集控化防誤閉鎖系統(tǒng)的運用分析

郭美林

（國網(wǎng)四川明珠集團有限責任公司 四川遂寧 629000）

集控化防誤閉鎖系統(tǒng)的運用分析

郭美林

（國網(wǎng)四川明珠集團有限責任公司 四川遂寧 629000）

本文分析了當前運用的防誤閉鎖系統(tǒng)的現(xiàn)狀及優(yōu)缺點，分步驟提出了在“調(diào)控一體化”，尤其是變電站集控模式下的防誤閉鎖系統(tǒng)的設(shè)計核心，并針對各個階段的進行了詳盡的功能分析。

五防；離線式；在線式；集控

1 引言

隨著“大運行”、“調(diào)控一體化”、“無人值班”等生產(chǎn)組織模式的試點和推行，以及智能變電站、程序操作等新技術(shù)的應用，變電運行的工作方式和要求也將發(fā)生重大變化。原以手動操作為主的電氣設(shè)備，現(xiàn)在逐漸被遙控操作所取代；以單站管理的模式逐漸轉(zhuǎn)變成集控站管理的模式。這就對微機型防誤系統(tǒng)提出了更高的要求，防誤系統(tǒng)不僅要具備單個變電站的五防功能，同時要滿足集控模式下變電運行工作的需要。

2 五防系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

2.1 五防的概念與發(fā)展

電氣操作五防是指在變電站、發(fā)電廠倒閘操作中防止發(fā)生如下幾種情況：①帶電間隔誤入；②斷路器誤拉或誤合；③隔離開關(guān)帶負荷拉合；④合接地刀閘或帶電掛接地線；⑤接地線合隔離開關(guān)或帶接地刀閘。針對這五種誤操作情況，防誤的基本手段是通過對一次設(shè)備加鎖（機械式或電氣式），對違反操作票順序的操作實施強制性閉鎖。

防誤閉鎖裝置的發(fā)展先后經(jīng)歷了普通掛鎖、電磁鎖電氣閉鎖、機械程序鎖、微機防誤閉鎖裝置四個階段。

2.2 對微機防誤閉鎖裝置進行分類

在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)和離線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)是現(xiàn)階段對微機防誤閉鎖系統(tǒng)類型的基本劃分，其中應用最為廣泛的是離線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)，由于種種原因在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)并沒有得到廣泛應用。

2.2.1 離線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)

電腦鑰匙、防誤主機（或五防模擬屏）和現(xiàn)場鎖具構(gòu)成了離線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)的三個部分。

其核心流程為：操作人員正式操作前在防誤主機（或五防模擬屏）上進行模擬預演，然后將經(jīng)防誤規(guī)則判斷正確的操作步驟傳輸?shù)诫娔X鑰匙。在其后的正式操作過程中，只有依照正確的操作序列進行操作時，電子鑰匙才能完成閉鎖鎖具的解鎖工作。

2.2.2 在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)

現(xiàn)場鎖具、分布式現(xiàn)場總線和防誤主機構(gòu)成了現(xiàn)有在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)的三個組成部分，通過分布式現(xiàn)場總線的方式連接現(xiàn)場鎖具和防誤主機，以此符合預期的設(shè)計目標，借助防誤主機對鎖具閉鎖和解鎖功能直接控制，同時這也具備了設(shè)備狀態(tài)實時采集功能，實際操作過程中電腦鑰匙被完全取消。

2.3 現(xiàn)行微機防誤閉鎖裝置的優(yōu)缺點分析

離線式防誤閉鎖系統(tǒng)，可靠性高、覆蓋面廣、投資小、結(jié)構(gòu)簡單是離線式防誤閉鎖系統(tǒng)的顯著優(yōu)點，這主要是由于現(xiàn)場鎖具不需要敷設(shè)電纜。

而其存在的不足主要包括以下幾點：

（1）防誤主機在操作過程中不能對在線操作執(zhí)行情況實時跟蹤，對相關(guān)操作信息的獲取只能在電腦鑰匙回傳之后完成。

（2）倘若操作方式過于頻繁，則電腦鑰匙就必須進行多次的回傳，操作過程是比較繁瑣的。

（3）在集控模式下，操作人員在集控中心接受操作指令、準備操作票，到站之后還必須在站端再進行一次模擬預演方可操作。這不利于提高倒閘操作的效率，尤其在事故處理需要緊急響應時矛盾突出。

