關(guān)于水電站防誤操作系統(tǒng)的思考與實踐

袁彬，張勇，肖啟露

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都610051)

1電力系統(tǒng)“五防”形式及特點

防誤閉鎖裝置經(jīng)歷了從機械閉鎖、電磁鎖、電氣閉鎖到機械程序鎖、微機防誤閉鎖裝置的發(fā)展過程[1]，各種閉鎖各有特點：

1)機械閉鎖。因其操作簡單、成本低廉、牢固耐用、使用方便等特點，在電力系統(tǒng)中得到大范圍的使用。但是，機械閉鎖只適用于開關(guān)、隔離刀閘等設(shè)備機械接觸部位間的物理隔離，對于電氣元件的同一機械部位或者不屬于同一平面、距離較遠(yuǎn)等電氣設(shè)備之間則無法使用機械閉鎖。而且，對于大(中)型水電站來講，機械鎖具配置較多，容易造成鑰匙丟失、管理混亂等后果。

2)電磁鎖。對現(xiàn)地操作的電氣設(shè)備具有強制閉鎖功能，但該閉鎖方式主要的缺點包括：一是對現(xiàn)地操作缺乏強制閉鎖手段，容易發(fā)生誤操作；二是機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝工藝要求高[2-3]；三是電磁鎖閉鎖邏輯設(shè)計復(fù)雜；四是不適應(yīng)復(fù)雜接線方式水電站。

3)電氣閉鎖。通過程序邏輯或者輔助繼電器等裝置來實現(xiàn)設(shè)備的閉鎖功能，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。但其存在的主要缺點包括：一是設(shè)備操作頻次和運行環(huán)境對繼電器輔助開關(guān)的質(zhì)量有影響，二是跨間隔橫向閉鎖的電氣閉鎖邏輯回路設(shè)計復(fù)雜實施防誤閉鎖難度高；三是對需現(xiàn)地裝設(shè)的接地線、電氣設(shè)備、變壓器柜門等缺乏有效的閉鎖手段。

4)微機“五防”系統(tǒng)。具有使用靈活、功能齊全，隔離操作只需要一把鑰匙，能滿足各種特殊操作的要求，并且具有語音報警、提示和數(shù)字顯示，并可強制閉鎖，從而有效避免誤操作事故的發(fā)生。

2二灘電站主系統(tǒng)“五防”閉鎖現(xiàn)狀

二灘水電站智能防誤閉鎖系統(tǒng)改造之前，其主系統(tǒng)“五防”閉鎖現(xiàn)狀是機械閉鎖和電氣閉鎖共存，由于機械閉鎖和電氣閉鎖本身的局限性，存在以下風(fēng)險。

1)在現(xiàn)地進(jìn)行發(fā)電機出口開關(guān)操作時，存在非同期合閘的風(fēng)險；可能存在帶廠高變低壓側(cè)地刀誤送電的風(fēng)險或帶電合廠高變地刀的風(fēng)險。發(fā)電機出口PT及主變低壓側(cè)PT的機械閉鎖無聯(lián)鎖機制，存在運行時誤拉出PT柜的風(fēng)險；發(fā)電機中性點刀閘無有效的防誤措施，存在誤入帶電間隔及帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)的風(fēng)險。

2)500 kV開關(guān)只存在電氣回路方面的閉鎖和一個現(xiàn)地/遠(yuǎn)方切換把手，并無其他機械方面的閉鎖，如果電氣閉鎖失效，存在誤分合開關(guān)的風(fēng)險；500 kV系統(tǒng)隔刀和地刀存在相對合理的電氣閉鎖，其設(shè)置的機械掛鎖為相對獨立，與相關(guān)設(shè)備之間的掛鎖無邏輯聯(lián)鎖關(guān)系，存在向停電檢修設(shè)備誤送電的風(fēng)險，且機械掛鎖操作較繁雜，難以適應(yīng)電站無人值班發(fā)展的需要。

3二灘電站智能防誤系統(tǒng)建設(shè)

針對上述問題，二灘電廠從2013年立項科研題目，開始著手研究水電站智能防誤操作系統(tǒng)，2014年底正式啟動智能防誤系統(tǒng)建設(shè)的招標(biāo)工作，2015年開始對電廠防誤閉鎖設(shè)備進(jìn)行改造，2016年11月智能防誤系統(tǒng)上線投入試運行。經(jīng)過3年多的建設(shè)和發(fā)展，已經(jīng)形成了較為完整的智能防誤系統(tǒng)，并具有以下幾個特點。

