智能防誤操作系統(tǒng)在客運(yùn)專線牽引變電所的應(yīng)用

陳紀(jì)綱，王思文

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031)

隨著我國客運(yùn)專線的迅速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)和遠(yuǎn)動系統(tǒng)在客運(yùn)專線完全普及，牽引變電所已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)無人值班。在正常情況下，牽引變電所的倒閘作業(yè)都是通過調(diào)度端進(jìn)行遠(yuǎn)動完成，但現(xiàn)場還是不可避免地存在部分作業(yè)，如現(xiàn)場檢修、現(xiàn)場試驗(yàn)、遠(yuǎn)動系統(tǒng)故障、變電所改擴(kuò)建等。倒閘操作是牽引供電系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，有著嚴(yán)密的邏輯規(guī)定，安全要求非常高，違反邏輯進(jìn)行操作就有可能引發(fā)惡性誤操作。為了確?？瓦\(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免各類誤操作事故發(fā)生，必須實(shí)施防誤閉鎖及相關(guān)組織管理手段，防誤操作系統(tǒng)需要發(fā)揮更大的作用，也需更加完善。在發(fā)達(dá)國家電網(wǎng)中，防誤操作系統(tǒng)隨著自動化系統(tǒng)的發(fā)展，已經(jīng)在變電站得到了廣泛的應(yīng)用。在我國，已經(jīng)形成了電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司相關(guān)規(guī)程也說明了防止電氣誤操作事故的具體做法，并明確防誤操作系統(tǒng)需與變電站主體工程同步驗(yàn)收和開通。

1 防誤操作系統(tǒng)概述

防誤操作系統(tǒng)的基本要求是使電氣設(shè)備具有有效的防誤功能，即防止誤分、誤合斷路器，防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，防止帶電掛(合)地線(接地刀閘)，防止帶接地線(接地刀閘)合斷路器、防止誤入帶電間隔，簡稱“五防”。目前電氣化鐵道牽引變電所閉鎖系統(tǒng)應(yīng)用普遍的是機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖。機(jī)械閉鎖應(yīng)用于隔離開關(guān)和接地開關(guān)之間的閉鎖，這種閉鎖方式可靠性高，但只能用于開關(guān)機(jī)構(gòu)本體的閉鎖，應(yīng)用范圍很窄。電氣閉鎖是通過相關(guān)開關(guān)設(shè)備的輔助觸點(diǎn)連接實(shí)現(xiàn)閉鎖，理論上閉鎖可靠方便，但這種方式需要接入二次電纜，接線方式復(fù)雜、運(yùn)營維護(hù)困難，輔助觸點(diǎn)設(shè)備工作不可靠會影響電氣閉鎖的正常運(yùn)行，且電氣閉鎖只能防止斷路器、隔離開關(guān)合接地開關(guān)的誤操作，對誤入帶電間隔、接地線的掛接等則無能為力，不能實(shí)現(xiàn)完整的五防功能。

智能防誤操作系統(tǒng)是一種采取計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)，用于高壓開關(guān)設(shè)備防止電氣誤操作的裝置，是基于電力系統(tǒng)微機(jī)防誤系統(tǒng)的升級產(chǎn)品。系統(tǒng)主要由防誤主機(jī)、專用軟件、電子鑰匙、鎖具及與鎖具使用相配套的配件組成(圖1)，智能防誤操作系統(tǒng)可將五防功能牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，共享數(shù)據(jù)。

圖1 智能防誤操作系統(tǒng)

牽引變電所智能防誤操作系統(tǒng)基本原理是在主機(jī)內(nèi)預(yù)先存儲所有一次設(shè)備操作規(guī)程，在系統(tǒng)軟件中預(yù)先編入牽引變電所的主接線圖和所有設(shè)備的操作規(guī)程，在綜合自動化系統(tǒng)監(jiān)控屏上的斷路器轉(zhuǎn)換開關(guān)、隔離開關(guān)分合閘開關(guān)，以及設(shè)備就地操作機(jī)構(gòu)、接地樁處安裝有各種形式的智能鎖具。對于某一項(xiàng)的倒閘，通過系統(tǒng)主機(jī)制作出正確的操作工作票，然后按照操作票的順序和內(nèi)容，運(yùn)行人員采用電子鑰匙對鎖具進(jìn)行解鎖操作。

