監(jiān)控防誤系統(tǒng)與微機五防系統(tǒng)的比較及探討

田曉聲，胡 俊

（國網上海市電力公司檢修公司，上海 200063）

防誤閉鎖系統(tǒng)作為防止誤操作的重要技術措施，對于減少誤操作事故，保證人身、電網、設備安全起到重要作用。隨著“三集五大”體系建設和智能電網的發(fā)展，無人值班、遠方調控、運檢合一等模式實施，對防誤專業(yè)管理提出了更高要求。防誤閉鎖裝置需適應新的生產方式，全面覆蓋變電站調控、運維、檢修等方式，更好的滿足電氣防誤閉鎖強制性、全面性、唯一性要求，確保各種操作行為得到安全保障。

目前，國網系統(tǒng)的220kV及以上變電站的防誤操作系統(tǒng)較多采用以下兩種方案：一為“微機五防系統(tǒng)+本設備間隔電氣閉鎖”來實現(xiàn)防誤操作功能；二為“計算機監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖+本設備間隔電氣閉鎖”的防誤操作功能。其中，微機五防系統(tǒng)得到普遍應用，是220kV變電站新建或改造的首選方案。本文以江蘇公司與上海公司為例，對兩種防誤閉鎖系統(tǒng)的應用進行分析，探討在現(xiàn)有管理模式、技術標準、防誤理念及地域文化的原則下，進一步優(yōu)化防誤閉鎖系統(tǒng)的運維管理。

1 計算機監(jiān)控防誤系統(tǒng)的應用及分析

江蘇電力公司220kV及以上變電站防誤裝置較早采用“計算機監(jiān)控系統(tǒng)+設備電氣閉鎖”模式，對計算機監(jiān)控防誤技術的應用居于領先。變電站從設計、改造等環(huán)節(jié)已經整體考慮配合防誤裝置模式的需求，例如設備間隔的線路互感器采用三相，專用接地裝置的電纜敷設、電源設計，間隔層I／O測控模塊內五防邏輯規(guī)則采用跨間隔橫向聯(lián)鎖閉鎖條件，斷路器、隔離開關及接地刀閘等一次設備位置信號采用常開、常閉雙位置接入校驗等。

江蘇公司檢修公司實施分部管理，揚州分部負責管轄揚州、泰州地區(qū)53座220kV及以上變電站，其中揚州地區(qū)500kV變電站2座，220kV變電站25座。在運維管理模式上，揚州分部直接管轄基層班組，每個班組平均管轄約8～10座變電站，沒有中心站管理層級，客觀上無需將數(shù)目龐大的變電站（13～20座）防誤信息接入監(jiān)控系統(tǒng)，省調控中心通過web頁面實時更新電氣接線及變動情況，現(xiàn)場班組通過監(jiān)控系統(tǒng)完成電動設備的倒閘操作。

1.1 監(jiān)控防誤系統(tǒng)配置情況

江蘇檢修公司揚州地區(qū)所轄27座變電站中，19個站采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，8個站采用微機防誤操作系統(tǒng)。對于新建變電站或變電站整站的綜自改造，采用“計算機監(jiān)控系統(tǒng)+設備間隔電氣閉鎖”的方式來實現(xiàn)防誤操作功能，不設置獨立的微機防誤操作系統(tǒng)。部分仍采用微機防誤裝置的變電站，在今后5～7年結合變電站改造工程分步實現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)防誤。

1.2 監(jiān)控防誤系統(tǒng)的應用

1.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)防誤方面

（1）監(jiān)控邏輯閉鎖與間隔電氣閉鎖形成串聯(lián)關系，具有完善的全站性防誤閉鎖功能。

（2）除判別本間隔的閉鎖條件外，還對其它跨間隔的相關閉鎖條件進行判別。

（3）對于接入防誤判別的斷路器、隔離閘刀及接地閘刀等一次設備位置信號采用常開、常閉雙位置信號接入及校驗。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)邏輯閉鎖將模擬量判別納入防誤閉鎖條件。隔離閘刀的操作（熱倒除外）要判斷本間隔電流互感器二次無電流，出線接地閘刀的操作要判別本線路電壓互感器二次無電。

