本发明提供一种具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统及方法，其提出的在调控主站部署防误安全校核工作站及信息交互方式提高了顺序控制的安全性。该系统在变电站端部署顺序控制模块，在调控主站端部署集中顺序控制模块和防误安全校核工作站，在变电站所属运维班驻地部署顺序控制工作站，通过现有网络进行交互，变电站端的顺序控制模块生成操作票，经过调控主站的防误安全校核工作站进行校核通过后，顺序控制模块才能继续执行顺控操作。调控主站的防误安全校核工作站根据变电站间的防误逻辑，基于全网进行拓扑判断和校核，避免了不同站间操作信息不对称、沟通汇报不及时导致的误操作，提高了顺序控制的安全性。
1.一种具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统，其特征在于：包括设于变电站端的顺序控制模块、设于调控主站端的集中顺序控制服务器、集中顺序控制工作站及防误安全校核工作站；
所述变电站的顺序控制模块用于根据调控主站下达的顺控操作选择命令向调控主站发出遥控选择确认响应，同时生成顺控操作票数据，并将顺控操作票数据上送至调控主站；
所述调控主站的防误安全校核工作站用于对顺控操作票数据进行防误安全校核，得到校核结果；
所述调控主站的集中顺序控制服务器用于，如果所述校核结果指示没有违反防误规则，则向变电站的顺序控制模块下发顺序控制操作执行命令；
所述变电站的顺序控制模块还用于根据下发的顺序控制操作执行命令，按照顺控操作票数据向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站；
所述变电站端的顺序控制模块包括顺序控制监控主机和Ⅰ区运检网关机，顺序控制监控主机通过Ⅰ区运检网关机与调控主站的集中顺序控制服务器连接，所述顺序控制监控主机具有站内防误闭锁逻辑及“五防”功能，同时通过Ⅰ区运检网关机向调控主站上送顺控操作票，接收调控主站端集中顺序控制服务器发来的顺序控制操作执行命令和调控主站的校核结果。
2.如权利要求1所述的具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统，其特征在于：还包括设于运维班的远程顺序控制工作站，所述远程顺序控制工作站用于与集中顺序控制服务器进行信息交换，为集中顺序控制服务器进行授权，对运维班进行顺序控制。
3.如权利要求1所述的具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统，其特征在于：所述防误安全校核工作站用于通过网络接入调度系统，获取各变电站信息，形成全网拓扑模型，在接收到集中顺序控制服务器发来的安全校核请求时，基于快速搜索算法对全网拓扑模型进行分析和动态跟踪，通过计算获得设备操作后设备两端节点状态，据此进行误操作判断和安全校核，并将校核结果返回给集中顺序控制服务器。
4.如权利要求1所述的具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统，其特征在于：变电站端在变电站Ⅰ区运检数据网关机前端设置纵向加密装置及路由器；调控主站端在集中顺序控制服务器前端设置纵向加密装置及路由器。
5.如权利要求2所述的具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统，其特征在于：在远程顺序控制工作站前端设置纵向加密装置及路由器，通过纵向加密装置及路由器接入调控主站端的集中顺序控制服务器，采用指定授权方式远程访问集中顺序控制服务器。
6.一种具有调控主站防误安全校核功能的变电站顺序控制方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述系统进行变电站顺序控制，所述方法包括如下步骤：变电站的顺序控制模块根据调控主站下达的顺控操作选择命令向调控主站发出遥控选择确认响应，同时生成顺控操作票数据，并将顺控操作票数据上送至调控主站；
设于调控主站的防误安全校核工作站对顺控操作票数据进行防误安全校核，得到校核结果；
