配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)

隴 輝

（云南電網(wǎng)有限責任公司昭通供電局昭陽分局，云南 昭通 657000）

0 引 言

云南電網(wǎng)有限責任公司昭通供電局昭陽分局承擔昭陽全區(qū)3個街道辦事處、17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，89.1萬人的供電服務，供電客戶29.95萬戶，2018年完成售電量1.11×109kW·h。

昭陽供電局配電網(wǎng)運行方式復雜多變，系統(tǒng)內(nèi)運行著536臺公用箱變，612臺電纜分支箱、376臺環(huán)網(wǎng)柜、332.08km電纜，日常停送電操作較為頻繁。雖然在網(wǎng)內(nèi)運行的箱柜式設備本身具備一定的防誤操作功能，但由于設備本身結(jié)構的差異和人員操作疏忽等因素，在設備停送電操作過程中依然存在發(fā)生錯項、漏項等誤操作事故，同時目前入網(wǎng)運行的部分10kV開關柜等箱式設備無帶電顯示裝置，嚴重威脅電網(wǎng)設備及人員自身安全。

為了有效防范配電網(wǎng)10kV開關柜（開閉所）等箱式設備在停送電操作過程中發(fā)生誤操作事故，應分批次、分階段逐步對現(xiàn)維管開關柜等箱式設備引入配網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)，該閉鎖系統(tǒng)設計建設的重點應全過程對現(xiàn)場操作進行強制約束，并對電氣操作結(jié)果信息實時進行管理更新，可有效控制配網(wǎng)設備操作中存在的風險，解決工作中存在的難題。

針對供電局配電網(wǎng)的電氣操作安全性問題和運行管理問題，推廣應用配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)，解決配網(wǎng)電氣操作中出現(xiàn)的誤操作現(xiàn)象，做到提前預防，實現(xiàn)強制閉鎖，防止操作人員在現(xiàn)場操作時因人為或信息不夠全面而導致誤操作。該系統(tǒng)將成熟的微機防誤技術及強制閉鎖方式引入到配網(wǎng)的管理和運行中，并針對配網(wǎng)運行及管理的特點，引入拓撲分析防誤規(guī)則的智能化處理專家思想，解決配網(wǎng)的防止誤調(diào)度、誤操作的一系列技術難題[1]。

1 配網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)構架

配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)將計算機軟件技術、無線通信技術、圖形網(wǎng)絡拓撲分析以及防誤閉鎖技術結(jié)合在一起，為工作人員提供了一個集運行防誤、線路操作防誤、配網(wǎng)運行管理、工作流程管理、仿真培訓、操作票管理、開票專家系統(tǒng)、強制五防閉鎖以及系統(tǒng)維護于一體的防誤綜合管控平臺。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務器、工作站、打印機、電子鎖具、現(xiàn)場閉鎖鎖具、手持PDA以及管理控制軟件組成，采用無線網(wǎng)絡方式進行通信。系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

其中，運行防誤主機給配網(wǎng)值班室防誤操作及運行管理提供服務，配網(wǎng)運行防誤主機是根據(jù)調(diào)度指令操作票進行運行、線路的操作防誤并開出操作票，可將開出的電氣倒閘操作票傳到電腦鑰匙中，操作人員拿電腦鑰匙到現(xiàn)場進行倒閘操作。

現(xiàn)場閉鎖設備是針對配網(wǎng)設備而設置的，操作人員拿著電腦鑰匙到現(xiàn)場操作，必須嚴格按電腦鑰匙中操作票的操作順序進行倒閘操作，如果不是操作指定的設備，電腦鑰匙拒絕開放閉鎖機構，該項操作就無法進行下去，只有當前操作的設備符合操作票指定的操作項操作才能進行下去，從而達到防止誤操作的目的[2]。

2 配網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)工作機制

2.1 在線防誤判斷模式的建立

系統(tǒng)預先編制好配電網(wǎng)的電氣平面布局圖或結(jié)構圖并固化在系統(tǒng)中，工作人員通過良好的交互式圖像界面方便實現(xiàn)用戶管理、用戶操作、記錄瀏覽等工作。

