阅读说明：本技术 一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统 (Transformer substation switching operation intelligent prompt system based on integrated monitoring ) 是由 陈明 张卫民 唐光禹 庞瑜人 张宁 李昉科 陈志强 陈昊 张兆君 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统，包括信号终端、第一指示灯和信号控制中心，所述信号终端用于设置在操作现场设备的操作箱内；所述第一指示灯与所述信号终端相连，用于与在操作现场设备的操作箱关联；信号控制中心与所述信号终端相连，所述信号控制中心基于接收到的生产管理系统发送的当前操作步骤和操作内容信息，判断出待操作设备和对应的操作箱，并基于判断结果发送控制信号至该操作箱的信号终端处，由所述信号终端控制与其相连的第一指示灯处于设定的状态，辅助运维人员直观确认是否操作该操作箱内的操作把手。本发明通过信号控制中心和信号终端的信息交互，为现场操作人员提供直观的指示信号，辅助运维人员高效辨识操作间隔(即操作箱内的操作把手)与待操作设备，防止走错间隔误操作。(The invention discloses an intelligent prompting system for switching operation of a transformer substation based on integrated monitoring, which comprises a signal terminal, a first indicator lamp and a signal control center, wherein the signal terminal is arranged in an operation box of an operation field device; the first indicator light is connected with the signal terminal and is used for being associated with an operation box for operating field equipment; the signal control center is connected with the signal terminal, judges the equipment to be operated and the corresponding operation box based on the received current operation steps and operation content information sent by the production management system, sends a control signal to the signal terminal of the operation box based on the judgment result, controls the first indicator lamp connected with the signal terminal to be in a set state, and assists operation and maintenance personnel to visually confirm whether to operate the operation handle in the operation box. The invention provides visual indication signals for field operators through information interaction of the signal control center and the signal terminal, assists the operation and maintenance personnel to efficiently identify operation intervals (namely operation handles in the operation box) and equipment to be operated, and prevents wrong interval misoperation.)

一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统

技术领域

本发明属于变电站运行控制领域，具体涉及一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统。

背景技术

智能变电站作为坚强智能电网的重要支撑节点，已逐步实施应用一键顺控操作、一体化监控、室内机器人巡视等一系列智能运维举措，以提高变电站运维操作的智能化水平。

倒闸操作是变电站日常运维的重要工作，对于保障大电网运行方式的可靠切换和为检修人员提供安全的检修环境具有重要意义。但由于电网系统中传统变电站具有较大的存量，一键顺控操作等新技术仍在进一步实践经验积累阶段，目前倒闸操作几乎均由人工操作完成。影响操作的准确性因素主要有两个方面，一是运维人员将操作票内容与现场搪瓷牌、标签进行文字核对的准确性，二是准确使用五防解锁钥匙。其中，视觉文字核对是规避走错间隔、误操作的主要手段，但在运维人员长期驻站过于熟悉设备的情况下，在视线不好、人员精神欠佳以及疏忽懈怠的情况下极容易发生走错间隔误操作。而五防闭锁能够杜绝大多数误操作，但由于设备的操作可靠性以及五防闭锁自身问题，在需要解锁时疏忽大意，常常容易导致重大操作事故。

随着智能变电站的广泛建设以及新技术、新设备在变电站的应用，变电站的智能化水平得到极大的提升，但不同系统间的信息隔绝制约了整体功能的发挥以及高级应用的开发。为了实现变电站全景数据的采集，规范智能变电站的体系架构，国家电力调度控制中心组织提出了一体化监控系统的概念，以解决站内不同系统信息交互困难的问题，提高系统集成度和功能融合度。一体化监控系统是在传统监控系统的基础上，扩展了对各类辅助应用系统、计量系统、状态监测系统的监测和控制。通过内部分区技术、防火墙技术、纵向加密认证技术，增强不同系统间信息交互的安全性。变电站后台监控系统位于安全Ⅰ区，生产管理系统、机器人系统、视频监控、与其他主站的通信等系统信息即位于安全Ⅱ区，通过防火墙与安全Ⅰ区进行通信。一体化监控系统的建设将大大提升变电站运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用等工作的智能化、自动化和信息化水平，减轻人员在不同系统间分别查询信息的繁琐，不仅是智能变电站建设方向，也将是传统变电站技术改造的发展方向。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统，通过位于主控制室内的信号控制中心和位于现场的信号终端的信息交互，为现场操作人员提供直观的指示信号，辅助运维人员高效辨识操作间隔与待操作设备，防止走错间隔误操作。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统，包括：