2 智能防誤操作系統(tǒng)的實(shí)施

海南東環(huán)客運(yùn)專線設(shè)置有7座220 kV牽引變電所，在設(shè)置遠(yuǎn)動系統(tǒng)和綜合自動化系統(tǒng)的同時，將智能防誤操作系統(tǒng)在牽引變電所中進(jìn)行了應(yīng)用，將開關(guān)設(shè)備的閉鎖、接地、開關(guān)柜門、制作工作票等納入了智能防誤操作系統(tǒng)。

2.1 裝置的安裝

智能防誤操作系統(tǒng)的安裝主要包括防誤主機(jī)、電腦鑰匙、防誤鎖具、接地樁等硬件設(shè)備和軟件的安裝工作，具體如下:防誤主機(jī)、電子鑰匙和充電通訊器、打印機(jī)等安裝在牽引變電所的主控制室的柜內(nèi);防誤掛鎖用于鎖閉帶有鎖孔的設(shè)備，在隔離開關(guān)操作手柄鎖銷上、操作機(jī)構(gòu)箱門上、開關(guān)柜門上安裝鎖具;在萬用開關(guān)、按鈕上安裝用于鎖閉盤、柜的按鈕鎖具;專用的接地樁焊接在變電所需要接地點(diǎn)處，在支柱的地線上、扁鋼地線上進(jìn)行焊接，地線頭安裝在牽引變電所移動接地線的尾端。如圖2所示。

圖2 鎖具的安裝位置

2.2 裝置的運(yùn)行

首先需要繪制牽引變電所主接線圖，形成接線模擬圖形文件;其次是設(shè)置牽引變電所各斷路器、隔離開關(guān)、開關(guān)柜門的防誤操作邏輯關(guān)系;有防誤操作邏輯關(guān)系的斷路器和隔離開關(guān)，通過功能模塊完成在防誤邏輯表中的邏輯生成、邏輯刪除任務(wù)。功能模塊通過調(diào)用防誤邏輯表中相應(yīng)紀(jì)錄，進(jìn)行邏輯判斷。電腦鑰匙是操作信息的載體，接受主機(jī)下傳的操作項(xiàng)目，記錄現(xiàn)場操作過程，同時又是現(xiàn)場操作的控制和執(zhí)行者，并將操作完成后將信息傳回給主機(jī)系統(tǒng)。

系統(tǒng)通訊方式為:電子鑰匙通過USB接口與防誤主機(jī)進(jìn)行通訊，向下傳遞防誤操作信息，向上傳遞執(zhí)行結(jié)果信息;防誤主機(jī)通過以太網(wǎng)接口與變電所綜合自動化系統(tǒng)通訊，從綜合自動化系統(tǒng)讀取各斷路器和開關(guān)的分、合狀態(tài)信息。

根據(jù)防誤操作系統(tǒng)的基本功能，裝置的運(yùn)行中主要完成以下幾方面內(nèi)容。

2.2.1 倒閘操作

倒閘操作的功能是在牽引變電所“遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)亍遍_關(guān)置于“當(dāng)?shù)亍辈僮鞯那闆r下使用，所以一般情況下操作卡片的第一步都是將“遠(yuǎn)方/當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換開關(guān)”打至當(dāng)?shù)?。某?xiàng)倒閘操作的目的，可以通過選擇倒閘操作卡片來確定。在系統(tǒng)選項(xiàng)卡中選擇所需要的操作卡片，自動顯示其操作步驟，輸入電力調(diào)度鎖下達(dá)的倒閘命令號，點(diǎn)擊確定后進(jìn)行模擬操作。若模擬成功，把電腦鑰匙放入充電通訊控制器，點(diǎn)擊下載，將該操作卡片的操作步驟下載到電腦鑰匙里。此時持電腦鑰匙去現(xiàn)場進(jìn)行相應(yīng)的解鎖操作，電子鑰匙的探頭監(jiān)測操作對象是否正確，若正確則顯示正確的信息提示，同時開放其操作權(quán)限和功能，可以進(jìn)行倒閘;操作結(jié)束后，電腦鑰匙將自動顯示下一項(xiàng)操作內(nèi)容。若實(shí)際操作與電腦鑰匙提示不符，電腦鑰匙發(fā)出報(bào)警并強(qiáng)制閉鎖。待操作完畢成功后拿電腦鑰匙回傳到防誤系統(tǒng)主機(jī)。

