专利名称：在线式三层同步防误闭锁系统的制作方法
技术领域：
本发明属于变电站自动化控制领域，尤其是一种在线式三层同步防误闭 锁系统。
背景技术：
目前，以一次设备智能化、二次设备网络化、通信平台标准化为主要特 征的数字化变电站代表了今后变电站发展的方向。 一次设备智能化体现为带
数字输出的电子互感器和智能开关；二次设备网络化体现在二次设备对上和 对下联系均通过网络通信；通信平台标准化体现为IEC61850标准。基于 IEC61850标准的数字化变电站自动化系统包括站控层设备、间隔层设备和过 程层设备，三层设备之间通过两层网络连接采用以太网通信。G00SE是 IEC61850为满足变电站内快速可靠通信传输的需求(尤其是跳闸命令)，提出 了一种快速报文的机制。G00SE网络是智能开关的过程层接口与间隔层设备之 间的网络，其数据内容是智能开关与间隔层设备之间以及间隔层设备之间的 开入开出数据。
变电站防误操作是保证变电站安全生产的核心问题，为了防止误操作影 响变电站安全运行，在变电站自动化控制系统均设置有防误闭锁系统以防止 误分、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电(挂)合接地线 (开关)；防止带接地线(开关)合隔离开关；防止误入带电间隔。目前，通 常采用微机防误闭锁系统进行防误操作，微机防误闭锁系统一般包括五防主 机及软件系统、通讯适配器、电编码锁、机械编码锁、电脑钥匙等构成，这 种防误闭锁系统存在的问题为(1)微机防误闭锁系统需要一套独立的硬件 和软件系统，其进行判断和处理时为离线判断与处理，没有实现就地操作和 遥控操作防误闭锁系统的完全在线同步，不能对系统的真实状态进行实时判 断和防误处理，因此，其实时性和准确性差；(2)需要独立的防误闭锁微机 和电脑钥匙，增加了系统成本。虽然，也有在测控装置安装了嵌入式防误闭 锁逻辑，并能进行采集跨间隔信息进行防误判断，但该方法仍无法做到间隔 层与站控层闭锁逻辑同步，以及进行过程层的就地操作时，无法实现防误闭
锁功能
发明内容
本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种具有三层防误闭锁逻 辑同步的效果、便于操作与控制并且节约防误闭锁系统成本的在线式三层同 步防误闭锁系统。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的-
一种在线式三层同步防误闭锁系统，包括后台监控工作站、远动工作站、 测控装置和智能控制单元，后台监控工作站、远动工作站连接到站控层网络 上，测控装置同时连接到站控层网络和过程层网络上，智能控制单元连接到 过程层网络上，后台监控工作站及测控装置内置有防误闭锁逻辑单元，后台 监控工作站与测控装置通过站控层网络相连接实现防误闭锁逻辑单元的同 步，智能控制单元还安装一由测控装置控制的防误闭锁接点控制板。
而且，所述的智能控制单元由微处理器、可编程逻辑单元、光纤以太网模 块、光电耦合器、出口继电器模块、闭锁出口回路、遥控出口回路、保护跳 闸回路构成，与微处理器相连接的二个光纤以太网模块连接到过程层网络上 与测控装置进行通信，与微处理器相连接的可编程逻辑单元分别与光电耦合 器、出口继电器模块相连接，光电耦合器的输入端与开关设备相连接，出口 继电器模块输出端分别与闭锁出口回路、遥控出口回路、保护跳闸回路相连 接，闭锁出口回路内置有防误闭锁接点控制板。
