變電站監控后臺人機對話探索

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隨著綜合自動化技術在變電站的廣泛應用，監控后臺機（工程師站）已經逐步取代中央信號屏，成為運行及其他相關部門人員對變電站設備進行監控、操作的主要工具。而監控后臺機（工程師站）人機對話界面（下簡稱監控界面）則是運行人員和監控系統實現互動的最基本和最重要的手段。現在使用的監控界面多為設備廠家設計，由于對現場具體情況和實際運行工作了解程度的限制，這些產品在實際運用中還存在著一定的問題（如光字牌信號的定義不合理、倒閘操作界面子菜單設計不合理、監盤界面色彩宜使運行人員感到視覺疲勞等），這些常常需要在設備交付后由使用單位和生產廠家反復磋商修改，而且問題往往還得不到徹底地解決，同時還會在反復修改中造成一定的不安全因素。因此作為設備的實際使用者——廣大運行人員和相關部門的工作人員能在設備交付前，對監控界面的設計提出一定的建議和自己的看法，對于提高設備的可操作性，使監控后臺機（工程師站）更好地發揮作用，進而更好地推進運行生產工作開展是十分有益的。筆者作為一名現場運行人員親身參加了無錫地區第一座500千伏分層分布式綜合自動化變電站——梅里變（2004年初投運）的驗收、投運和運行工作。針對該站實際運行中監控界面出現的問題，對綜合自動化變電站監控界面的設計總結了一定的經驗，現作一淺談，與廣大設計和運行人員共同探討。

500千伏梅里變是華東電網的重要結點，是無錫地區的主要電源點及負荷交換中心之一，采用綜合自動化站的典型設計。一次部分500千伏采用一又二分之一接線、220千伏采用雙母雙分段接線，主變采用單相容量334兆伏安的三相分體式ABB主變共兩臺。全站為分層分布式布局，設500千伏、220千伏繼保小室。現場采用南瑞中德公司的6MD系列測控裝置、后臺監控后臺采用RD800系統，具體界面由南瑞電網公司設計。由于后臺系統原為調度使用，因此在實際運行過程中出現了一些問題。其中監控界面的問題較為突出。經過總結，筆者認為在類似梅里變設計的綜自站，其監控界面設計主要應注意以下幾個方面。

一、主界面和分界面的布局問題

傳統站運行人員監控工作主要通過中央信號屏進行。其主要采用單一平面布局——將各種儀表、信號燈、光字牌、一次接線圖及相關操作開關并列布置在中央信號屏上。

由于綜合自動化站采用了以計算機應用技術、自動化監控后臺技術和網絡通信技術為核心的綜合自動化技術。因此改由監控后臺機（工程師站）擔負起傳統站中央信號屏的監控作用。同時監控后臺機（工程師站）還可以為運行人員提供“實時主接線圖、模擬操作圖、后臺聯鎖、變電站日常報表”等多種集成功能。雖然監控后臺機（工程師站）多采用大尺寸電腦屏幕，但是如此眾多的監控界面是無法像中央信號屏那樣采用單一平面的布置方式的。因此如何設計好監控主界面和分界面的布局對于充分利用變電站綜合自動化技術是十分重要的。

根據各監控界面的功能不同，可采用分層布局將“主接線圖”、“500千伏接線圖”、“220千伏接線圖”、“所用電接線圖”、“光字牌圖”、“監控系統工況”、“變電站日常報表”、“監控數據檢索”等做成按鈕并列布置在主界面上。各按鈕對應相應分界面。

該布局的主要好處是：

1、主界面簡潔明了，便于運行人員監盤；

2、各按鈕分工明確，便于運行人員操作；

3、采用樹狀分層布局、便于維護，添加新模塊。

在各界面的具體設計時應充分考慮相關規程規定和現場運行人員的習慣。如一次系統圖布局應與現場實際布局相對應；母線應與連接線有明顯粗細區別；開關（斷路器）和閘刀（隔離開關）的分合狀況顯示應清楚明了，并帶有相關聲響等信號；各種負荷實時數據應以圖格的形式清晰地顯示于各對應的接線界面等。以上種種細節可視各站具體情況有所注意。

二、光字牌布局及設計問題

在傳統站中光字牌是運行人員監視站內設備運行狀況、保護動作情況等的重要的信號。其主要由現場繼電器等硬件接點觸發，通過中央信號屏上的小燈照亮對應的字牌而反映。隨著中央信號屏的取消，在綜自站，傳統光字牌也被監控后臺機（工程師站）的虛擬光字牌取代，由于虛擬光字牌的信號即可取自現場硬件接點，又可通過監控系統內部軟件判斷邏輯觸發。因此其提供給運行人員的信息內容比傳統光字牌豐富的多。如何對監控信息進行取舍，設計對應的光字牌，同時對光字牌進行準確命名、分別歸類？這對于運行人員監控現場設備，及時發現和處理異常及事故情況是尤為重要的。