信号终端，用于设置在操作现场设备的操作箱内；

第一指示灯，与所述信号终端相连，用于与在操作现场设备的操作箱关联；

信号控制中心，与所述信号终端相连，所述信号控制中心基于接收到的生产管理系统发送的当前操作步骤和操作内容信息，判断出待操作设备和对应的操作箱，并基于判断结果发送控制信号至该操作箱的信号终端处，由所述信号终端控制与其相连的第一指示灯处于设定的状态，辅助运维人员直观确认是否操作该操作箱内的操作把手。

可选地，所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还包括若干个第二指示灯，各第二指示灯分别用于设于操作现场设备的操作箱内部对应的的操作把手处；

在操作过程中，所述信号控制中心基于从生产管理系统中获取到的操作票信息以及运维人员当前的操作步骤和操作内容，确定出正确的操作箱和操作箱内的操作把手，发送控制信号至与所述正确的操作箱对应的信号终端，控制与该信号终端相连的第一指示灯和第二指示灯处于设定的状态。

可选地，所述第一指示灯和第二指示灯均为红绿双色指示灯；

当所述第一指示灯为红色时，则代表该禁止操作被打开的操作箱内的操作把手，当所述第一指示灯为绿色时，则代表可操作该被打开的操作箱内的操作把手；

当所述第二指示灯为红色时，则代表禁止操作与该第二指示灯对应的操作把手，当所述第二指示灯为绿色时，则代表可操作与该第二指示灯对应的操作把手。

可选地，所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还包括语音播放单元；所述语音播放单元与信号终端相连；所述信号终端基于接收到的生产管理系统发送的当前操作步骤和操作内容信息确定正确的操作箱和操作箱内的操作把手，发送控制信号至与所述正确的操作箱对应的信号终端，控制与该信号终端相连的第一指示灯和第二指示灯处于设定的状态，还控制所述正确的操作箱内部的语音播放单元发出允许操作的语音。

可选地，所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还与移动作业平台进行信息交互，所述移动作业平台提供电子操作票，用于供运维人员现场根据电子操作票进行设备操作，所述移动作业平台与所述生产管理系统相连，将运维人员当前的操作步骤和操作内容通过加密的无线传输网络发送至生产管理系统。

可选地，响应于运维人员进行倒闸操作打开操作箱的信号，所述信号终端根据信号控制中心发送的控制信号，控制操作箱内部的语音播放单元发出特定的语音内容，指明当前操作箱的名称以及是否允许操作，并控制该操作箱上的第一指示灯和第二指示灯处于设定状态。

可选地，所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还与后台监控系统进行信息交互；

在操作过程中，当所述后台监控系统显示某现场设备未操作到位时，所述信号控制中心发送控制信号至该对应的信号终端，使得该操作箱内部的语音播放单元发出语音提示，提醒现场人员重新操作。

可选地，所述信号控制中心与后台监控系统进行通信，获取现场设备的当前变位信息，若后台监控系统显示操作到位，且运维人员点击下一步操作，则发送控制信号至对应的信号终端，使得与当前步骤相对应的操作把手处的第二指示灯处于与禁止操作相配的状态，并使得与下一步步骤相对应的操作把手处的第二指示灯处于与允许操作相配的状态；若后台监控系统显示操作不到位，且运维人员点击下一步操作，则发送控制信号至对应信号终端，使得该信号终端中的语音播放单元发出后台操作不到位的语音提醒，并控制对应设备操作把手处的第二指示灯处于与报警操作相配的状态。

