關于水電站防誤操作系統的思考與實踐

袁彬，張勇，肖啟露

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都610051)

1電力系統“五防”形式及特點

防誤閉鎖裝置經歷了從機械閉鎖、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，在電力系統中得到大范圍的使用。但是，機械閉鎖只適用于開關、隔離刀閘等設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、距離較遠等電氣設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。對現地操作的電氣設備具有強制閉鎖功能，但該閉鎖方式主要的缺點包括：一是對現地操作缺乏強制閉鎖手段，容易發生誤操作；二是機械結構復雜，安裝工藝要求高[2-3]；三是電磁鎖閉鎖邏輯設計復雜；四是不適應復雜接線方式水電站。

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

4)微機“五防”系統。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、提示和數字顯示，并可強制閉鎖，從而有效避免誤操作事故的發生。

2二灘電站主系統“五防”閉鎖現狀

二灘水電站智能防誤閉鎖系統改造之前，其主系統“五防”閉鎖現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，存在以下風險。

1)在現地進行發電機出口開關操作時，存在非同期合閘的風險；可能存在帶廠高變低壓側地刀誤送電的風險或帶電合廠高變地刀的風險。發電機出口PT及主變低壓側PT的機械閉鎖無聯鎖機制，存在運行時誤拉出PT柜的風險；發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荷拉合隔離開關的風險。

2)500 kV開關只存在電氣回路方面的閉鎖和一個現地/遠方切換把手，并無其他機械方面的閉鎖，如果電氣閉鎖失效，存在誤分合開關的風險；500 kV系統隔刀和地刀存在相對合理的電氣閉鎖，其設置的機械掛鎖為相對獨立，與相關設備之間的掛鎖無邏輯聯鎖關系，存在向停電檢修設備誤送電的風險，且機械掛鎖操作較繁雜，難以適應電站無人值班發展的需要。

3二灘電站智能防誤系統建設

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，2014年底正式啟動智能防誤系統建設的招標工作，2015年開始對電廠防誤閉鎖設備進行改造，2016年11月智能防誤系統上線投入試運行。經過3年多的建設和發展，已經形成了較為完整的智能防誤系統，并具有以下幾個特點。

1)二灘運行部和廠家聯合設計并研發了一套全新的智能防誤操作系統，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、防誤系統主機等。該系統整合了操作票管理、智能地線管理、閉鎖管理以及設備掛牌管理等主要功能。

2)所有的操作票已經實現了無紙化管理。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，監護人手持PDA，操作人使用電腦鑰匙，PDA與子站“五防”網通過WiFi無線連接，電腦鑰匙與PDA通過無線藍牙連接。防誤系統根據操作票步驟，對還未操作的步驟進行閉鎖，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行風險預控提示卡，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備狀態不對應時，監護人可以向值長申請此項不執行或增加備注，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，操作人繼續完成操作任務。此外值長可以實時監控，特別是上百步的大項操作任務，當操作人執行到較為關鍵、風險較大的步驟時，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)對全廠接地樁進行改造，使用五防系統專用接地樁，便于加裝智能鎖具。正常情況下，接地線放置在接地線柜內，通過智能地線管理主機對其進行管理。智能地線管理主機與防誤系統主機實時通訊，達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。在操作中只有正確選擇了對應設備的接地線后，才能將接地線取出，并且只能裝設在指定位置。如果走錯間隔，則無法打開接地樁上的智能鎖具，進而無法裝設接地線，可以有效的防止帶電裝設接地線的事故發生[4]。同理，可以避免因誤插接地線造成帶接線送電的情況發生。而且，當地線柜內的濕度達到預設值后，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)現場所有開關、閥門以及重要帶電設備的柜門(自用變、勵磁變、接地變、機組出口PT柜等)的閉鎖，已經由傳統的機械鎖更換成了智能防誤閉鎖。鎖碼和被加鎖設備的名稱編號綁定到一起，智能鎖具通過藍牙與電腦鑰匙連接，電腦鑰匙通過PAD將鎖碼上傳到防誤閉鎖管理系統中，運行人員可以實時掌握哪個設備處于被加鎖的狀態。在進行加、解鎖時必須寫進操作票流程，并配合使用電腦鑰匙。只有操作步驟到了加、解鎖時，且鎖碼和設備編號名稱匹配正確，才能進行加、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備編號名稱不對應，鎖具不能解開并發出報警提醒操作人員。進一步降低了誤操作的風險。

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

4智能防誤系統功能優化

當然在現場實際應用中，運行人員也發現了智能防誤系統存在的問題，并和廠家人員不斷對其完善，取得了一定的優化效果。

1)由于全站有少部分開關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備進行匹配，在解鎖時有一定誤操作的風險。針對上述問題，運行人員對全廠3 800多個開關、閥門進行全面清查，編制了二灘電廠智能防誤閉鎖目錄樹?，F場所有的開關、閥門按照標準進行了雙重名稱編號和命名，并分類管理。確保一個設備只能對應一個名稱編號，為閉所管理奠定了基礎。

2)二灘電廠大多電氣設備在裝設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到短路容量不同的電氣設備上，不能達到智能防誤地線管理的要求。因此，運行人員根據地線裝設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行重新校對，形成137組便攜式接地線的智能地線管理系統。

3)在每個月的個人民主考核和安全月報中，需要對全廠當月的總操作票數，個人的總操作項數和不執行項進行統計。運行人員以原MAXIMO為模板，對智能防誤系統中操作票模塊進行升級，實現指定時間內對制定操作人、監護人、值長的操作票及操作項數一鍵式統計。不僅保留了原MAXIMO操作票的功能，而且節約了原先大量統計時間，達到提質增效的目的。

4)特別針對6 kV小車開關，對原有的機械閉鎖進行了改造。其一：在高壓側靜出頭擋板上增加了智能防誤閉鎖，未解鎖時小車開關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：在開關柜上新增一個智能帶電顯示裝置。

5)目前智能防誤系統還不能與MAXIMO系統進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。例如在進行掛牌操作時，不能與MAXIMO中的工作票相關聯。針對該問題，兩個廠家正在積極研究解決。

5結語

自2016年11月起，二灘電廠智能防誤閉鎖系統正式投入運行和不斷完善。投運以來，設備運行良好、操作方便、閉鎖可靠，切實起到了安全防護的作用。由于充分采納了運行人員的建議，“五防”閉鎖系統不僅并未增加操作人員的負擔，而且還有效控制誤操作風險，保障了設備安全穩定運行和人身安全，切實擔當起了電氣操作安全衛士的作用。雖然防誤系統有著顯而易見的優點,可以保證有效的安全操作,但是安全把關最終還是靠操作人員本身[5]，所以提高相關人員的安全意識和業務技能也是相當重要的。

總之，防止電氣誤操作事故、保障電力安全生產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，為安全生產工作創造堅實的基礎。