变电站监控后台人机对话探索

随着综合自动化技术在变电站的广泛应用，监控后台机（工程师站）已经逐步取代中央信号屏，成为运行及其他相关部门人员对变电站设备进行监控、操作的主要工具。而监控后台机（工程师站）人机对话界面（下简称监控界面）则是运行人员和监控系统实现互动的最基本和最重要的手段。现在使用的监控界面多为设备厂家设计，由于对现场具体情况和实际运行工作了解程度的限制，这些产品在实际运用中还存在着一定的问题（如光字牌信号的定义不合理、倒闸操作界面子菜单设计不合理、监盘界面色彩宜使运行人员感到视觉疲劳等），这些常常需要在设备交付后由使用单位和生产厂家反复磋商修改，而且问题往往还得不到彻底地解决，同时还会在反复修改中造成一定的不安全因素。因此作为设备的实际使用者——广大运行人员和相关部门的工作人员能在设备交付前，对监控界面的设计提出一定的建议和自己的看法，对于提高设备的可操作性，使监控后台机（工程师站）更好地发挥作用，进而更好地推进运行生产工作开展是十分有益的。笔者作为一名现场运行人员亲身参加了无锡地区第一座500千伏分层分布式综合自动化变电站——梅里变（2004年初投运）的验收、投运和运行工作。针对该站实际运行中监控界面出现的问题，对综合自动化变电站监控界面的设计总结了一定的经验，现作一浅谈，与广大设计和运行人员共同探讨。

500千伏梅里变是华东电网的重要结点，是无锡地区的主要电源点及负荷交换中心之一，采用综合自动化站的典型设计。一次部分500千伏采用一又二分之一接线、220千伏采用双母双分段接线，主变采用单相容量334兆伏安的三相分体式ABB主变共两台。全站为分层分布式布局，设500千伏、220千伏继保小室。现场采用南瑞中德公司的6MD系列测控装置、后台监控后台采用RD800系统，具体界面由南瑞电网公司设计。由于后台系统原为调度使用，因此在实际运行过程中出现了一些问题。其中监控界面的问题较为突出。经过总结，笔者认为在类似梅里变设计的综自站，其监控界面设计主要应注意以下几个方面。

一、主界面和分界面的布局问题

传统站运行人员监控工作主要通过中央信号屏进行。其主要采用单一平面布局——将各种仪表、信号灯、光字牌、一次接线图及相关操作开关并列布置在中央信号屏上。

由于综合自动化站采用了以计算机应用技术、自动化监控后台技术和网络通信技术为核心的综合自动化技术。因此改由监控后台机（工程师站）担负起传统站中央信号屏的监控作用。同时监控后台机（工程师站）还可以为运行人员提供“实时主接线图、模拟操作图、后台联锁、变电站日常报表”等多种集成功能。虽然监控后台机（工程师站）多采用大尺寸电脑屏幕，但是如此众多的监控界面是无法像中央信号屏那样采用单一平面的布置方式的。因此如何设计好监控主界面和分界面的布局对于充分利用变电站综合自动化技术是十分重要的。

根据各监控界面的功能不同，可采用分层布局将“主接线图”、“500千伏接线图”、“220千伏接线图”、“所用电接线图”、“光字牌图”、“监控系统工况”、“变电站日常报表”、“监控数据检索”等做成按钮并列布置在主界面上。各按钮对应相应分界面。

该布局的主要好处是：

1、主界面简洁明了，便于运行人员监盘；

2、各按钮分工明确，便于运行人员操作；

3、采用树状分层布局、便于维护，添加新模块。

在各界面的具体设计时应充分考虑相关规程规定和现场运行人员的习惯。如一次系统图布局应与现场实际布局相对应；母线应与连接线有明显粗细区别；开关（断路器）和闸刀（隔离开关）的分合状况显示应清楚明了，并带有相关声响等信号；各种负荷实时数据应以图格的形式清晰地显示于各对应的接线界面等。以上种种细节可视各站具体情况有所注意。

二、光字牌布局及设计问题

在传统站中光字牌是运行人员监视站内设备运行状况、保护动作情况等的重要的信号。其主要由现场继电器等硬件接点触发，通过中央信号屏上的小灯照亮对应的字牌而反映。随着中央信号屏的取消，在综自站，传统光字牌也被监控后台机（工程师站）的虚拟光字牌取代，由于虚拟光字牌的信号即可取自现场硬件接点，又可通过监控系统内部软件判断逻辑触发。因此其提供给运行人员的信息内容比传统光字牌丰富的多。如何对监控信息进行取舍，设计对应的光字牌，同时对光字牌进行准确命名、分别归类？这对于运行人员监控现场设备，及时发现和处理异常及事故情况是尤为重要的。