1、在光字牌布局上，可以按“500千伏部分”、“220千伏部分”、“35千伏部分”、“公共部分（如站內水泵光字牌、UPS電源情況、交直流光字牌等）”進行分類。各自設計主光字牌（主光字牌數量應少，便于監盤），采用分層布局（分層不應過多以3層為宜）對應各分光字牌。其中500千伏部分還可分為各線路光字牌（包括線路保護）、各開關光字牌（包括開關保護）、母線光字牌（包括母差保護）等。220千伏部分可分為各線路光字牌（包括相應線路、開關保護）、母線光字牌（包括母差保護）等。35千伏部分可分為各電抗器、各電容器光字牌等。

2、在光字牌內容上，對于二次設備應該有反映保護工作狀態、保護動作狀態、保護電源狀態等的光字牌。一次設備應該有反映設備工作狀態（如開關漏氮閉鎖）的光字牌。

3、在光字牌的命名上，應力求準確、簡潔、明了。如在梅里變投運初始，曾有過“開關同期同期”的光字牌（實為開關同期滿足）。給運行人員的實際工作造成了一定的困惑。

4、在光字牌的設計上，應使光字牌在設備正常時不亮。如在梅里變投運初始，曾有線路PT有電的分光字牌常亮，從而使相應的光字牌也常亮，使光字牌主界面失去了對事故、異常的警示作用。

三、操作界面設計問題

除了監視現場設備外，監控界面一般還是變電站運行人員進行倒閘操作等工作的主要平臺。因此，如何正確設計操作界面，是保證變電站運行人員正確進行操作的重要基礎之一。

根據現場運行實踐，操作界面的設計應做到以下幾點：

1、操作界面中有關設備及其運行狀態應清晰可靠，并顯示相關運行編號，大小應適于操作；

2、各操作界面應設計統一的線條，開關、刀閘的比例應合適；

3、操作菜單應該可靠定位，菜單內容應符合現場運行實際情況，并且簡潔明了；

4、操作菜單各項內容排列不宜過分緊密；

5、在操作界面中應可以進行實時操作界面和模擬操作界面的快速切換。

其中以下兩點要特別注意：

1、各操作內容名稱應符合各站實際操作習慣。操作子菜單的內容可只包含：“遙信對位”、“所有遙信對位”（以上兩項起到信號復位操作功能）；“遙控”、“無壓遙控”（以上兩項起到遙控操作功能）；“預操作分”、“預操作合”（以上兩項起到模擬預操作功能）。因為在實際操作時若菜單內容過多，操作時很容易點錯內容。輕則影響操作過程、增加操作人員心理壓力，重則引發不必要的誤操作。

2、要形成獨立的或與主接線圖明顯區別的一次操作模擬圖，如可用不同的屏底色及明顯的文字標識。同時模擬操作界面應包括現場需要手動操作的實際設備（如現場PT次級空氣開關、有關手動地刀等）的模擬操作。否則在模擬預演時會出現模擬作無法正常進行的情況。

四、界面細節美工設計的問題

由于運行人員需要長時間監視監控界面。因此該界面細節美工設計就顯得較為重要了。若界面細節美工設計得當則可以避免或延緩運行人員視覺疲勞，提高安全運行效率。否則會使運行人員對界面產生抵觸情緒，減少監盤時間，從而帶來一定的安全隱患。

界面細節美工設計應注意以下幾點：

1、顏色、形狀、字體一致。即一方面界面顏色、形狀、字體與國家、國際或行業通用標準相一致。另一方面界面顏色、形狀、字體自成一體，各同設備及其相同設計狀態的顏色應保持一致。

界面細節美工設計的一致性使運行人員看畫面時感到舒適，從而不分散他的注意力。對于新運行人員，或緊急情況下處理問題的運行人員來說，一致性還能減少他們的操作失誤。

2、顏色、形狀、字體分明。即各設備的不同狀態應用易于分別的不同的顏色或相同顏色的不同形狀顯示。同時各顏色、形狀的含義簡潔明了。如選擇紅色的實心小長方形和空心小長方形分別代表開關的合閘和分閘狀態。用灰色的小長方形代表開關中間狀態。

易于分辨的細節設計，對于運行人員來講。可以更容易、及時的發現設備的變位情況，及實時運行方式。使正常操作和事故異常處理準確性提高。

3、背景顏色設計不宜過分鮮艷。報警信號應顏色醒目（如組操作界面可采用淺藍色調，光字牌應采用紅色等）。

根據現場實際經驗，過分鮮艷的背景及易使運行人員產生視覺疲勞并忽視背景中設備的狀態。而顏色醒目的報警信號則可使運行人員集中注意力，以利判斷及處理。

此外由于綜合自動化變電站監控界面的設計是一項系統復雜的工程。它還和數據庫設計、報表設計、監控系統資源設計等有密切的聯系。因此也需要現場運行人員參與和熟悉有關技術、知識，便于使用及良好運行。