如果所述校核结果指示没有违反防误规则，则所述调控主站的集中顺序控制服务器向变电站的顺序控制模块下发顺序控制操作执行命令；
所述变电站的顺序控制模块根据下发的顺序控制操作执行命令，按照顺控操作票数据向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：进行误操作判断和安全校核的步骤之后，还包括：若防误安全校核工作站判断违反防误规则，则执行中断，同时将校核结果回送给变电站的顺序控制模块。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述变电站端的顺序控制模块包括顺序控制监控主机，顺序控制监控主机开始执行顺控操作时，按照顺控操作票数据，每一步操作时均利用变电站内的安全校核模块进行安全校核，校核通过后向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站，供操作人员查看。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：将设备状态和执行情况实时发送至调控主站的步骤之后，还包括：调度主站对变电站传来的设备状态和执行情况进行判断，如果不能继续执行后续步骤，则中断顺控执行过程，然后变电站顺序控制模块确认顺序控制操作完毕，向调度中心发出顺控任务总成功或失败信号；如果可以继续执行后续步骤，则向变电站的顺序控制模块发出确认继续执行指令。
具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电网调度及变电站自动化领域，具体是一种具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统及方法。
背景技术
[0002] 随着电网技术的不断发展和自动化技术的日趋成熟，变电站设备远方顺序控制操作逐步得到推广应用，与传统操作模式相比，远方顺序控制有两个显著的优点，一是操作人员无需赴变电站现场，大大减轻运维人员工作量；二是采用预制的顺控操作票和操作步骤，减少单步操作时可能出现的误操作并提高操作效率。采用远方(顺控)操作，将进一步减少操作人员人身危险，提高设备操作的安全性，提升电网运维检修工作的效率，促进电网运行提质增效。
[0003] 目前变电站顺序控制模块一般布置在变电站端，并设置有应用于远方顺序控制操作的防误安全校核模块。随着顺序控制功能的加入，要求基于全网进行拓扑判断和校核，现有变电站顺序控制技术不能满足该需求。
发明内容
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有调控主站防误安全校核功能的变电站顺序控制系统及方法可实现在全网范围内对顺控操作进行拓扑判断和校核的功能。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种具有调控主站防误安全校核功能的变电站顺序控制系统，包括：设于变电站端的顺序控制模块、设于调控主站端的集中顺序控制服务器、集中顺序控制工作站及防误安全校核工作站；
[0006] 所述变电站的顺序控制模块用于根据调控主站下达的顺控操作选择命令向调控主站发出遥控选择确认响应，同时生成顺控操作票数据，并将顺控操作票数据上送至调控主站；
[0007] 所述调控主站的防误安全校核工作站用于对顺控操作票数据进行防误安全校核，得到校核结果；
[0008] 所述调控主站的集中顺序控制服务器用于，如果所述校核结果指示没有违反防误规则，则向变电站的顺序控制模块下发顺序控制操作执行命令；
[0009] 所述变电站的顺序控制模块还用于根据下发的顺序控制操作执行命令，按照顺控操作票数据向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站。
[0010] 进一步，所述变电站端的顺序控制模块包括顺序控制监控主机和Ⅰ区运检网关机，顺序控制监控主机通过Ⅰ区运检网关机与调控主站的集中顺序控制服务器连接，所述顺序控制监控主机具有站内防误闭锁逻辑及“五防”功能，同时通过Ⅰ区运检网关机向调控主站上送顺控操作票，接收调控主站端集中顺序控制服务器发来的顺序控制操作执行命令和调控主站的校核结果。