手持PDA與系統(tǒng)管理主站通過無線通信，實現(xiàn)現(xiàn)場操作的實時防誤判斷。

圖1 系統(tǒng)架構

操作人員不需要進行提前的防誤模擬，可在現(xiàn)場根據(jù)操作票的要求進行操作，手持PDA通過無線與防誤主機進行實時通信，實時判斷操作的安全性，防誤判斷通過才能操作，否則不許可操作，手持PDA給出相關提示。

在線防誤系統(tǒng)利用智能手持終端手動設備操作解鎖，通過無線通信方式將無法通信的設備信息與其他設備信息進行交互，對設備操作的內(nèi)容進行實時防誤判斷，能做到設備間的防誤閉鎖，是較為先進且可行的應用模式。

2.2 內(nèi)置防誤系統(tǒng)接口和通信協(xié)議的強制驗電防誤閉鎖裝置

強制驗電閉鎖裝置即能實現(xiàn)帶電指示的功能，還能將帶電信息輸出并將設備閉鎖。裝置內(nèi)置唯一識別碼，與地刀閉鎖鎖具配合使用。采用無源設計，手持智能終端通過驗電接口供電的方式工作。

2.3 適用于配網(wǎng)使用，并具備驗電、無線通信擴展功能的智能手持終端

智能手持終端作為防誤系統(tǒng)的解鎖工具，需要具備無線通信功能，能與防誤系統(tǒng)主站進行實時通信，交互解鎖設備信息及防誤判斷結(jié)果；同時，智能手持終端需要支持驗電功能，與強制驗電閉鎖裝置配合實現(xiàn)地刀操作前的強制驗電。

在操作地刀前，首先使用電腦鑰匙驗電，當電腦鑰匙提示無電時才能解鎖地刀的閉鎖鎖具，對地刀進行操作；當電腦鑰匙提示有電時，閉鎖地刀的鎖具無法打開，無法操作地刀。

2.4 網(wǎng)絡化實時閉鎖功能，配電“五防”需求

配網(wǎng)微機防誤綜合操作系統(tǒng)能實現(xiàn)配電網(wǎng)絡自動網(wǎng)絡拓撲分析，其防誤基本原理是基于配網(wǎng)接線方式、配網(wǎng)電源點定義、當前配網(wǎng)中各設備的狀態(tài)等條件，按操作設備類型及操作的性質(zhì)，按接線方式拓撲分析出影響該設備操作電氣接線圖的范圍和潮流方向，分析出是否滿足該操作設備進行操作的要求，如果滿足則通過，形成對應的指令票或操作票；否則，提示錯誤信息，拒絕該步模擬通過。同時，系統(tǒng)可根據(jù)電源點狀態(tài)、設備狀態(tài)、接線方式等自動拓撲分析出線路帶電狀態(tài)，并完全仿真真實的顯示出實際操作后現(xiàn)場線路、設備電網(wǎng)等是否帶電。動態(tài)分析判斷調(diào)度指令票的步驟是否正確、各操作班組的倒閘操作步驟是否正確，從圖形模擬開票、現(xiàn)場操作步驟的源頭上防止誤操作事故發(fā)生。針對配網(wǎng)的各種設備特點，合理安裝電子編碼鎖、機械掛鎖、位置檢測器等硬件閉鎖裝置，滿足配電“五防”需求。

2.5 PDA智能終端，強制驗電和電子操作票功能

PDA智能終端能執(zhí)行遠方模擬開票，操作項目模擬完成后能自動蓋下“以下空白”印章，操作票需按編號順序生成，能全屏顯示整份操作票的具體內(nèi)容，并能在PDA屏幕上逐項操作打“√”，操作完畢執(zhí)行電子印章，自動歸檔，實現(xiàn)電子操作票功能。

智能手持終端作為防誤系統(tǒng)的解鎖工具，需要具備無線通信功能，能與防誤系統(tǒng)主站進行實時通信，交互解鎖設備信息及防誤判斷結(jié)果。同時，智能手持終端需要支持驗電功能，與強制驗電閉鎖裝置配合實現(xiàn)地刀操作前的強制驗電。