而且，所述的防误闭锁接点控制板由切换控制手把(SK)、遥控开出接点 (YK)、合分操作手把(HA/FA)、联锁接点(LS)及解锁接点(JS)连接构成，切 换控制手把(SK)的两个输出端分别与遥控开出接点(YK)、合分操作手把 (HA/FA)相连接，遥控开出接点(YK)的两个输出端分别与合闸控制端及分闸 控制端相连接，合分操作手把(HA/FA)的两个输出端分别与两对联锁接点 (LS)、解锁接点(JS)相连接，联锁接点(LS)、解锁接点(JS)分别与合 闸控制端及分闸控制端相连接。
而且，所述的微处理器采用的是MPC8313芯片，所述的可编程逻辑单元 采用的是EPL3128芯片，所述的光纤以太网模块采用的是HFBR5961模块。
本发明的优点和积极效果是
1、本防误闭锁系统在智能控制单元设置了能够由测控装置控制的进行在 线防误判别的防误闭锁接点控制板，测控装置通过与后台监控工作站进行通 信实现测控装置中的防误闭锁逻辑单元与站控层设备中防误闭锁逻辑单元的 同步，达到了三层防误闭锁逻辑同步的效果，实现了就地操作与遥控操作的 完全逻辑同步。2、 本防误闭锁系统符合数字化变电站特点，充分利用了数字化变电站的 网络优势，解决了以往微机防误闭锁系统离线判断五防的缺点，取消了微机 防误闭锁系统进行就地操作的电编码锁和机械锁，节约了防误闭锁系统的成 本。
3、 本防误闭锁系统解决了集控中心或调度中心进行远程遥控操作时没有 五防或需要另外设立五防系统的问题，使远动控制无需增加任何设备和工作 量，通过测控装置实现了完整的全站强制防误闭锁。
4、 本发明设计合理，通过调度或集控中心的远方操作，由远动工作站下 发遥控命令，通过测控装置的逻辑判断实现远程防误闭锁，实现了就地操作 与遥控操作的完全逻辑同步，具有三层防误闭锁逻辑同步的效果，便于操作 与控制，节约了防误闭锁系统的成本。
图1是本发明的系统连接示意图2是智能控制单元的电路方框原理图3是防误闭锁接点控制板的逻辑图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种在线式三层同步防误闭锁系统，如图l所示，由两层网络层和三层设 备层构成，站控层设备包括后台监控工作站、远动工作站，间隔层设备主要 包括测控装置，过程层设备主要包括智能控制单元，站控层设备、间隔层设 备及过程层设备通过站控层网络和过程层网络连接在一起，其中，后台监控 工作站、远动工作站连接到站控层网络上，测控装置同时连接到站控层网络 和过程层网络上，智能控制单元连接到过程层网络上。在后台监控工作站、 及测控装置均内置有防误闭锁逻辑单元，根据防误闭锁逻辑单元给出的防误 闭锁判断逻辑进行防误控制；测控装置通过站控层网络与后台监控工作站相 连接实现测控装置中的防误闭锁逻辑单元与站控层设备中防误闭锁逻辑单元 的同步，智能控制单元还安装一防误闭锁接点控制板，该防误闭锁接点控制 板由测控装置控制实现防误闭锁的控制功能。通过调度或集控中心的远方操 作，由远动工作站下发遥控命令，通过测控装置的逻辑判断实现远程防误闭 锁。
过程层设备中的智能控制单元由微处理器、可编程逻辑单元、光纤以太 网模块、光电耦合器、出口继电器模块、闭锁出口回路、遥控出口回路、保护跳闸回路构成，如图2所示，在本实施例中，微处理器采用的是MPC8313 芯片，可编程逻辑单元采用的是EPL3128芯片，光纤以太网模块采用的是 HFBR5961模块。与微处理器相连接的二个光纤以太网模块连接到过程层网络 上与测控装置进行通信，与微处理器相连接的可编程逻辑单元分别与光电耦 合器、出口继电器模块相连接，光电耦合器的输入端与开关设备相连接，出 口继电器模块输出端分别与闭锁出口回路、遥控出口回路、保护跳闸回路相 连接，闭锁出口回路内置有防误闭锁接点控制板。