[0011] 进一步，还包括设于运维班的远程顺序控制工作站，所述远程顺序控制工作站用于与集中顺序控制服务器进行信息交换，为集中顺序控制服务器进行授权，对运维班进行顺序控制。
[0012] 进一步，所述防误安全校核工作站用于通过网络接入调度系统，获取各变电站信息，形成全网拓扑模型，在接收到集中顺序控制服务器发来的安全校核请求时，基于快速搜索算法对全网拓扑模型进行分析和动态跟踪，通过计算获得设备操作后设备两端节点状态，据此进行误操作判断和安全校核，并将校核结果返回给集中顺序控制服务器。
[0013] 进一步，变电站端在变电站Ⅰ区运检数据网关机前端设置纵向加密装置及路由器；调控主站端在集中顺序控制服务器前端设置纵向加密装置及路由器。
[0014] 进一步，在远程顺序控制工作站前端设置纵向加密装置及路由器，通过纵向加密装置及路由器接入调控主站端的集中顺序控制服务器，采用指定授权方式远程访问集中顺序控制服务器。
[0015] 一种具有调控主站防误安全校核功能的变电站顺序控制方法，其特征在于：采用上述任一系统进行，所述方法包括如下步骤：
[0016] 变电站的顺序控制模块根据调控主站下达的顺控操作选择命令向调控主站发出遥控选择确认响应，同时生成顺控操作票数据，并将顺控操作票数据上送至调控主站；
[0017] 设于调控主站的防误安全校核工作站对顺控操作票数据进行防误安全校核，得到校核结果；
[0018] 如果所述校核结果指示没有违反防误规则，则所述调控主站的集中顺序控制服务器向变电站的顺序控制模块下发顺序控制操作执行命令；
[0019] 所述变电站的顺序控制模块根据下发的顺序控制操作执行命令，按照顺控操作票数据向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站。
[0020] 进一步，进行误操作判断和安全校核的步骤之后，还包括：若防误安全校核工作站判断违反防误规则，则执行中断，同时将校核结果回送给变电站的顺序控制模块。
[0021] 进一步，所述变电站端的顺序控制模块包括顺序控制监控主机，顺序控制监控主机开始执行顺控操作时，按照顺控操作票数据，每一步操作时均利用变电站内的安全校核模块进行安全校核，校核通过后向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站，供操作人员查看。
[0022] 进一步，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站的步骤之后，还包括：调度主站对变电站传来的设备状态和执行情况进行判断，如果不能继续执行后续步骤，则中断顺控执行过程，然后变电站顺序控制模块确认顺序控制操作完毕，向调度中心发出顺控任务总成功或失败信号；如果可以继续执行后续步骤，则向变电站的顺序控制模块发出确认继续执行指令。
[0023] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0024] (1)本发明能全面实现变电站远方顺序控制操作，包括在运维班驻地执行远方顺序控制，减轻运维人员工作量，减少操作时可能出现的误操作并提高操作效率。
[0025] (2)本发明通过在调控主站端部署防误安全校核工作站，并采用基于快速搜索算法的网络拓扑结构分析方法，实现了在全网范围内对顺控操作进行拓扑判断和校核的功能。该拓扑判断和校核方法根据电网模型和基于目标的防误推理方法生成站间的逻辑规则，只与当前系统中节点状态(带电、停电或接地)有关，而不受系统具体接线形式的影响，避免了传统逻辑闭锁规则定义繁琐的缺点，同时满足传统站内防误和变电站之间的防误校核；经过调控主站侧的防误安全校核后，再执行顺序控制，消除了顺序控制操作的安全隐患，提高了安全性。
[0026] (3)本发明根据电力二次系统安全防护的总体原则，建立了一个顺序控制专用网络，相应的安全防护配置能保证顺序控制系统整体的网络安全性。
附图说明
[0027] 图1是本发明具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统的结构示意图；
[0028] 图2是本发明具有调控主站安全校核功能的变电站顺序控制系统的通信网络图；