2.6 斷路器閉鎖功能

斷路器采用電編碼鎖閉鎖。電編碼鎖串在斷路器手動操作回路中，不影響原有的重合閘和保護動作。電編碼鎖裝在主控制室的控制屏上，其閉鎖回路如圖2所示。

2.7 電動閘的閉鎖功能

電動隔離開關、接地刀閘既可通過電編碼鎖閉鎖，也可通過機械編碼鎖閉鎖，具體閉鎖方式根據(jù)現(xiàn)場情況和運行習慣而定，如果一個操作機構箱內(nèi)有兩個或兩個以上的設備操作按鈕時，必須用電編碼鎖。

采用電編碼鎖閉鎖時，其改線原理同斷路器閉鎖回路相似，只要保證合、分動作的電氣操作回路被電編碼鎖切斷即可。具體接線參照實際的電氣回路圖。采用機械編碼鎖閉鎖時，一般是鎖電動操作機構箱的箱門。

圖2 電氣閉鎖原理

2.8 手動隔離開關、接地刀閘、網(wǎng)門的閉鎖功能

手動隔離開關、接地刀閘、網(wǎng)門采用機械編碼鎖閉鎖。根據(jù)實際操作機構的形式，一般還需要加工適當?shù)陌惭b附件。對開關柜上的隔離開關及類似的操作機構，一般需增加鎖銷。

2.9 臨時接地線的閉鎖功能

臨時接地線閉鎖由地線頭、地線樁和機械編碼鎖構成。在掛地線的地方焊上地線樁。不掛地線時，將機械編碼鎖鎖在地線樁上，此時不能掛地線；當需掛地線時，先用電腦鑰匙打開機械編碼鎖，才能裝上地線。

2.10 線路側(cè)驗電功能

更換或安裝帶有驗電接口的帶電指示器，并通過系統(tǒng)主站將其與地刀閉鎖鎖具配對，在電腦鑰匙接到操作任務需要在現(xiàn)場對地刀進行操作時，強制要求將電腦鑰匙插入帶電指示器的驗電接口進行驗電，不驗電或驗電為有電后，將電腦鑰匙插入地刀閉鎖鎖具無法打開閉鎖鎖具。高壓帶電顯示裝置圖如圖3所示。

圖3 高壓帶電顯示裝置（帶鑰匙接口）

2.11 配網(wǎng)復雜的網(wǎng)絡結(jié)構建模及仿真模擬預演功能

在配網(wǎng)中，大多數(shù)配網(wǎng)設備都是手動操作設備，沒有通信網(wǎng)絡進行聯(lián)系，特別是地刀設備，即使在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中也屬于不可控設備。在線防誤系統(tǒng)利用手動設備操作時的解鎖用智能手持終端，通過無線通信方式將無法通信設備信息與其他設備信息進行交互，對設備操作的內(nèi)容進行實時防誤判斷，能有效做到設備間的防誤閉鎖。配電網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構及仿真模擬預演技術研究，開展配電網(wǎng)防誤鎖具解鎖過程的智能化管理研究，開展配電網(wǎng)防誤操作的實時在線防誤判斷方法研究，適用于配網(wǎng)使用，并具備驗電、無線通信擴展功能的智能手持終端，滿足配網(wǎng)管理要求的站所智能門鎖鑰匙管理系統(tǒng)。通過前段鎖具和手持機等智能裝置，在復雜網(wǎng)絡環(huán)境下運用，得到預演的模擬技術及現(xiàn)有的網(wǎng)絡結(jié)構與后臺管理系統(tǒng)相對應的模型，達到數(shù)據(jù)實時交換，對配網(wǎng)五防閉所管理提供智能化必要的技術支撐。

2.12 現(xiàn)場閉鎖管控功能

通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，將配網(wǎng)終端設備和后臺智能管理軟件進行實時數(shù)據(jù)交換，同時對各個監(jiān)控點進行智能管控，建立遠程相對應閉鎖防誤操作關系，解決系統(tǒng)閉鎖點數(shù)較多，難以控制現(xiàn)場需強制閉鎖的設備種類復雜問題。