智能控制单元中的防误闭锁接点控制板由切换控制手把(SK)、遥控开出 接点(YK)、和分操作手把(HA/FA)、联锁接点(LS)及解锁接点(JS)连接构成， 如图3所示。切换控制手把(SK)的两个输出端分别与遥控开出接点(YK)、 和分操作手把(HA/FA)相连接，图中的①②和⑤⑥为该切换手把的两对接点， 当SK手把置于远方时，接点①②为接通，通过远程实现防误闭锁控制；当SK 手把置于就地时，接点⑤⑥接通，由就地实现防误闭锁控制；遥控开出接点
(YK)为智能控制单元遥控开出接点，需经测控装置防误闭锁逻辑判断后， 才能下发遥控令到智能控制单元，其两个输出端分别与合闸控制端及分闸控 制端相连接；合分操作手把(HA/FA)为就地操作手把，其两个输出端分别与两 对联锁接点(LS)、解锁接点(JS)相连接，联锁接点(LS)、解锁接点(JS) 分别与合闸控制端及分闸控制端相连接，联锁接点(LS)受测控实时防误闭 锁逻辑判断结果控制，实现在线控制联闭锁状态，解锁接点(JS)处于解锁 时，该接点接通并强制接通控制回路，实现就地操作的紧急解锁操作。该防 误闭锁接点控制板内置在闭锁出口回路中，闭锁出口回路动作的结果是智能 控制单元的联锁接点(LS)闭合，即当五防规则在测控装置中判断五防遥控 许可后，将信息发送智能控制单元，智能控制单元解析信息后，控制出口继 电器将联锁接点(LS)闭合。
本三层同步防误闭锁系统实现了站控层、间隔层、过程层三层全站同步 防误闭锁功能，三层防误闭锁相互之间通过站控层网络和过程层网络传输闭 锁信息。第一层是站控层防误，由后台监控实现，后台中嵌入全站防误闭锁 逻辑单元，此逻辑单元与间隔层防误闭锁逻辑单元自动同步，后台防误功能 由五防模拟预演操作进行防误判别，模拟预演通过后方能进行操作，在模拟 预演全部通过实时防误闭锁逻辑规则判断且正确后，才能从模拟操作转为实 际操作，从而实现站控层防误，这种实现方式符合运行人员的操作习惯。第 二层是间隔层防误，全站防误闭锁逻辑单元嵌入测控装置，由测控装置通过GOOSE交互信息采集跨间隔的开关刀闸位置信息，获得防误所需的实时信息， 实现全站联锁，测控装置嵌入防误闭锁逻辑单元，间隔层防误完全独立于站 控防误，实时判断所控制操作点联闭锁状态。第三层过程层防误，过程层可 接收遥控令进行遥控操作或者进行就地手控操作，遥控操作时，智能控制单 元接收测控装置的遥控令后(此控制令为G00SE报文格式)，通过I/O板的开 出接点实现遥控操作；就地操作时，由间隔防误闭锁逻辑判断结果提供操作 对象的联闭锁状态信息，实时控制智能控制单元的联锁接点(LS)，此接点串 入各操作对象的控制回路，只有在该对象的防误闭锁逻辑条件全部满足时， 该联锁接点(LS)闭合，就地操作回路接通，实现就地手控操作的强制防误 闭锁。
本三层同步防误闭锁系统的操作控制包括如下三种方式
1. 调度或集控中心的远方操作(控制权在调度或集控中心) 调度或集控中心通过远动通道发控制令给站内远动工作站，远动工作站
将控制令转发给对应的测控装置，测控装置接收到控制令后进行控制点联闭 锁状态判断若状态为解锁状态，则将控制令下发给智能控制单元，实现对 一次设备的远方控制；状态为闭锁，测控装置禁止下发该控制令，从而实现 对调度或集控中心远方控制的防误闭锁。
2. 监控后台远方操作(控制权在站端)
监控工作站按操作票进行模拟预演，模拟预演的每一步均进行防误闭锁 逻辑单元的实时校验，该逻辑单元与测控装置的防误闭锁逻辑单元自动同步， 模拟预演通过后，在监控工作站进行远方操作，遥控令下发到测控装置，测 控装置接收到控制令后进行控制点联闭锁状态判断若状态为解锁状态，则 将控制令下发给智能控制单元，实现对一次设备的远方控制；若状态为闭锁， 测控装置禁止下发该控制令，从而实现监控工作站远方操作的防误闭锁。
3. 就地操作