可选地，响应于操作箱的开门信号，所述信号终端输出控制信号至其内部的语音播放单元以及对应的第一指示灯、第二指示灯。

可选地，所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还与机器人系统进行信息交互，当所述信号终端对应的操作箱为保护屏时，在操作结束后，所述信号控制中心与机器人系统协调，控制相关机器人对操作箱内的切换开关和压板进行可见光巡视，确保切换开关和压板的最终状态与操作目标状态一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统，通过在信号终端(即信号终端)上设置语音播报单元、第一指示灯和第二指示灯，当运维人员在现场进行操作时，能够提供语音和指示灯两种信号，为运维人员直观指明是否是待操作间隔以及具体操作的设备，减轻单一的文字、数字核对操作间隔的难度和压力，避免由此可能导致的误操作事故。当将本发明提出的系统结合现有的搪瓷牌标签视觉核对，能够大大降低运维人员辨识待操作间隔和设备的难度，有利于防止人员在视线不明、精神状态不佳等情况下走错间隔误操作设备，提升倒闸操作的准确性和效率。

此外，本发明通过将信号控制中心与后台监控系统进行信息交互，实现了在后台操作不到位时能够及时提醒现场人员重新操作，避免了在后台和现场间来回的检查和操作。

进一步地，本发明所提出的系统还能通过所获得的信息核对现场设备是否操作到最终目标状态，及时发出提醒纠正错误操作，保障设备操作到调度下达的最终状态，为检修人员提供安全的工作环境，保障站内设备的安全稳定运行。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统的结构示意图。

图2为本发明一种实施例的基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统的工作流程示意图。

图3是本发明一种实施例中端子箱操作效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统，包括信号控制中心、信号终端和第一指示灯；

在具体实施过程中，所述信号终端设于现场操作箱内，所述操作箱可以是压变端子箱、刀闸机构箱、开关端子箱和各类保护屏等；优选地，所述第一指示灯为红绿双色指示灯，一般设于操作箱的顶部；

所述第一指示灯与所述信号终端相连，用于与在操作现场设备的操作箱关联，可以设于操作箱内部或者外部，优选设于操作箱的内部；

所述信号控制中心设于主控室内，所述信号控制中心与信号终端之间通过无线网络进行信号传递；

所述信号控制中心分别与后台监控系统和生产管理系统相连；

响应于操作箱被打开的信号(即当运维人员进行倒闸操作打开操作箱时)，所述信号控制中心基于接收到的生产管理系统发送的当前操作步骤和操作内容信息，判断出待操作设备和对应的操作箱，并基于判断结果发送控制信号至该操作箱的信号终端处，由所述信号终端控制与其相连的第一指示灯处于设定的状态，辅助运维人员直观确认是否操作该操作箱内的操作把手，在具体实施过程中，可以定义当所述第一指示灯为红色时，则代表禁止操作该被打开的操作箱内的操作把手，当所述第一指示灯为绿色时，则代表可操作该被打开的操作箱内的操作把手。

进一步地，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还包括若干个第二指示灯，各第二指示灯分别用于设于操作现场设备的操作箱内部对应的的操作把手处；在操作过程中，所述信号控制中心从生产管理系统中获取到的操作票信息以及运维人员当前的操作步骤和操作内容，确定出正确的操作箱和操作箱内的操作把手，发送控制信号至与所述正确的操作箱对应的信号终端，控制与该信号终端相连的第一指示灯和第二指示灯处于设定的状态，用于防止因设备名称接近而引起的误操作，提高操作效率。优选地，所述第二指示灯均为红绿双色指示灯，当所述第二指示灯为红色时，则代表该禁止操作与该第二指示灯对应的操作把手，当所述第二指示灯为绿色时，则代表可操作与该第二指示灯对应的操作把手。

所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还包括语音播放单元；所述语音播放单元与信号终端相连；所述信号终端基于接收到的生产管理系统发送的当前操作步骤和操作内容信息确定正确的操作箱和操作箱内的操作把手，发送控制信号至与所述正确的操作箱对应的信号终端，控制与该信号终端相连的第一指示灯和第二指示灯处于设定的状态，还控制所述正确的操作箱内部的语音播放单元发出允许操作的语音。

