内存 128MB,闪存2GMB,内置2G SD卡;双声道音响:功率20W;微型话筒:灵敏度 -48±3Db,频率响应 100~10KHz,信噪比>60Db;通讯接口:双10M/100M 自适应以太网、一个802.11g无线以太网、四个USB2.0,四个Rs232;
·TFT彩色液晶触摸屏:12英寸,1024×768点阵;6.5K彩色,LED背光,电阻式摸屏板。
·高像素指纹识别器:a)像素:500dpi;b)指纹容量:3000枚(可选);c)记录容量:50000条(可选);d)拒真率:≤0.01%;e)认假率:≤0.0001%;f)指纹识别时间:≤1.2s;g)有效采集面积:18mm×16mm;
·RFID读卡器:读卡频率125KHz,读卡距离可达120mm;
·主控机可存放四把智能钥匙和两把紧急解锁钥匙;
·智能钥匙传送/充电器:采用磁耦合工作原理,无触点,最大充电功率可达5W、通讯速率可达19200Bit/s;
·具备四个以太网络接口,以便于扩展集控应用;
·具备解锁钥匙授权管理功能,对解锁钥匙锁定、开启等管理功能;
·具备用户管理、权限管理、设备管理功能;
·最大闭锁点量:65536个;
·最大开锁记录数量:65536条,超出后滚动覆盖;信息最长保存十年以上;
·工作电源:AC 220V,DC110、220V;
·备用电源:内置10000mA/h 3.7V聚合物锂离子电池,可保证停电后连续运行8小时;
·平均功耗:3W;(注:未考虑钥匙充电功耗)。
·外形尺寸:480×350×100mm3;
·电磁兼容性:符合DL/T687-1999标准要求;
·使用寿命:大于10年。
(二)环境条件
·周围空气温度
      最高温度: 50℃
      最低温度: -20℃
·最大相对湿度: 95%
·海拔高度: ≤3000m
·地震强度:≤8级
·水平加速度:0.25g2
·垂直加速度:0.125g
·防护等级: 主控机 IP56 智能钥匙 IP56 锁具IP67
·凝露、雨、温度骤变、腐蚀及阳光辐射的影响,阳光辐射强度以0.1W/cm2为依据
(三)开锁管理软件
·具备智能钥匙在位状态监测及充电电量显示功能;
·具备快速授权功能,方便保安、保洁人员的日常开锁授权;
·具备任务授权功能,实现按任务授权开锁范围,并支持图形与树型自切换选择设备方式,以便于按区域授权的应用情况;
·具备多任务操作及管理功能;
·具备临时授权功能,可扩展远距离临时授权功能;
·具备记录浏览功能,实现按操作人、操作时间等筛选查询统计,并记录越权未遂操作记录,以便于管理分析;
·具备设备管理功能,并能够按区域对设备进行分类管理及授权;
·具备语音提示功能。
五、智能钥匙及无线智能钥匙
无线电脑钥匙可接收主机数据,具备权限管理功能,并可记录开锁全过程。
 
(一)性能特点
•采用单孔旋转式磁控开锁机构,体积小、可靠性高、符合传统开锁习惯;
•采用液晶显示,亮度高、对比度大,可在-40℃正常显示;且不少于64个汉字显示;
•独特的磁耦合式通讯/充电设计,确保有极高的通讯和充电可靠性,通讯速率可达19200Bit/s
•高分贝蜂鸣器、四位组合键盘,可提供直观、高效的人机交互手段;
•有通讯、时间、显示、音响设置、采码、电量查询等多种辅助功能;
•低功耗设计及600ma/H大容量锂电池,确保一次充电可连续开锁3000次以上;无线智能钥匙一次充电可连续开锁1000次;
•体积小巧(105mm高、40mm宽、18mm厚);便于操作和携带; 
•全密封设计,防水、防尘等级IP 68,确保可在水中进行开锁操作;
•可在各种条件下使用(户内或户外);
•电磁兼容性符合DL/T687-1999标准要求;
•使用寿命长,累计开锁次数大于50000次,使用时间大于10年;
•无限编码,编码采用全球唯一码;无线采码,智能钥匙采码为非接触式;
•具有自动监测能力,发现故障及时报警;
•能记忆存储当前执行的操作任务,当电池电量耗尽、关闭电源或省电模式下不会丢失当前工作日志。
六、移动终端
•处理器:ARM
•操作系统:安卓4.0/IOS•屏幕尺寸:7英寸
•屏幕描述:多点触控、电容式触摸屏•通讯和充电:采用MiniUSB方式或者无线方式与主机通讯和充电
•与智能钥匙通讯:蓝牙方式
•一次充电可连续工作时间≧6小时
•内存容量:1GB
•存储容量:8GB
•电池类型及容量:聚合物锂电池4000mAh
七、锁具
系统所用锁具主要有:挂锁、环网柜锁、阴井盖锁、三相验电锁。所有锁具内置全球唯一RFID编码,钥匙可读取编码,确认后才可开锁。
 
 
 
 
八、系统及设备技术要求及性能参数

序号
项   目
单位
标准参数值
验电锁技术要求及性能参数
1
锁体及锁内其它件 
--
应采用ABS工程塑料一次压铸成型 
2
编码值
--
≥65536无源编码方式,全球唯一编码
3
可连续开锁次数
≥ 50000
4
户外平均使用寿命
≥ 10
5
*解锁孔防尘
 