1)二灘運行部和廠家聯(lián)合設(shè)計并研發(fā)了一套全新的智能防誤操作系統(tǒng)，軟件分為windows和ios兩大操作平臺，主要硬件包括：智能鎖具、電腦鑰匙、智能鎖具柜和地線柜、防誤系統(tǒng)主機等。該系統(tǒng)整合了操作票管理、智能地線管理、閉鎖管理以及設(shè)備掛牌管理等主要功能。

2)所有的操作票已經(jīng)實現(xiàn)了無紙化管理。操作人員工作時使用的移動操作模塊由PDA和電腦鑰匙組成，監(jiān)護(hù)人手持PDA，操作人使用電腦鑰匙，PDA與子站“五防”網(wǎng)通過WiFi無線連接，電腦鑰匙與PDA通過無線藍(lán)牙連接。防誤系統(tǒng)根據(jù)操作票步驟，對還未操作的步驟進(jìn)行閉鎖，防止跳項操作和不按順序操作[3]。在操作前必須先要閱讀和執(zhí)行風(fēng)險預(yù)控提示卡，才能開始實際的操作步驟。即使在操作過程中遇到操作票與實際設(shè)備狀態(tài)不對應(yīng)時，監(jiān)護(hù)人可以向值長申請此項不執(zhí)行或增加備注，并閉鎖整個操作票流程。只有在值長審核同意后，操作票流程才會解鎖，操作人繼續(xù)完成操作任務(wù)。此外值長可以實時監(jiān)控，特別是上百步的大項操作任務(wù)，當(dāng)操作人執(zhí)行到較為關(guān)鍵、風(fēng)險較大的步驟時，值長可以掌控操作時間和流程，及時提醒操作人員，真正做到“運籌帷幄，決勝千里”。

3)對全廠接地樁進(jìn)行改造，使用五防系統(tǒng)專用接地樁，便于加裝智能鎖具。正常情況下，接地線放置在接地線柜內(nèi)，通過智能地線管理主機對其進(jìn)行管理。智能地線管理主機與防誤系統(tǒng)主機實時通訊，達(dá)到接地線的實時管理功能，并且運行人員可以通過顯示器在線查看全廠接地線的狀態(tài)。在操作中只有正確選擇了對應(yīng)設(shè)備的接地線后，才能將接地線取出，并且只能裝設(shè)在指定位置。如果走錯間隔，則無法打開接地樁上的智能鎖具，進(jìn)而無法裝設(shè)接地線，可以有效的防止帶電裝設(shè)接地線的事故發(fā)生[4]。同理，可以避免因誤插接地線造成帶接線送電的情況發(fā)生。而且，當(dāng)?shù)鼐€柜內(nèi)的濕度達(dá)到預(yù)設(shè)值后，智能地線柜自動開啟除濕和加熱功能，保證地線和絕緣夾具不受潮，延長工器具的使用壽命。

4)現(xiàn)場所有開關(guān)、閥門以及重要帶電設(shè)備的柜門(自用變、勵磁變、接地變、機組出口PT柜等)的閉鎖，已經(jīng)由傳統(tǒng)的機械鎖更換成了智能防誤閉鎖。鎖碼和被加鎖設(shè)備的名稱編號綁定到一起，智能鎖具通過藍(lán)牙與電腦鑰匙連接，電腦鑰匙通過PAD將鎖碼上傳到防誤閉鎖管理系統(tǒng)中，運行人員可以實時掌握哪個設(shè)備處于被加鎖的狀態(tài)。在進(jìn)行加、解鎖時必須寫進(jìn)操作票流程，并配合使用電腦鑰匙。只有操作步驟到了加、解鎖時，且鎖碼和設(shè)備編號名稱匹配正確，才能進(jìn)行加、解鎖操作。即使不慎走錯間隔，在解鎖時，電腦鑰匙檢測到鎖碼和被加鎖設(shè)備編號名稱不對應(yīng)，鎖具不能解開并發(fā)出報警提醒操作人員。進(jìn)一步降低了誤操作的風(fēng)險。