（5）站端監(jiān)控系統(tǒng)邏輯閉鎖回路及間隔內電氣閉鎖回路分別設置解閉鎖（簡稱解鎖）回路。

（6）站端操作員工作站具備全站性防誤閉鎖邏輯判別功能，其防誤規(guī)則庫與I／O測控模塊中的完全一致。

（7）間隔層I／O測控模塊設有全站性防誤閉鎖邏輯，除判別本間隔電氣回路的閉鎖條件外，還必須對其它跨間隔的相關閉鎖條件進行判別。

1.2.2 電氣設備防誤閉鎖方面

（1）各電氣設備間隔設置本間隔內的電氣閉鎖回路，不設置跨間隔的電氣閉鎖回路。

（2）隔離閘刀的手動操作具有防誤閉鎖功能，其閉鎖條件通過電氣閉鎖和站端監(jiān)控系統(tǒng)邏輯閉鎖來實現(xiàn)。

（3）隔離閘刀、接地閘刀控制回路（閉鎖回路）電源與電機電源分開。

（4）對不具備電動操作功能的接地閘刀，采用電磁鎖對操作機構進行防誤閉鎖。

（5）電容器、站用變、消弧線圈等設備網門不能實現(xiàn)“站端監(jiān)控系統(tǒng)邏輯閉鎖+間隔內電氣閉鎖”時，采用電氣閉鎖（電磁鎖）方式實現(xiàn)網門與相關設備的防誤閉鎖功能。

（6）在監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)中，對開關柜手車、接地閘刀插孔不配置鎖具，僅依靠設備本身的機械閉鎖，后柜門依靠電磁鎖實現(xiàn)閉鎖，缺少強制閉鎖手段。

目前，35kV及以下小車開關柜廣泛應用，計算機監(jiān)控系統(tǒng)對于開關柜強制閉鎖的防誤手段不夠完善，僅依靠設備本身的機械閉鎖、電磁閉鎖裝置，可能帶來安全隱患。

1.2.3 接地線防誤閉鎖功能

（1）對于變電站臨時接地線的管理，設置專用接地裝置。每個接地裝置通過電磁鎖配合，僅當監(jiān)控閉鎖邏輯滿足條件后，方可插入接地線的銅頭。

（2）安裝接地裝置需對每個回路接地點追加投資，并必須配置約1m長的電纜放至接地閘刀操作機構。

（3）接地裝置的電源與對應接地刀閘的電源回路并聯(lián)。

（4）接地裝置的閉鎖條件等同于對應接地閘刀的操作閉鎖條件。專用接地裝置的位置接點接入對應測控裝置，并參與防誤閉鎖邏輯條件判別。

（5）接地裝置的接地銅頭從鎖體下方插入，閉鎖倉和接線倉相互獨立，短路電流不通過鎖體。

2 監(jiān)控防誤系統(tǒng)的優(yōu)缺點

2.1 計算機監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)的優(yōu)點

監(jiān)控防誤系統(tǒng)的優(yōu)點：防誤閉鎖程序實現(xiàn)容易；在線閉鎖實時性強；較高可靠性和可操作性、長壽命；可以采集模擬量（電流、電壓等）加入邏輯判別；沒有電腦鑰匙，不增加運行人員的操作時間和勞動強度，大大節(jié)省了操作時間；通信穩(wěn)定可靠；具備多任務并行防誤操作功能；能夠實現(xiàn)對電氣設備狀態(tài)的可控、在控、能控；能夠實現(xiàn)整個電網的防誤要求；不增加經濟成本。單人操作方便；可以實現(xiàn)操作可視化。

