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微机防误闭锁关键技术的回顾和展望

作者:时间:2012-10-22来源:网络收藏

诞生已经20多年了,作为一种较早在变电站使用的技术,经过了几代技术的发展变迁,成为成熟又实用化的一个技术分支。信息技术、控制技术、计算机技术的发展,为此提供了保证,特别是这些技术应用于电力系统,在保护如日中天般已经得到推广的同时,微机技术同样处于不断的发展中。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/200914.htm

任何技术发展都是循序渐进的,微机技术发展也是多项技术交织在一起成长的,所以本文以产品中的为主线加以阐述,对目前正在使用的技术及未来的走向做一个抛砖引玉的探讨。

1、 微机防误闭锁的发展历史

第一代微机防误装置的突破在于:1)首次把嵌入式控制技术应用到电力系统防止误操作上;2)首次抽象出防误闭锁操作规则的数学模型,创立了至今仍然应用的AEMO规则逻辑表达式;3)独创性的使用钥匙、锁具编码识别技术,针对几乎没法使用的室外锁具推出了一种非常简单的但非常可靠的挂锁;4)现场设备状态采用记忆对位,避免了放置大量电缆,降低了对防误主机性能和容量的限制。

模拟屏主机采用8位单片机,集中对屏面设备采样,屏上各项提示采用数码显示,电脑钥匙也采用8位单片机,人机界面采用数码显示,防误闭锁操作规则编写灵活,能够适应变电站复杂的操作顺序。由于变电站是常规的操作屏、常规保护装置,微机闭锁系统,首次突破性的提出“模拟屏+电脑钥匙+挂锁”方案,从可靠性、操作规则灵活性上,解决了长期困扰电力系统的误操作难题。从此电力系统防误操作告别了机械闭锁、电磁闭锁,进入微机闭锁时代。

但是使用过程中仍然不方便,人机交互不直观、电脑钥匙体积较大,设备变位得不到立即反映,不利于操作人员使用等缺陷变成突出的难题。

微机技术的发展,特别是分布式控制技术的发展,防误闭锁系统进入了第二个发展阶段,此阶段主要技术集中在:

1) 分布式处理技术:模拟屏体内发展出简单的网络,对各个屏内元件的位置采集和控制采用分布在屏内的I/O板卡完成,这样可以提高可靠性;

2) 人机界面:采用大屏幕VFD汉字显示技术,电脑钥匙实现了双行汉字界面,电脑钥匙体积明显的缩小和便于携带;

3) 电气闭锁技术:通过开关闭锁继电器,实现了断路器的电气闭锁;

4) 实时采集技术:断路器设备的位置能够及时采集回来,实时对位,

5) 实用化技术:本阶段最重要的是一系列技术的实用化。

从此微机闭锁技术走向成熟,市场也逐步形成,用户开始认识到各种闭锁装置中,微机防误闭锁装置才是真正出路,微机防误闭锁设备在变电站设备中,作为一个细分市场的地位得以确立。在发现有利可图情况下,一些厂家纷纷模仿,成就了一批微机闭锁生产厂家,奠定了微机防误市场坚实基础。

第一代变电站自动化设备,主要集中在使用RTU实现数据采集和当地监控,这时发展起来的第二代微机防误装置完全能够满足要求,但是,随着变电站自动化技术的发展,微机保护、测控装置迅速采用,无人值班变电站、集控站在5年左右的时间迅速推广,原来看得着摸得着的设备,一下子被一个又一个黑匣子代替,变电站日常运行中关键数据被爆炸式的数据量所淹没,变电站运行值班人员不得不面对一系列形形色色设备,特别是变电站监视、操作界面,有的主张在当地微机,有的主张在保护监控屏上设备小显示器,运行人员和设备的交互被强制性的剥夺了。现场看不到、柜体上不全面,微机上不可靠,运行操作更加复杂化了,运行管理模式一时间无法适应,如何让运行人员从海量般繁琐的数据中找到关键数据,从分散的各个设备界面上找到故障设备,如何简化运行步骤、降低运行人员的工作负担,微机防误装置作为变电站运行安全的核心装置,面临着新的挑战和机遇。由此发展一种从复杂技术中解放人员的运行操作界面成为紧迫的需求DD变电站综合操作系统应运而生。

在英特尔摩尔定律的天才预见下,CPU飞速发展,大容量高性能CPU为解决微机防误闭锁遇到的问题提供了基础。降低运行负担又能够适应变电站自动化的发展的“综合操作屏”诞生了。本阶段由于发展的迅猛,出现了分化,一部分原因是一些厂家技术储备一时未跟上,一部分原因是,部分人员的指导思想是“为技术而技术”,应用为“技术”服务,人为“技术”服务。所以在当适合于变电站应用的“综合操作屏”被用户认可时,陷于纯技术泥潭的分支也一直在蹒跚而行。

这个阶段的技术主要体现在:

1)“三屏合一”综合操作技术:由于微机监控、保护的采用,“三屏合一”技术解决了老式控制屏不能满足数字信息显示障碍;微机保护、监控装置有的在控制室、有的在开关柜上,故障情况下,微机保护的大量信息很难让运行人员立即定位故障,采用“三屏合一”技术解决了原来运行人员关心的故障信息反馈问题;由于防误操作的模拟屏和运行操作的操作屏都需要一次系统接线图,所以把模拟屏融入控制屏中,通过功能切换,既节省了空间,也使得“两票三制”的安全管理流程获得流畅的满足。

2)RFID技术:由于部分变电站规模增加,特别是集控站投运,参与闭锁的点数膨胀,原来的编码资源不能满足,而RFID技术是新近发展起来的用于取代过去条形码智能数字标签,不会重码,识别技术成熟,应用到变电站防误操作的锁具上,堵塞了重码安全漏洞,省去了维护和调试工作量;

3)电脑钥匙功能增强:采用大屏幕显示器,可以显示一条完整的操作步骤,对二次项的操作提示更加完善;传输采用IrDA高速红外传输口,具备GPRS远程传输功能,大容量可充电锂电池;现场操作录音功能等等都得到支持。

4)屏体数字化元件技术:如触摸微动灯头、可靠的数字表头。控制屏、信号屏、模拟屏合并必须有数字元件的支持,而这些元件的可靠性和丰富的功能,保证综合操作屏作为工业级产品受到广泛的用户欢迎;

5)32位嵌入式CPU及分布式多机技术:由于上面提到的变电站自动化产生的大量数据,在变电站层面上,要求有强大的主机处理性能,信息实时性也必须要满足,所以要求数据分级处理,综合操作屏内分布有多级高速信息传输网络,通过主机、分机的协调处理,提供了一套功能强大,又方便实用的变电站运行设备;


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