就地操作是指在智能控制单元进行的操作，就地操作控制回路串入了智 能控制单元的联锁接点(LS),该联锁接点(LS)受测控装置联闭锁状态的控 制，该控点解锁时，此联锁接点(LS)接通，否则该接点打开，断开了控制 回路，从而实现了就地操作的防误闭锁。就地操作还提供了紧急情况下的"解 锁"操作手把，"解锁"手把打到解锁状态时，将联锁接点as)短接，强制 接通控制回路，实现就地操作的紧急解锁操作。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根 据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1、一种在线式三层同步防误闭锁系统，包括后台监控工作站、远动工作站、测控装置和智能控制单元，后台监控工作站、远动工作站连接到站控层网络上，测控装置同时连接到站控层网络和过程层网络上，智能控制单元连接到过程层网络上，后台监控工作站及测控装置内置有防误闭锁逻辑单元，其特征在于后台监控工作站与测控装置通过站控层网络相连接实现防误闭锁逻辑单元的同步，智能控制单元还安装一由测控装置控制的防误闭锁接点控制板。
2、 根据权利要求1所述的在线式三层同步防误闭锁系统，其特征在于 所述的智能控制单元由微处理器、可编程逻辑单元、光纤以太网模块、光电 耦合器、出口继电器模块、闭锁出口回路、遥控出口回路、保护跳闸回路构 成，与微处理器相连接的二个光纤以太网模块连接到过程层网络上与测控装 置进行通信，与微处理器相连接的可编程逻辑单元分别与光电耦合器、出口 继电器模块相连接，光电耦合器的输入端与开关设备相连接，出口继电器模 块输出端分别与闭锁出口回路、遥控出口回路、保护跳闸回路相连接，闭锁 出口回路内置有防误闭锁接点控制板。
3、 根据权利要求2所述的在线式三层同步防误闭锁系统，其特征在于-所述的防误闭锁接点控制板由切换控制手把(SK)、遥控开出接点(YK)、合分 操作手把(HA/FA)、联锁接点(LS)及解锁接点(JS)连接构成，切换控制手把 (SK)的两个输出端分别与遥控开出接点(YK)、合分操作手把(HA/FA)相连 接，遥控开出接点(YK)的两个输出端分别与合闸控制端及分闸控制端相连 接，合分操作手把(HA/FA)的两个输出端分别与两对联锁接点(LS)、解锁接 点(JS)相连接，联锁接点(LS)、解锁接点(JS)分别与合闸控制端及分闸 控制端相连接。
4、 根据权利要求2所述的在线式三层同步防误闭锁系统，其特征在于 所述的微处理器采用的是MPC8313芯片，所述的可编程逻辑单元采用的是 EPL3128芯片，所述的光纤以太网模块采用的是HFBR5961模块。
全文摘要
本发明涉及一种在线式三层同步防误闭锁系统，包括后台监控工作站、远动工作站、测控装置和智能控制单元，后台监控工作站、远动工作站连接到站控层网络上，测控装置同时连接到站控层网络和过程层网络上，智能控制单元连接到过程层网络上，后台监控工作站及测控装置内置有防误闭锁逻辑单元，其主要技术特点是后台监控工作站与测控装置通过站控层网络相连接实现防误闭锁逻辑单元的同步，智能控制单元还安装一由测控装置控制的防误闭锁接点控制板。本发明设计合理，实现了就地操作与遥控操作防误闭锁系统的完全逻辑同步，具有三层防误闭锁逻辑同步的效果，便于操作与控制，节约了防误闭锁系统的成本。
文档编号G05B19/05GK101609332SQ200910069840
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者付艳华, 冀慧强, 磐 张, 科 徐, 李广存, 钢 杨, 斌 王, 程法庆, 建 陈 申请人:天津市电力公司