計算機監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)的最大優(yōu)點是采集了所有設備的實時模擬量、反映位置的開關量信息，由邏輯閉鎖軟件來實現(xiàn)防誤，且可以加入電流、電壓等模擬量進行判別，這是微機五防系統(tǒng)和其他防誤系統(tǒng)無法實現(xiàn)的，

2.2 計算機監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)的缺點

監(jiān)控防誤系統(tǒng)的主要缺點如下。

（1）實施條件和制約因素多，增大投資。如加入電流、電壓等模擬量進行判別，220kV線路需采用三相壓變；采用專用接地裝置管理臨時地線并接入綜自采樣，專用的接地裝置設計、施工復雜；實施監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)采集所有設備的實時模擬量、反映位置的開關量信息、手動設備和網門電磁鎖、閘刀串入監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖接點、專用接地裝置等，需要敷設大量的二次電纜，現(xiàn)場施工難度大，改造周期長。

（2）系統(tǒng)維護及驗收不便。在防誤系統(tǒng)的程序、鎖具等單元升級時，綜自監(jiān)控系統(tǒng)必須做出相應調整升級，影響到監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。對防誤閉鎖邏輯的驗證，由廠家在計算機監(jiān)控系統(tǒng)錄入閉鎖邏輯后，現(xiàn)場只能夠通過實際傳動實驗進行驗證，對擴建間隔在運行母線無法停役的情況下，無法完成實際傳動實驗，對監(jiān)控邏輯的完善和防誤閉鎖邏輯的驗收帶來一定的安全隱患。

（3）防誤裝置和綜自系統(tǒng)打捆招標，目前計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的防誤功能不能作為獨立的防誤操作裝置來選型（防誤主機未獨立采購），由綜自監(jiān)控廠家中標后自行配置防誤裝置，所配防誤裝置質量、功能無法保證。另外，計算機監(jiān)控系統(tǒng)制造廠與專業(yè)的防誤閉鎖裝置廠在設計思路上各自為政，導致計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的防誤閉鎖功能部分缺失、不完善等問題，構成較大安全隱患。

（4）無法實現(xiàn)對35kV及以下開關柜的全面性、強制性防誤功能，對于小車開關柜搖孔、開關柜后倉缺少閉鎖，若走錯間隔可能發(fā)生事故；在閘刀、地刀操作機構箱箱門上掛鎖為統(tǒng)一鎖，不具備強制防誤閉鎖功能；無法獲取如地線、網門等手動操作設備的狀態(tài)信息，防誤邏輯判斷條件不全等情況，不能實現(xiàn)完整的“五防”閉鎖。

3 監(jiān)控防誤系統(tǒng)與微機五防系統(tǒng)的比較

從防誤實際業(yè)務、工作效率和系統(tǒng)可靠性需求出發(fā)，計算機監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)和微機五防系統(tǒng)產品都存在一定不足，而微機五防系統(tǒng)比計算機監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)具有一定優(yōu)勢。對兩者在安裝、維護、運行以及防誤功能上進行比較如表1所示。

對于上海公司來說，若采取監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)的發(fā)展方向，還將面臨較大難題：一是綜合自動化系統(tǒng)需大量改造，并實現(xiàn)部分一次設備的改造安裝；二是市調監(jiān)控D5000系統(tǒng)的運行依賴中心站大五防系統(tǒng)，監(jiān)控閉鎖系統(tǒng)的改造和推進D5000將受到影響；三是手動操作或電動操作失靈的設備將失去現(xiàn)有完善的防誤功能，手動閘刀、手動地刀、網門、開關柜等操作將存在防誤盲區(qū)；四是對于現(xiàn)有的操作習慣和操作模式將發(fā)生變化，易帶來不利影響；五是綜自設備故障、檢修、遙控操作失靈及電磁干擾工作不正常時，只能依靠單元電氣聯(lián)鎖，跨間隔及手動設備（如地線、網門等）閉鎖將無法實現(xiàn)，操作安全風險抬高；六是缺乏地域優(yōu)勢，距離監(jiān)控廠家聯(lián)系協(xié)調不便，采用不同廠家外購易造成質量參差不齊，導致防誤裝置的選型與設計脫節(jié)，功能不完善。防誤裝置的缺陷問題一旦暴露，容易造成綜自監(jiān)控廠家與防誤裝置廠家互相推諉，拖延解決問題的進度。