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（如站内水泵光字牌、UPS电源情况、交直流光字牌等）”进行分类。各自设计主光字牌（主光字牌数量应少，便于监盘），采用分层布局（分层不应过多以3层为宜）对应各分光字牌。其中500千伏部分还可分为各线路光字牌（包括线路保护）、各开关光字牌（包括开关保护）、母线光字牌（包括母差保护）等。220千伏部分可分为各线路光字牌（包括相应线路、开关保护）、母线光字牌（包括母差保护）等。35千伏部分可分为各电抗器、各电容器光字牌等。

2、在光字牌内容上，对于二次设备应该有反映保护工作状态、保护动作状态、保护电源状态等的光字牌。一次设备应该有反映设备工作状态（如开关漏氮闭锁）的光字牌。

3、在光字牌的命名上，应力求准确、简洁、明了。如在梅里变投运初始，曾有过“开关同期同期”的光字牌（实为开关同期满足）。给运行人员的实际工作造成了一定的困惑。

4、在光字牌的设计上，应使光字牌在设备正常时不亮。如在梅里变投运初始，曾有线路PT有电的分光字牌常亮，从而使相应的光字牌也常亮，使光字牌主界面失去了对事故、异常的警示作用。

三、操作界面设计问题

除了监视现场设备外，监控界面一般还是变电站运行人员进行倒闸操作等工作的主要平台。因此，如何正确设计操作界面，是保证变电站运行人员正确进行操作的重要基础之一。

根据现场运行实践，操作界面的设计应做到以下几点：

1、操作界面中有关设备及其运行状态应清晰可靠，并显示相关运行编号，大小应适于操作；

2、各操作界面应设计统一的线条，开关、刀闸的比例应合适；

3、操作菜单应该可靠定位，菜单内容应符合现场运行实际情况，并且简洁明了；

4、操作菜单各项内容排列不宜过分紧密；

5、在操作界面中应可以进行实时操作界面和模拟操作界面的快速切换。

其中以下两点要特别注意：

1、各操作内容名称应符合各站实际操作习惯。操作子菜单的内容可只包含：“遥信对位”、“所有遥信对位”（以上两项起到信号复位操作功能）；“遥控”、“无压遥控”（以上两项起到遥控操作功能）；“预操作分”、“预操作合”（以上两项起到模拟预操作功能）。因为在实际操作时若菜单内容过多，操作时很容易点错内容。轻则影响操作过程、增加操作人员心理压力，重则引发不必要的误操作。

2、要形成独立的或与主接线图明显区别的一次操作模拟图，如可用不同的屏底色及明显的文字标识。同时模拟操作界面应包括现场需要手动操作的实际设备（如现场PT次级空气开关、有关手动地刀等）的模拟操作。否则在模拟预演时会出现模拟作无法正常进行的情况。

四、界面细节美工设计的问题

由于运行人员需要长时间监视监控界面。因此该界面细节美工设计就显得较为重要了。若界面细节美工设计得当则可以避免或延缓运行人员视觉疲劳，提高安全运行效率。否则会使运行人员对界面产生抵触情绪，减少监盘时间，从而带来一定的安全隐患。

界面细节美工设计应注意以下几点：

1、颜色、形状、字体一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、形状、字体自成一体，各同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。

界面细节美工设计的一致性使运行人员看画面时感到舒适，从而不分散他的注意力。对于新运行人员，或紧急情况下处理问题的运行人员来说，一致性还能减少他们的操作失误。

2、颜色、形状、字体分明。即各设备的不同状态应用易于分别的不同的颜色或相同颜色的不同形状显示。同时各颜色、形状的含义简洁明了。如选择红色的实心小长方形和空心小长方形分别代表开关的合闸和分闸状态。用灰色的小长方形代表开关中间状态。

易于分辨的细节设计，对于运行人员来讲。可以更容易、及时的发现设备的变位情况，及实时运行方式。使正常操作和事故异常处理准确性提高。

3、背景颜色设计不宜过分鲜艳。报警信号应颜色醒目（如组操作界面可采用浅蓝色调，光字牌应采用红色等）。

根据现场实际经验，过分鲜艳的背景及易使运行人员产生视觉疲劳并忽视背景中设备的状态。而颜色醒目的报警信号则可使运行人员集中注意力，以利判断及处理。

此外由于综合自动化变电站监控界面的设计是一项系统复杂的工程。它还和数据库设计、报表设计、监控系统资源设计等有密切的联系。因此也需要现场运行人员参与和熟悉有关技术、知识，便于使用及良好运行。