5)新增檢修人員掛牌和拆牌功能。在辦理工作票許可手續(xù)時，工作負(fù)責(zé)人需要將工作票中涉及到需要做措施的開關(guān)和閥門在智能防誤系統(tǒng)中進(jìn)行掛牌，運行人員確認(rèn)掛牌設(shè)備正確后，才能辦理許可手續(xù)。此時被掛牌的設(shè)備就會被閉鎖。當(dāng)需要恢復(fù)被掛牌的開關(guān)和閥門時，工作負(fù)責(zé)人必須先要進(jìn)行拆牌，運行人員許可拆牌流程后，才能進(jìn)行解鎖操作，形成完整的閉環(huán)式管理。若解鎖操作前沒有事先進(jìn)行拆牌流程，那么被掛牌的設(shè)備就會一直處于閉鎖狀態(tài)，整個解鎖操作票就會被掛牌流程閉鎖，無法進(jìn)行操作。

4智能防誤系統(tǒng)功能優(yōu)化

當(dāng)然在現(xiàn)場實際應(yīng)用中，運行人員也發(fā)現(xiàn)了智能防誤系統(tǒng)存在的問題，并和廠家人員不斷對其完善，取得了一定的優(yōu)化效果。

1)由于全站有少部分開關(guān)和閥門名稱存在相同的編號名稱。因此在最初使用時，智能鎖具就可能會與多個設(shè)備進(jìn)行匹配，在解鎖時有一定誤操作的風(fēng)險。針對上述問題，運行人員對全廠3 800多個開關(guān)、閥門進(jìn)行全面清查，編制了二灘電廠智能防誤閉鎖目錄樹?，F(xiàn)場所有的開關(guān)、閥門按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了雙重名稱編號和命名，并分類管理。確保一個設(shè)備只能對應(yīng)一個名稱編號，為閉所管理奠定了基礎(chǔ)。

2)二灘電廠大多電氣設(shè)備在裝設(shè)接地線時均使用的是便攜式接地線，存在一組地線可能會裝設(shè)到短路容量不同的電氣設(shè)備上，不能達(dá)到智能防誤地線管理的要求。因此，運行人員根據(jù)地線裝設(shè)地點的不同短路容量和電壓等級，對全廠便攜式接地線的尺寸進(jìn)行重新校對，形成137組便攜式接地線的智能地線管理系統(tǒng)。

3)在每個月的個人民主考核和安全月報中，需要對全廠當(dāng)月的總操作票數(shù)，個人的總操作項數(shù)和不執(zhí)行項進(jìn)行統(tǒng)計。運行人員以原MAXIMO為模板，對智能防誤系統(tǒng)中操作票模塊進(jìn)行升級，實現(xiàn)指定時間內(nèi)對制定操作人、監(jiān)護(hù)人、值長的操作票及操作項數(shù)一鍵式統(tǒng)計。不僅保留了原MAXIMO操作票的功能，而且節(jié)約了原先大量統(tǒng)計時間，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

4)特別針對6 kV小車開關(guān)，對原有的機械閉鎖進(jìn)行了改造。其一：在高壓側(cè)靜出頭擋板上增加了智能防誤閉鎖，未解鎖時小車開關(guān)不能推入至工作位置，也不能打開靜出頭的擋板；其二：在地刀解鎖孔上裝設(shè)智能閉鎖，只有對其解鎖操作，地刀解鎖孔才能打開；其三：在開關(guān)柜上新增一個智能帶電顯示裝置。

5)目前智能防誤系統(tǒng)還不能與MAXIMO系統(tǒng)進(jìn)行很好的融合及匹配，有些功能閉鎖和管理功能還是依靠人為被動的完成。例如在進(jìn)行掛牌操作時，不能與MAXIMO中的工作票相關(guān)聯(lián)。針對該問題，兩個廠家正在積極研究解決。

5結(jié)語

自2016年11月起，二灘電廠智能防誤閉鎖系統(tǒng)正式投入運行和不斷完善。投運以來，設(shè)備運行良好、操作方便、閉鎖可靠，切實起到了安全防護(hù)的作用。由于充分采納了運行人員的建議，“五防”閉鎖系統(tǒng)不僅并未增加操作人員的負(fù)擔(dān)，而且還有效控制誤操作風(fēng)險，保障了設(shè)備安全穩(wěn)定運行和人身安全，切實擔(dān)當(dāng)起了電氣操作安全衛(wèi)士的作用。雖然防誤系統(tǒng)有著顯而易見的優(yōu)點,可以保證有效的安全操作,但是安全把關(guān)最終還是靠操作人員本身[5]，所以提高相關(guān)人員的安全意識和業(yè)務(wù)技能也是相當(dāng)重要的。

總之，防止電氣誤操作事故、保障電力安全生產(chǎn)是一個永無止境的課題，必須樹立不斷探索的理念，多方面加強安全管控，為安全生產(chǎn)工作創(chuàng)造堅實的基礎(chǔ)。