[0029] 图3是本发明中变电站端顺序控制模块与调控主站的通讯流程图。
具体实施方式
[0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0031] 如图1及图2所示，一种具有调控主站防误安全校核功能的变电站顺序控制系统由三部分组成，分别为设于变电站端的顺序控制模块、设于调控主站端的集中顺序控制服务器及防误安全校核工作站、设于运维班的远程顺序控制工作站，具体的：
[0032] (1)在变电站端部署顺序控制模块。所述变电站的顺序控制模块用于根据调控主站下达的顺控操作选择命令向调控主站发出遥控选择确认响应，同时生成顺控操作票数据，并将顺控操作票数据上送至调控主站的集中顺序控制服务器。
[0033] 变电站的顺序控制模块包括顺序控制监控主机和Ⅰ区运检网关机，顺序控制监控主机通过Ⅰ区运检网关机与调控主站的集中顺序控制服务器连接，所述顺序控制监控主机具有站内防误闭锁逻辑及“五防”功能，同时通过Ⅰ区运检网关机向调控主站上送顺控操作票，接收调控主站端集中顺序控制服务器发来的顺序控制操作执行命令和调控主站防误安全校核结果。其中，“五防”功能包括防止带负荷分合隔离开关、防止带接地刀闸送电、防止带电合接地刀闸、防止误分合断路器、防止误入带电间隔。
[0034] 变电站顺序控制只在站控层进行操作，需要与变电站监控系统进行交互，增加该功能可升级变电站原有监控主机软件，或直接更换为一体化监控主机，该监控主机应具有完善的防误闭锁逻辑及“五防”功能，实现顺控操作一、二次设备。监控主机负责站内数据的采集、处理，应具备站内设备的一键顺控、模拟预演、防误闭锁、运行监视、操作与控制等功能。
[0035] 所述Ⅰ区运检网关机，具有一键顺控指令转发、执行结果上送功能，也可对Ⅰ区数据通信网关机进行一键顺控功能升级，通过双网冗余接入站控层网络，实现远方调取顺控操作票、远方启动顺序控制操作执行命令。
[0036] (2)在调控主站端部署集中顺序控制服务器、顺序控制工作站和防误安全校核工作站。所述集中顺序控制服务器用于所辖范围内变电站顺序控制功能的集中接入，通过IEC104规约与所辖变电站进行顺控信息交互，采用指定授权方式实现程顺序控制工作站的远程访问，支持多个变电站、程顺序控制工作站的扩展接入；所述顺序控制工作站用于对顺序控制相关数据进行管理。
[0037] 所述防误安全校核工作站的基本设计思路是：将系统中设备连接的端点看作图论中的“顶点”，设备本身看作图论中的“边”，将电力系统中断路器、隔离开关、变压器等物理模型抽象为数学模型，再利用节点间的连通性质将所有节点划分为带点节点、停电节点、和接地节点(例如，与发电机相连的所有节点均为带点节点、与接地刀闸相连的节点均为接地节点，其他节点为停电节点)，当对设备操作时，通过快速搜索算法，确定该设备两端节点状态是否违反五防规则及其它自动生成的站间逻辑规则。
[0038] 所述调控主站的防误安全校核工作站基于全网进行拓扑判断和安全校核，主要用于对顺控操作票数据进行防误安全校核，如果没有违反防误规则，则集中顺序控制服务器向变电站的顺序控制模块下发顺序控制操作执行命令。具体的，所述防误安全校核工作站通过网络接入调度系统，获取各变电站信息，形成全网拓扑模型，在接收到集中顺序控制服务器发来的安全校核请求时，基于快速搜索算法对全网拓扑模型进行分析和动态跟踪，通过计算获得设备操作后设备两端节点状态，据此进行误操作判断和安全校核，并将校核结果返回给集中顺序控制服务器。
[0039] 所述防误安全校核工作站使用智能拓扑防误技术，利用设备特征进行设备功能类型的辨识，利用采集量进行设备运行状态的智能辨识，根据电网模型和基于目标的防误推理方法生成站间的逻辑规则。具体的，可通过配置确定站间规则判别范围，采用全网或相邻的变电站，结合采集电气量及调控主站挂牌等综合信息生成站间的逻辑规则。生成的站间的逻辑规则主要包括：系统解并列提示、失电区域提示、带本侧线路接地刀闸合对侧线路隔离刀闸闭锁、带本侧线路隔离刀闸合对侧线路接地刀闸闭锁、本侧挂检修或接地牌合对侧开关提示及本侧线路接地合对侧开关提示等站间规则。站间规则有效避免了不同站间操作信息不对称、沟通汇报不及时导致的误操作现象，对于防止带接地线误合对侧开关等恶性操作事故起到了有效的防护作用。