在線式防誤閉鎖系統(tǒng)也存在不少問題。

（1）不僅需要敷設(shè)大量電纜，且維護成本高、安裝不方便。由于鎖具狀態(tài)節(jié)點和遠程設(shè)備供電等原因，加之設(shè)備位置節(jié)點采集和分布式控制網(wǎng)絡(luò)的建立，當前在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)需要對大量不同種類的電纜進行敷設(shè)，不僅增加了施工難度，且增加了施工成本。此外，考慮到鎖具的復雜性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等因素，調(diào)試成本和維護成本也相應提高。

（2）電源問題，在變電站發(fā)生故障時五防系統(tǒng)可能會操作，而分布式現(xiàn)場總線的安裝無法就地獲得電源，電源需要從總控室取得，這一定程度上也使得投資大大增加。

（3）可靠性問題，變電站中分布式自動化裝置經(jīng)常遇到的問題如EMC或是通訊故障也是在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)可能會遭遇的問題，這無疑很難保證其可靠性。

（4）覆蓋面問題，對于網(wǎng)門、臨時地線點難以通過電纜采集變位信息的節(jié)點，目前的在線式微機防誤閉鎖系統(tǒng)也相當困難。

除此之外，對比前文的功能分析和技術(shù)標準，目前的防誤閉鎖系統(tǒng)，不論是離線式還是在線式，還共同存在以下問題：

（1）監(jiān)控自帶五防功能不完善

計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過邏輯判斷僅對監(jiān)控系統(tǒng)的操作具有軟件層面的操作票正確與否的檢驗功能，高壓電氣設(shè)備的閉鎖回路并不存在，其實現(xiàn)閉鎖的方式不具有強制性。同時由于不能實現(xiàn)除監(jiān)控系統(tǒng)自身操作方式之外的電氣操作的防誤閉鎖功能，不具有全面性。此外，監(jiān)控與防誤功能由同一系統(tǒng)實現(xiàn)，監(jiān)控功能故障時不能確保防誤閉鎖功能的正常運行，此外亦不能完全防止監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件故障、網(wǎng)絡(luò)故障、外部原因（雷擊、干擾等）等引起的誤操作。

集控站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為分層分布式，主子站均可進行操作，如何從技術(shù)上保證同一設(shè)備在同一時間內(nèi)只能有一個地方進行實際操作，以確保系統(tǒng)指令的唯一性，對安全而言尤為重要。

（3）站間閉鎖和多任務(wù)并行在操作方面存在問題

考慮到各站微機五防采用的是獨立運行的方式，防誤范圍僅僅是針對當?shù)刈冸娬?，而集控站所轄區(qū)域的電網(wǎng)防誤并未實現(xiàn)，統(tǒng)一化系統(tǒng)管理的缺乏無法實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線上設(shè)備閉鎖；多站，多組并行操作任務(wù)的相互閉鎖問題無法解決。

3 集控五防系統(tǒng)的方案設(shè)計

3.1 網(wǎng)絡(luò)化離線式防誤閉鎖系統(tǒng)

對于這種防誤閉鎖系統(tǒng)，本方案要求在集控中心建立集控五防系統(tǒng)和防誤主機，通過通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)站控兩端五防系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，要求實現(xiàn)以下功能：

（1）集控主站與子站都具有完善的五防功能，主子站均與監(jiān)控系統(tǒng)接口，實現(xiàn)接收遙信、遙測、發(fā)送虛遙信、閉鎖后臺等功能。

（2）可在集控站開票，既可在主站接票也可以在子站接票；也可在子站開票，子站接票。

爸爸口才沒媽媽好，也不習慣和兒女拉家常，所以關(guān)于他童年的事我都是聽奶奶和媽媽提起的。爸爸和媽媽一樣，也出生在一個大家庭里，有5個兄弟姐妹，他也是老大。爺爺四十來歲就患病去世了，那時我最小的姑姑還只有兩歲。