2.13 滿足配網(wǎng)運行管理的要求

配網(wǎng)運行管理涉及的部門較多，針對配網(wǎng)調(diào)度、操作的工作流程，每個部門的工作管理模式不盡相同，但都是針對同一配電網(wǎng)絡進行運行管理。因此，既要滿足配網(wǎng)運行管理各個部門的基本信息共享，又要分別滿足各個部門的管理模式，并使得各個部門現(xiàn)有的工作流程不發(fā)生大的變動。該系統(tǒng)必須針對配網(wǎng)運行管理的一些基本要求提供對應功能，如圖形管理及操作、設備管理及操作、配網(wǎng)運行工況狀態(tài)監(jiān)視、動態(tài)防真模擬預演等基本的配網(wǎng)運行管理功能。這是該系統(tǒng)投入運行的基本條件。

2.14 滿足站所智能門鎖鑰匙管理

在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)基本功能滿足的基礎上，增加系統(tǒng)管理軟件，利用電腦鑰匙及防誤鎖具，實現(xiàn)配網(wǎng)工作中安全、可控的站所門鎖解鎖管理。實現(xiàn)解鎖內(nèi)容、解鎖過程的控制；實現(xiàn)解鎖范圍、解鎖時間的管理；實現(xiàn)解鎖結(jié)果的匯報。

3 現(xiàn)場測試情況

3.1 系統(tǒng)軟件功能測試

對整個系統(tǒng)軟件實施了模塊測試和聯(lián)合測試。檢驗的結(jié)果表明項目是成功的，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，并在功能上完成了項目應能達到的設計要求。

測試內(nèi)容覆蓋以下各個方面：數(shù)據(jù)維護、防誤操作、開票專家系統(tǒng)、操作票管理、流程管理、仿真培訓、配網(wǎng)工況監(jiān)視、配網(wǎng)運行管理、與電腦鑰匙的通信以及驗電及解鎖。

3.2 現(xiàn)場操作功能測試

開出一張運行電氣操作票，傳到電腦鑰匙到現(xiàn)場操作，按鑰匙的提示信息進行操作，操作可正常進行；故意走錯操作設備位置或不按操作票的順序進行，操作被閉鎖，并提示錯誤信息。

3.3 系統(tǒng)連通性測試

配網(wǎng)各客戶端系統(tǒng)狀態(tài)實時同步，信息共享。系統(tǒng)可開出操作票，并按要求的格式打印指令票或操作票，電腦鑰匙可接收操作票，并可到現(xiàn)場進行開鎖操作，嚴格執(zhí)行操作票的流程步驟，操作完成后可降操作票的信息回傳，系統(tǒng)能根據(jù)操作回傳信息分析出現(xiàn)場設備狀態(tài)。

4 實際運用情況

本文介紹的配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)，已在云南電網(wǎng)有限責任公司昭通供電局實現(xiàn)了掛網(wǎng)運行，通過該系統(tǒng)的運用實現(xiàn)了昭通供電局配網(wǎng)試點項目的地刀強制驗電閉鎖，完善了強制閉鎖方案，提高了配網(wǎng)運行、檢修的安全性，避免誤操作帶來的惡性事故，提高配網(wǎng)智能化程度。

采用“配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)”之后，操作人員手持電腦鑰匙，配合智能鎖具、高壓帶電顯示裝置等強制閉鎖裝置，可嚴格規(guī)范操作步驟，逐步開放操作項目，同時有語音提示操作過程中應注意的各種危險點，有效提高了操作過程中的安全性，基本杜絕了惡性誤操作，各班組人員也可減小心理負擔，同時本系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場操作的提前模擬，為運行檢修人員節(jié)約了大量的準備時間。

通過運用本系統(tǒng)可減少配網(wǎng)誤調(diào)度、誤操作、誤帶電合接地刀閘或裝設接地線以及誤帶接地時送電等，防止操作過程出現(xiàn)人身傷亡事故，進一步實現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)可控、在控、能控。

本系統(tǒng)適用于在整個電力行業(yè)配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜（開工柜）的智能化管理，具有很高的實用價值，運用前景十分廣泛。

5 結(jié) 論

集運行防誤、配網(wǎng)運行管理、操作票管理等技術手段為一體的配網(wǎng)防誤系統(tǒng)，能有效防止配網(wǎng)中誤調(diào)度、誤操作的發(fā)生，并將配網(wǎng)推向集中化、智能化，從根本上提高了配網(wǎng)運行的管理水平，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。