有可移动式防尘盖
6
操控性
 
可验电开锁、可电子身份识别
7
安装方式
 
可带电安装,无需停电
8
工作方式
 
无源方式
挂锁技术要求及性能参数
1
*锁芯防水、防尘等级
--
锁芯IP67,锁体IP56
2
锁体及锁内其它件
--
锁体应采用有色金属材料制造;
锁芯采用304不锈钢制造;锁体表面喷粉
3
编码值
 
≥65536,无源编码方式,全球唯一编码 
4
可连续开锁次数
≥ 50000
5
户外平均使用寿命
≥ 10
6
*解锁孔防尘
 
有固定防尘塞
7
操控性
 
可磁控开锁、可电子身份识别
8
*锁芯结构
 
全密封、磁力传导单子开锁
9
耐侯性
--
采用磁控自由式单子技术,具有极佳的耐侯性与操控性
柜门状态检测装置技术要求及性能参数
1
工作电压
V
AC 220V/DC 24V
2
备用电源
 
 
3
报警方式
 
现场喇叭报警及远程信息报警
4
检测路数
 
≧4门/装置
5
与主机通讯方式
 
GPRS数据通讯
6
撤防布防方式
 
刷卡或者通过钥匙解锁
系统主机技术要求及性能参数
1
图形显示方式
-
按地域、分层次以一次接线图方式显示各类配网设备操作状态
2
额定工作电压
V
~220±15%
3
以太网络接口
≧2
4
与通讯/充电适配器接口方式
-
RS232
5
支持最大智能钥匙数量
≧64
6
支持最大锁具数量
≧65536
7
最大记录数量
≧65536
8
软件平台 
Windows2003/XP/7等
9
硬件需求 
英特尔处理器,2G以上内存,硬盘200G以上
10
数库图形数据
采用系统专用的绘图工具,生成数据库图形数据
通讯控制单元技术要求及性能参数
1
额定工作电压
V
220±15%
2
应可同时存放智能钥匙数量
≧4
3
可同时充电或通讯智能钥匙数量
≧4
4
*外形
便于在主控台上摆放;便于存、取智能钥匙
5
与系统主机接口方式
-
RS232与网络同时具备
6
与智能钥匙通讯
--
采用MiniUSB方式 与智能钥匙通讯
7
通讯波特率
Bit/S
≧57600
配网智能钥匙技术要求及性能参数
1
*开锁机构
-
具备采用单柄,单极旋转式磁控开锁机构
3
开锁功能
-
应具有开机解锁操作功能
4
通讯和充电
--
采用MiniUSB方式与通讯充电适配器通讯和充电
5
存储功能
-
具有解锁操作记录功能
6
一次充电可连续工作时间
小时
≧24
7
防水、防尘等级 
-
IP67
8
支持最大锁具数量
≧65536
9
最大记录数量
≧1024
10
内存容量 
KB
2048
12
持续待机
小时
≥5000 
13
一次充电可持续开锁
≥ 8000 
14
寿命
50000
15
防跌落能力 
M
1.2米自由跌落泥地面
16
电池类型及容量 
mAH
≥600聚合物锂电池
17
消耗功率 
W
开锁0.3W  待机0.4mW
18
*开锁编码及开锁方式
 
磁编码、磁控开锁。电子标签识别,可读无源被动式RFID码片(全球唯一编码)
配网智能钥匙(有显示屏)技术要求及性能参数
1
*开锁机构
-
具备采用单柄,单极旋转式磁控开锁机构
2
键盘
-
具备有声光报警、四位组合键盘
3
显示器
-
具备采用OLED高亮度点阵显示器
4
通讯和充电
--
采用MiniUSB方式与通讯充电适配器通讯和充电
5
汇报功能
-
具有自动数据同步和操作汇报功能
6
临时授权功能
-
具有远程接收临时授权功能
7
一次充电可连续工作时间
小时
≧24
8
防水、防尘等级 
-
IP67
9
支持最大锁具数量
≧65536
10
最大记录数量
≧1024
11
一次接受操作票项数
 
≦65535
12
内存容量 
KB
2048
13
持续待机
小时
≥5000 
14
一次充电可持续开锁
≥ 8000 
15
寿命
50000
16
防跌落能力 
M
1.2米自由跌落泥地面
17
电池类型及容量 
mAH
≥600聚合物锂电池
18
消耗功率 
W
开锁0.3W  待机0.4mW
19
*开锁编码及开锁方式
 
 
磁编码、磁控开锁。电子标签识别,可读无源被动式RFID码片(全球唯一编码)
移动操作终端技术要求及性能参数
1
处理器
-
ARM
2
操作系统
 
安卓4.0/IOS
3
屏幕尺寸
-
7英寸
4
屏幕描述
-
5
通讯和充电
--
采用MiniUSB方式或者无线方式与主机通讯和充电
6
*与智能钥匙通讯
--
蓝牙方式
7
一次充电可连续工作时间
小时
≧6
8
内存容量 
GB
1
9
存储容量
GB
8
10
电池类型及容量 
mAH
聚合物锂电池4000mAh

 
 

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