所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统与移动作业平台进行信息交互，所述移动作业平台提供电子操作票，用于供运维人员现场根据电子操作票进行设备操作，所述移动作业平台与所述生产管理系统相连，将运维人员当前的操作步骤和操作内容通过加密的无线传输网络发送至生产管理系统。所述信号控制中心根据移动作业平台上的电子操作票的进度确定控制指令的下发。在具体实施过程中，运维人员根据变电站移动作业平台上的电子操作票进行倒闸操作，移动作业平台将运维人员当前的操作步骤和操作内容通过加密的无线传输网络发送到生产管理系统，进而通过局域网传递到信号控制中心，信号控制中心根据当前的操作步骤和操作内容下发控制指令。

响应于运维人员进行倒闸操作打开操作箱的信号，所述信号终端根据信号控制中心发送的控制信号，控制操作箱内部的语音播放单元发出特定的语音内容，指明当前操作箱的名称以及是否允许操作，并控制该操作箱上的第一指示灯和第二指示灯处于设定状态，并结合标签等视觉核对，多重保障运维人员准确辨识操作间隔。

在操作开始前，所述信号控制中心控制所有信号终端发出禁止操作控制指令，此时打开操作箱，第一指示灯为红色，语音播放禁止操作。。

在具体实施过程中，响应于操作箱的开门信号，所述信号终端输出控制信号至对应的语音播放单元以及对应的第一指示灯、第二指示灯。

站内倒闸操作流程主要分为四个部分，一是操作前准备部分，二是操作过程中的智能提示，三是操作后的及时核对，四是最后的机器人校核，全方位保障倒闸操作的准确性，提高倒闸操作效率。本发明实施例中的系统，能够完成操作前准备部分和操作过程中的智能提示，如图2所示，具体为：

(1)操作前准备部分

调度下达操作指令后，运维人员在生产管理系统上完成操作票的填写，并传送到信号控制中心。信号控制中心根据全站设备双重名称、箱柜屏搪瓷牌以及对应标签核查操作票票面准确性，并提示修改。生产管理系统最终确认后的操作票一方面传递至信号控制中心，形成操作流程，一方面传递至移动作业平台，预备进行现场操作。

(2)操作过程中的智能提示

调度指令下发后，运维人员启动移动作业平台的电子操作票，并通过生产管理系统启动信号控制中心的操作流程，信号控制中心控制所有信号终端(端子箱、机构箱、保护屏等箱柜)发出禁止操作的语音和指示灯提醒。运维人员点击电子操作票的操作步骤后，移动作业平台将当前操作步骤及操作内容传递至生产管理系统，进而通过局域网传递至信号控制中心，信号控制中心根据当前操作步骤和操作内容，控制对应信号终端发出允许操作的语音和指示灯信号。

运维人员到达现场，打开正确的箱柜、门节点动作后，信号终端与其相连的语音播放单元播放语音信号提示“这是***开关端子箱，允许操作***刀闸或接地刀闸”，并控制操作箱顶部的红绿双色指示灯为绿色，控制对应允许操作的刀闸或接地刀闸的指示灯为绿色，控制其他刀闸或接地刀闸的指示灯为红色，结合搪瓷牌、标签的视觉核对，保障运维人员在夜晚视线不好的情况下，仍能准确高效辨识待操作设备，端子箱倒闸操作的控制效果如图3所示。

若打开错误的箱柜，该箱柜信号终端通过语音信号提示“这是***开关端子箱，禁止操作”，并控制箱柜内所有红绿双色指示灯为红色，提醒运维人员重新核对箱柜名称，避免走错间隔。

实施例2

基于实施例1，本发明实施例与实施例1的区别在于：

所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还与后台监控系统进行信息交互；

在操作过程中，当所述后台监控系统显示某现场设备未操作到位时，所述信号控制中心发送控制信号至该操作箱对应的信号终端，使得该操作箱内部的语音播放单元发出语音提示，提醒现场人员重新操作，保障设备操作到位，防止运维人员在现场与后台间来回检查操作，提高操作效率。