2.2.2 第一種工作票

牽引變電所高壓設(shè)備停電作業(yè)需應(yīng)用第一種工作票，由于高壓設(shè)備帶電作業(yè)危險性大、影響范圍廣，在變電所的作業(yè)安全管理中，第一種工作票的作業(yè)歸供電調(diào)度管轄。在智能防誤操作系統(tǒng)中，點(diǎn)擊運(yùn)行第一種工作票系統(tǒng)，選擇需要作業(yè)的內(nèi)容，點(diǎn)擊簽發(fā)、辦理、執(zhí)行、恢復(fù)、結(jié)束工作票。通過電腦鑰匙進(jìn)行防誤操作的步驟和方式同倒閘作業(yè)。

2.3 臨時接地線和防止誤入帶電間隔的閉鎖

臨時接地線閉鎖由接線頭、接地樁和鎖具構(gòu)成?，F(xiàn)場安裝時應(yīng)在掛地線的地方焊上地線樁，不掛地線時將鎖具鎖在地線樁上。需要掛地線時，應(yīng)先選擇操作程序，用電腦鑰匙打開鎖具，再裝上地線，并上鎖。對于變電所高壓室開關(guān)柜的門，可在其上安裝鎖具，符合程序時方能通過電腦鑰匙打開鎖具。

2.4 緊急解鎖操作

在事故處理或網(wǎng)絡(luò)故障情況下，智能防誤系統(tǒng)可支持緊急解鎖功能。對斷路器和電動隔離開關(guān)的操作可以用帶專用鑰匙的切換開關(guān)短路閉鎖。系統(tǒng)還設(shè)置了軟件解鎖功能，在緊急情況下可以通過軟件對其作出特殊的解鎖操作。

3 智能防誤操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能防誤操作系統(tǒng)改善了客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)的供電可靠性、安全性，提高了供電部門微機(jī)管理水平，進(jìn)一步保證了正常供電，防止檢修過程中的人身及設(shè)備傷害，能夠及時糾正錯誤做法，有效地將事故抑制在萌芽狀態(tài)，保證操作準(zhǔn)確無誤，降低事故發(fā)生率，從而減少鐵路運(yùn)營企業(yè)在人身傷害、設(shè)備維修等方面的損失。

通過智能防誤操作系統(tǒng)的應(yīng)用，在牽引供電系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定了維護(hù)作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)庫和倒閘邏輯，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程程序化，通過閉鎖硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程強(qiáng)制執(zhí)行模式，使得維修作業(yè)所需的安全措施全部到位，為維護(hù)人員和設(shè)備的安全提供了技術(shù)保障，有效地保證了維護(hù)人員和設(shè)備的安全，對保障運(yùn)輸暢通和行車安全具有積極意義。

智能防誤操作系統(tǒng)建立了防誤操作閉鎖平臺，能夠做到檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、工作票智能化生成、檢修日志的計(jì)算機(jī)管理，使管理人員日常維護(hù)和倒閘操作在現(xiàn)有基礎(chǔ)上更便捷、更準(zhǔn)確;能正確地掌握現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)用狀況，實(shí)現(xiàn)輔助決策，提高業(yè)務(wù)管理自動化、現(xiàn)代化水平。

4 結(jié)語

智能防誤操作系統(tǒng)同牽引變電所內(nèi)傳統(tǒng)的機(jī)械閉鎖、電氣閉鎖一并構(gòu)成了較為完整的防止誤操作技術(shù)防線，它的實(shí)施，將更加有利于客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng)健康運(yùn)行。

隨著越來越多的無線通信產(chǎn)品出現(xiàn)，可以考慮將防誤操作系統(tǒng)與通過無線通信產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)合，通過無線通信系統(tǒng)完成電腦鑰匙與主機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)之間的信息同步。甚至在操作過程中，如現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)保護(hù)跳閘而對當(dāng)前任務(wù)有影響時，無線通信系統(tǒng)可實(shí)時接收開關(guān)變位，進(jìn)而判斷和閉鎖其余操作。

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，IEC61850規(guī)約也必將在牽引供電系統(tǒng)中應(yīng)用，具有智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次系統(tǒng)特征的智能牽引變電所也將出現(xiàn)，信息和通訊系統(tǒng)的革命，也會帶來與其緊密結(jié)合智能防誤操作系統(tǒng)升級和應(yīng)用。

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