4 對防誤閉鎖的應用及發(fā)展的建議

（1）為適應“三集五大”體系建設、智能電網發(fā)展等形勢要求，應積極開展“大運行”、“大檢修”模式下調控操作防誤、站端系統(tǒng)防誤、“兩票”防誤等新技術的研究，并編制相應的防誤系統(tǒng)管理規(guī)范和技術標準，形成與防誤管理模式、地域文化相結合的防誤體系。

（2）針對新生產模式下的調度遙控操作，必須考慮調度遙控操作和現(xiàn)場運維或檢修人員操作兩種層面并存情況下，也應滿足全面性和強制性防誤技術要求。調度遙控操作應考慮到網架層面的操作安全性（如站間雙回路聯(lián)絡線單條線路停役時誤拉合開關的情況）。此外，從管理措施和技術措施兩方面結合，建立新的多層次的防誤閉鎖架構，實現(xiàn)調度端、變電站端的多操作層面的防誤操作閉鎖，如解決正常情況與緊急異常情況下的解鎖開放權限設定等問題。

表1 監(jiān)控防誤系統(tǒng)與微機五防系統(tǒng)的比較

（3）通過近幾年國網系統(tǒng)內因現(xiàn)場設備發(fā)生事故跳閘或遙控操作變位后，操作人員沒有認真核對設備實際狀態(tài)而引發(fā)誤操作的事故案例分析，微機五防實時對位能有效的防止類似的事故。因此，微機五防應在實時對位的基礎上，應強化設備雙位置遙信采集條件，在不滿足雙位置遙信采集的條件下，必須進一步擴展實時在線對位和采集模擬量納入防誤閉鎖條件，同時解決“走空程”問題。

（4）在模擬預演時，提供設備的實時狀態(tài)參與防誤邏輯判斷，從而保證模擬核對預演的正確性。在實際操作過程中，實時狀態(tài)不僅包括設備遙信位置，而且還應將設備三相模擬量（電流、電壓）納入防誤閉鎖條件，在設備遙信位置及設備模擬量全部滿足閉鎖邏輯時，才可開放下一步操作。

（5）非正常運行接線方式下模擬核對預演時提供相應警示。例如用電源回路斷路器（最后一個電源回路斷路器）進行拉停母線、回路冷備用狀態(tài)下操作斷路器、母線壓變冷備用狀態(tài)下操作電源回路斷路器等應提供警示。

（6）在操作全過程中對操作設備的實時狀態(tài)也需要進行跟蹤、判別，實現(xiàn)電腦鑰匙與防誤主機之間的操作全過程實時在線，一旦因設備操作不到位或者出現(xiàn)“走空程”等異常情況時，及時閉鎖現(xiàn)場操作。

（7）微機五防實時在線對位應實現(xiàn)對現(xiàn)場接地線掛、拆狀態(tài)的實時采集和管理，防止因接地線漏拆而引發(fā)的防誤操作事件。

（8）隨著主設備的狀態(tài)檢修和防誤裝置類型的多樣化，原“防誤裝置的維護、檢修工作列入主設備的檢修項目中”已不適應現(xiàn)狀，防誤裝置是否應單獨規(guī)定維護和檢修的周期。另外，針對調度端及變電站端五防裝置的日常管理與維護工作應進一步明確規(guī)范，包括設備選型、新建驗收、缺陷管理、反措技改等工作定期修訂相關管理制度及驗收規(guī)范。