集控化防誤閉鎖系統的運用分析

郭美林

（國網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的運用分析

郭美林

（國網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的現狀及優缺點，分步驟提出了在“調控一體化”，尤其是變電站集控模式下的防誤閉鎖系統的設計核心，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”、“調控一體化”、“無人值班”等生產組織模式的試點和推行，以及智能變電站、程序操作等新技術的應用，變電運行的工作方式和要求也將發生重大變化。原以手動操作為主的電氣設備，現在逐漸被遙控操作所取代；以單站管理的模式逐漸轉變成集控站管理的模式。這就對微機型防誤系統提出了更高的要求，防誤系統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 五防系統的現狀分析

2.1 五防的概念與發展

電氣操作五防是指在變電站、發電廠倒閘操作中防止發生如下幾種情況：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。

防誤閉鎖裝置的發展先后經歷了普通掛鎖、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和離線式微機防誤閉鎖系統是現階段對微機防誤閉鎖系統類型的基本劃分，其中應用最為廣泛的是離線式微機防誤閉鎖系統，由于種種原因在線式微機防誤閉鎖系統并沒有得到廣泛應用。

2.2.1 離線式微機防誤閉鎖系統

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

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，然后將經防誤規則判斷正確的操作步驟傳輸到電腦鑰匙。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

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

2.3 現行微機防誤閉鎖裝置的優缺點分析

離線式防誤閉鎖系統，可靠性高、覆蓋面廣、投資小、結構簡單是離線式防誤閉鎖系統的顯著優點，這主要是由于現場鎖具不需要敷設電纜。

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行情況實時跟蹤，對相關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也存在不少問題。

（1）不僅需要敷設大量電纜，且維護成本高、安裝不方便。由于鎖具狀態節點和遠程設備供電等原因，加之設備位置節點采集和分布式控制網絡的建立，當前在線式微機防誤閉鎖系統需要對大量不同種類的電纜進行敷設，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結構等因素，調試成本和維護成本也相應提高。

（2）電源問題，在變電站發生故障時五防系統可能會操作，而分布式現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，對于網門、臨時地線點難以通過電纜采集變位信息的節點，目前的在線式微機防誤閉鎖系統也相當困難。

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

（1）監控自帶五防功能不完善

計算機監控系統通過邏輯判斷僅對監控系統的操作具有軟件層面的操作票正確與否的檢驗功能，高壓電氣設備的閉鎖回路并不存在，其實現閉鎖的方式不具有強制性。同時由于不能實現除監控系統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，監控與防誤功能由同一系統實現，監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控系統軟硬件故障、網絡故障、外部原因（雷擊、干擾等）等引起的誤操作。

集控站的網絡結構為分層分布式，主子站均可進行操作，如何從技術上保證同一設備在同一時間內只能有一個地方進行實際操作，以確保系統指令的唯一性，對安全而言尤為重要。

（3）站間閉鎖和多任務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地變電站，而集控站所轄區域的電網防誤并未實現，統一化系統管理的缺乏無法實現聯絡線上設備閉鎖；多站，多組并行操作任務的相互閉鎖問題無法解決。

3 集控五防系統的方案設計

3.1 網絡化離線式防誤閉鎖系統

對于這種防誤閉鎖系統，本方案要求在集控中心建立集控五防系統和防誤主機，通過通訊網絡實現站控兩端五防系統聯網，要求實現以下功能：

（1）集控主站與子站都具有完善的五防功能，主子站均與監控系統接口，實現接收遙信、遙測、發送虛遙信、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、全閉鎖超級權限。

（6）站間通過集控轉發遙信信號，各站可通過本站防誤規則庫的修改實現站間設備邏輯判斷及閉鎖。

該方案各子站保持原有五防系統不變，只需增加集控主站設備及與各子站的通信網絡，經濟性較高。系統從權限管理、唯一操作權管理、模擬預演、實時邏輯判斷、閉鎖元件五個方面完整地實現了對設備操作的防誤功能。集控主站、子站數據各自分別保存，當有數據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

隨著技術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了遙信實測、遠方操作等功能，這些變電站的防誤閉鎖系統已經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，設備大型技改的難度和經濟性也相去甚遠，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，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的解決方案。通過在集控中心配置防誤閉鎖服務器，將各變電站的防誤閉鎖規則及遙信信號都匯集在服務器，該服務器集中管理所有站的數據，為所有站提供五防功能服務從而解決了與各子站狀態同步、唯一操作權、遙控操作閉鎖、站間閉鎖、數據唯一性等問題。

3.3 完全在線微機防誤閉鎖系統

長遠看來，隨著技術的進步和公司集約化管理的深入，完全實現遙信實測、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有變電站。在這種情況下，集控系統所有變電站都將是在線式防誤閉鎖系統，為適應分層操作、多級管控的運行操作模式而設計的完全在線式集控防誤閉鎖系統也就應運而生。

本方案同樣是在監控中心采用高性能計算機作為五防服務器，監控中心與各級防誤層需有穩定的通信網絡。系統具備雙機冗余功能，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，提高了系統的可靠性。系統調試、維護、升級方便，甚至可以在移動設備上完成系統操作票模擬、審核等工作。客戶端只需要安裝客戶端軟件，不需要配置，對客戶端的管理在服務器上完成。系統可以靈活配置，整個系統可以規劃為二級結構、三級結構、四級結構、五級結構等。

4 結束語

隨著電網規模的發展，智能變電站、程序操作等新技術被大規模應用，集控站微機防誤系統獨立配置后，應實現與監控系統有機結合，資源共享，功能獨立。可以預期集群五防在保證電網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生機率，杜絕惡性誤操作事故，進一步確保人身、電網、設備的安全。

[1]王萍利.淺談電力系統五防及方案設計.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方案設計.電力自動化設備，2010.

[3]李貴民.集控站自動化模式及其綜合防誤操作系統研究.2008.

[4]楊旭東，于蕾.集控站模式變電站自動化系統防誤閉鎖方案設計.內蒙古電力技術，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工作。