[0040] (3)在变电站所属运维班驻地部署远程顺序控制工作站，运维班的顺序控制权限由地市公司(省检修公司)Ⅰ区集中顺序控制服务器授权。
[0041] (4)部署变电站顺序控制专用网络安全防护：(a)变电站端在变电站Ⅰ区运检数据网关机前端增设纵向加密装置及路由器，实现站内数据的安全接入；(b)调控主站端，在Ⅰ区集中顺序控制服务器前端增设纵向加密装置及路由器，实现数据的安全接入；(c)在程顺序控制工作站前端增设纵向加密装置及路由器，实现数据的安全接入。
[0042] 顺序控制工作站对顺序控制相关数据进行管理，包括操作日志记录，事件记录，记录操作票号、指令内容、操作时间等。
[0043] 为了实现变电站端顺序控制模块与调控主站集中顺序控制服务器的信息交互，需要在不改变IEC60870-5-104协议的帧结构和通讯流程的前提下，对IEC60870-5-104通信协议进行扩充，从而保证顺序控制的各项操作与安全校核顺利执行。
[0044] 在IEC60870-5-104通信协议的应用协议数据单元结构(application protocol data unit,APDU)中，启动字符68H定义数据流中的起点。APDU的长度域定义其主体的长度(最大253字节)，包括应用层协议控制信息(application-layer protocol control information,APCI)的4个控制域和应用服务数据单元(application service data unit,ASDU)。数据单元类型中的类型标识域为一个8位位组，定义后续信息体对象的结构、类型和格式。类型标识域在IEC60870-5-101配套标准中定义了一部分值，可选取未定义的类型标识进行扩展，选取未定义的类型标识57和127分别用于顺序控制和操作票文件传输，扩展后的ASDU分别用ASDU57和ASDU127标识。
[0045] 顺序控制报文交互过程分为顺控命令下发、调阅操作票、操作票预演、顺序控制执行四个步骤，顺序控制执行过程中，每执行一步，都需上送执行结果，并等待调控端确认再继续执行，直到结束。报文交互过程如图3所示。
[0046] 如图3所示，本发明还提供一种具有调控主站防误安全校核功能的变电站顺序控制方法，其采用上述系统进行，所述方法包括以下步骤：
[0047] 变电站的顺序控制模块根据调控主站下达的顺控操作选择命令向调控主站发出遥控选择确认响应，同时生成顺控操作票数据，并将顺控操作票数据上送至调控主站；
[0048] 设于调控主站的防误安全校核工作站对顺控操作票数据进行防误安全校核，得到校核结果；
[0049] 如果所述校核结果指示没有违反防误规则，则所述调控主站的集中顺序控制服务器向变电站的顺序控制模块下发顺序控制操作执行命令；
[0050] 所述变电站的顺序控制模块根据下发的顺序控制操作执行命令，按照顺控操作票数据向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站。
[0051] 其中，进行误操作判断和安全校核的步骤之后，还包括：若防误安全校核工作站判断违反防误规则，则执行中断，同时将校核结果回送给变电站的顺序控制模块。
[0052] 其中，所述变电站端的顺序控制模块包括顺序控制监控主机，顺序控制监控主机开始执行顺控操作时，按照顺控操作票数据，每一步操作时均利用变电站内的安全校核模块进行安全校核，校核通过后向对应设备下达操作指令，并接收设备操作后的状态信息反馈，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站，供操作人员查看。
[0053] 其中，将设备状态和执行情况实时发送至调控主站的步骤之后，还包括：调度主站对变电站传来的设备状态和执行情况进行判断，如果不能继续执行后续步骤，则中断顺控执行过程，然后变电站顺序控制模块确认顺序控制操作完毕，向调度中心发出顺控任务总成功或失败信号；如果可以继续执行后续步骤，则向变电站的顺序控制模块发出确认继续执行指令。
[0054] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