所述信号控制中心与后台监控系统进行通信，获取现场设备的当前变位信息，若后台监控系统显示操作到位，且运维人员点击下一步操作，则发送控制信号至对应的信号终端，使得与当前步骤相对应的操作把手处的第二指示灯处于与禁止操作相配的状态，并使得与下一步步骤相对应的操作把手处的第二指示灯处于与允许操作相配的状态；若后台监控系统显示操作不到位，且运维人员点击下一步操作，则发送控制信号至对应信号终端，使得该信号终端中的语音播放单元发出后台操作不到位的语音提醒，并控制对应设备操作把手处的第二指示灯处于与报警操作相配的状态。

本发明实施例中的系统，能够完成操作后的及时核对，如图2所示，具体为：

信号控制中心下发对应的声光控制指令后，接收来自后台监控系统中所操作设备的遥控变位信息及电压电流信息，若后台变位成功，则通过信号终端发出提示语音，“***刀闸后台变位成功，可以继续下一步”。当现场进行下一步检查时，后台变位仍未成功，则通过信号终端控制语音播放单元发出提示语音，“***刀闸后台变位未成功，请检查后操作”，并控制当前设备的指示灯为绿色闪烁。重新操作正常后，发出“***刀闸后台变位成功，可以继续下一步”的语音提醒。若暂时无法恢复而调度、领导允许继续操作，则信号控制中心记录此异常，并跳过这一步骤。

在当前步骤操作结束并且后台变位成功后，或者操作异常，可以跳过这一步，点击下一步操作后，信号控制中心首先控制上一步的指示灯信号由绿色恢复为红色，即为禁止操作，然后控制当前操作设备的指示灯为绿色，表示允许操作，实现对下一步操作设备的直观指示。

实施例3

基于实施例2，本发明实施例与实施例2的区别在于：

所述基于一体化监控的变电站倒闸操作智能提示系统还与机器人系统进行信息交互，当所述信号终端对应的操作箱为保护屏时，在操作结束后，所述信号控制中心与机器人系统协调，控制相关机器人对操作箱内的切换开关和压板进行可见光巡视，确保切换开关和压板的最终状态与操作目标状态一致，对于运维人员疏忽造成的操作错误，信号控制中心能够及时发出报警，提醒运维人员纠正操作，保障检修工作时站内设备的安全运行。

本发明实施例中的系统，能够完成机器人校核，如图2所示，具体为：

所有操作结束后，信号控制中心将本次操作中没有遥控反馈信号的压板、切换开关等操作发送至机器人系统，形成室内机器人巡视任务。室内机器人进行相关压板、切换开关、空开的当前状态的巡视，并将其状态信息反馈到信号控制中心进行核对，及时纠正错误操作，保证相关设备均操作到调度下达的状态，防止人员疏忽导致的现场检查不到位，全方位保障倒闸操作的准确性，为检修人员提供安全的检修环境，保障电网的安全稳定运行。

实际使用时，信号控制中心采用Intel i5处理器，8G内存，500G机械硬盘，人机界面采用组态软件态神进行开发。信号终端采用新唐ARM Cortex-M单片机，型号为NuTiny-SDK-NUC029LAN，运行频率最高可达50MHz，适用于各种各样的工业控制和需要高性能CPU的领域。内嵌有32K/64K字节的flash存储器、4K字节数据flash存储器及4K字节SRAM存储器，配设多种系统级外设功能，如I/O端口、EBI(外部总线接口)、Timer、UART、SPI、I²C、PWM、ADC、ACMP，不仅能够满足声光语音等各种控制的需要，未来还能为端子箱温湿度数据及其他信号的传输提供方便，提升变电站的信息化水平和端子箱智能化水平。

信号控制中心采用亿佰特485串口转ZigBee CC2530模块与信号终端中的CC2530模块进行自组网的数据传输，数据传输速率快、可靠性高，最大发射功率100mW，最大传输距离可达1km。变电站移动作业平台与生产管理系统的通信方式，信号控制中心与生产管理系统、后台监控系统、机器人系统的通信方式依据国家电网关于一体化监控的《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》和《智能变电站一体化监控系统功能规范》进行设定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。