（3）電腦鑰匙既可以在主站回傳，也可以在子站回傳。

（4）唯一操作權(quán)限，控端解鎖操作時閉鎖站端，站端解鎖操作時閉鎖控端。

（5）具備緊急全解鎖、全閉鎖超級權(quán)限。

（6）站間通過集控轉(zhuǎn)發(fā)遙信信號，各站可通過本站防誤規(guī)則庫的修改實現(xiàn)站間設(shè)備邏輯判斷及閉鎖。

該方案各子站保持原有五防系統(tǒng)不變，只需增加集控主站設(shè)備及與各子站的通信網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟性較高。系統(tǒng)從權(quán)限管理、唯一操作權(quán)管理、模擬預演、實時邏輯判斷、閉鎖元件五個方面完整地實現(xiàn)了對設(shè)備操作的防誤功能。集控主站、子站數(shù)據(jù)各自分別保存，當有數(shù)據(jù)修改時需在兩方同時修改，維護工作量較大。

3.2 過渡期在線式防誤閉鎖系統(tǒng)

隨著技術(shù)水平的進步和集控模式的功能需要，越來越多的變電站在新建時或者通過大型技改已實現(xiàn)了遙信實測、遠方操作等功能，這些變電站的防誤閉鎖系統(tǒng)已經(jīng)滿足了在線防誤閉鎖和程序化操作的各項要求。

同時，各變電站因投運年代存在較大差異，設(shè)備大型技改的難度和經(jīng)濟性也相去甚遠，必然存在大量變電站難以進行或者沒有必要進行在線式改造。因此，在相當長的一個時間內(nèi)，集控中心所轄變電站必將將存在離線式與在線式防誤閉鎖系統(tǒng)共存的情況。

針對這種模式，筆者提出過渡期在線式防誤閉鎖系統(tǒng)的解決方案。通過在集控中心配置防誤閉鎖服務(wù)器，將各變電站的防誤閉鎖規(guī)則及遙信信號都匯集在服務(wù)器，該服務(wù)器集中管理所有站的數(shù)據(jù)，為所有站提供五防功能服務(wù)從而解決了與各子站狀態(tài)同步、唯一操作權(quán)、遙控操作閉鎖、站間閉鎖、數(shù)據(jù)唯一性等問題。

3.3 完全在線微機防誤閉鎖系統(tǒng)

長遠看來，隨著技術(shù)的進步和公司集約化管理的深入，完全實現(xiàn)遙信實測、程序化操作的新建變電站或大型技改變電站將逐步取代現(xiàn)有變電站。在這種情況下，集控系統(tǒng)所有變電站都將是在線式防誤閉鎖系統(tǒng)，為適應分層操作、多級管控的運行操作模式而設(shè)計的完全在線式集控防誤閉鎖系統(tǒng)也就應運而生。

本方案同樣是在監(jiān)控中心采用高性能計算機作為五防服務(wù)器，監(jiān)控中心與各級防誤層需有穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)具備雙機冗余功能，當其中一臺主機故障時，備份主機自動切換，保證操作正常進行，提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)調(diào)試、維護、升級方便，甚至可以在移動設(shè)備上完成系統(tǒng)操作票模擬、審核等工作?？蛻舳酥恍枰惭b客戶端軟件，不需要配置，對客戶端的管理在服務(wù)器上完成。系統(tǒng)可以靈活配置，整個系統(tǒng)可以規(guī)劃為二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)、五級結(jié)構(gòu)等。

4 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，智能變電站、程序操作等新技術(shù)被大規(guī)模應用，集控站微機防誤系統(tǒng)獨立配置后，應實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)有機結(jié)合，資源共享，功能獨立?？梢灶A期集群五防在保證電網(wǎng)安全方面將起著舉足輕重的作用：一方面提高倒閘操作效率，增加電網(wǎng)抗風險能力；另一方面能從硬件上減少操作人員習慣性違章行為發(fā)生機率，杜絕惡性誤操作事故，進一步確保人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全。

[1]王萍利.淺談電力系統(tǒng)五防及方案設(shè)計.中國科技財富，2009.

[2]谷文旗，莫杰，賀燕英.集控型防誤操作系統(tǒng)方案設(shè)計.電力自動化設(shè)備，2010.

[3]李貴民.集控站自動化模式及其綜合防誤操作系統(tǒng)研究.2008.

[4]楊旭東，于蕾.集控站模式變電站自動化系統(tǒng)防誤閉鎖方案設(shè)計.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2005.

TM764

A

1004-7344（2016）14-0103-02

2016-3-25

郭美林（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事變電運維管理等相關(guān)工作。