淺談電力系統中防誤操作系統的應用

袁忠善 余全昌

摘 要：隨著我國電力工業的快速發展，電網規模不斷擴大，電網結構更加復雜，誤操作事故對電網、設備、人身的安全威脅性和由此造成的損失也越來越嚴重，因此，在變電站中采用防誤操作閉鎖裝置已成為防止誤操作事故的一種重要且行之有效的技術措施。從系統的組成與連接、各類主要數據文件的建立，以及系統初始化等多個方面，研究了防誤操作系統安裝與運行的全過程，為防誤操作系統的應用提供了可操作借鑒的具體實例，便于運行人員熟悉和掌握防誤系統的技術特點和功能實現的方法。

關鍵詞：變電站;防誤操作;應用

一、變電站防誤操作的內容及原則

1. 電力系統提出了電氣設備“五防”的要求，并以法規形式規定了電氣防誤碼的管理、運行、設計和使用原則。按“規定防誤裝置”的設計應遵循的原則是：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設備，均應裝設防誤裝置和相應的防誤電氣閉鎖回路。從這一原則出發，提出了“五防”規定。所謂“五防”功能即指：防止誤分、合斷路器;防止帶負荷拉、合隔離開關或手車觸頭;防止帶電掛（合）接地線（接地刀閘）;防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器（隔離開關）;防止誤入帶電間隔。

2. 變電站防誤操作的原則，為實現“五防”功能，在電氣設備生產、安裝、設計中應遵循以下原則：防誤裝置應簡單、可靠，操作和維護方便。防誤裝置應設有專用的解鎖工具（鑰匙）。 “五防"功能除“防止誤分、誤合斷路器"現階段因技術原因可采用提示性措施外，其他四防功能必須采用強制性防止電氣誤操作。

二、變電站防誤操作裝置的種類及其特點

1. 普通掛鎖;普通掛鎖是最原始的防誤措施。它是利用民用的普通掛鎖對刀閘等電氣設備的操作把手進行加掛來實現閉鎖的，其結構簡單、明了。但由于閉鎖方式簡單，且存在鑰匙繁多，管理麻煩，容易拿錯，無法實現設備間聯鎖等原因，以及在防誤功能實現和可靠性等方面不能滿足現有運行要求。

2. 機械閉鎖;機械閉鎖是利用刀閘、開關等設備操作機械傳動部分通過互相限位、相互制約來實現相互聯鎖的閉鎖方式。其特點是閉鎖簡單、可靠，不需使用開鎖鑰匙。這種閉鎖實現的前提是一體化設備，如單一刀閘、開關、組合電器等。

3. 電磁閉鎖;電磁閉鎖是利用電磁鎖的鎖栓對刀閘、網門等電氣設備的操作把手實行機械定位控制來實現相互閉鎖的。其原理是利用斷路器、刀閘、開關柜門等輔助接點、微動開關、接通或斷開需閉鎖設備的電磁鎖電源，使其操作機構無法操作或門無法打開，從而實現設備間的聯鎖。其特點是原理簡單，實施和操作簡便，適用于電氣結線較簡單變電所內部分設備和配電裝置的防誤。

三、防誤操作系統原理

1. 設計思想，微機型防誤操作系統是一種采用計算機技術，用于防止電氣設備誤操作的裝置。通常由計算機、模擬屏、電腦鑰匙、機構編碼鎖、電氣編碼鎖等功能元件組成。微機防誤閉鎖裝置的設備有四類：開關、刀閘、接地線及接地刀閘。

2. 系統構成，變電站防誤操作系統由三個部件組成：防誤主機（五防微機或五防模擬屏）、電腦鑰匙、編碼鎖（分為電氣編碼鎖和機械編碼鎖。機械編碼鎖又分超級防空鎖、固定鎖、掛鎖、狀態檢測鎖和驗電鎖等），從軟、硬件兩方面對操作進行閉鎖。電氣部分電腦鑰匙應具有操作票顯示、編碼采集、閉鎖機構控制、報警以及和防誤主機通訊的功能。

（1）防誤主機;主要指PC機。用于安裝操作票專家系統，完成操作票的編寫、打印，與電腦鑰匙進行操作票的下傳和回傳等功能。

（2）電腦鑰匙;電腦鑰匙在微機型閉鎖裝置中有三個功能：

一是從防誤主機接收操作票。當操作模擬預演結束，防誤主機便將正確的操作票（含二次提示項）轉化為操作序列傳到電腦鑰匙中，然后運行人員拿著該電腦鑰匙到現場進行操作。二是操作過程中的開鎖和閉鎖功能。運行人員操作時依據電腦鑰匙上顯示的設備號，將電腦鑰匙插入相應的編碼鎖內，通過其探頭檢測編碼鎖編碼是否正確，若正確則開放其閉鎖回路或機構，這時就可以進行斷路器操作或打開機構編碼鎖進行隔離開關、接地刀閘等操作。三是完成虛遙信狀態的采集并上傳防誤主機。電腦鑰匙在操作的同時就記錄了虛遙信的狀態，當所有操作都完成，電腦鑰匙便將記錄的虛遙信狀態上傳到防誤主機，防誤主機的一次主接線圖各元件的狀態都將改變到當前操作后狀態，從而保證一次接線圖可控元件的狀態與現場始終保持實時對位，為下一次操作預演提供依據。

電腦鑰匙的設計要求：電腦鑰匙應是一個機電一體化的產品，在硬件設計上電腦鑰匙應包含機械和電氣兩部分。機械部分要求具備簡單、可靠的機械結構，使電腦鑰匙能夠開啟各種鎖具，必要時也要能夠強制閉鎖。電氣部分電腦鑰匙應具有操作票顯示、編碼采集、閉鎖機構控制、報警以及和防誤主機通訊的功能。

總結：防誤操作系統，在防止誤操作、避免惡性事故方面起到了一定的作用，但仍存在不足，如機械閉鎖不能滿足復雜接線變電站操作的要求，且操作麻煩;釆用電磁鎖的電氣閉鎖裝置，安裝和維護不方便，增加了二次回路的復雜性，且同樣存在著無法適應各類操作閉鎖要求的缺點;微機型防誤操作閉鎖系統雖然在其使用過程中也存在一些問題和不足，但因其智能化程度高、功能齊全、操作簡單、維護和擴充方便，人機界面友好，元件操作邏輯規則易編輯輸入，操作票的生成管理以及記錄、統計等方面的功能更易實現，適用于主接線復雜變電站的防誤閉鎖等功能特點，是目前最為先進、應用最廣泛的一種防誤閉鎖系統。

參考文獻：

[1] 胡紅兵， 鄭潔， 趙棟，等. 基于可擴展置標語言的變電站可視化防誤規則[J]. 電力系統自動化， 2012， 36（24）：54-57.

[2] 周鄴飛， 梁鋒， 許祖鋒. 基于三態拓撲計算的變電站防誤操作研究[J]. 電力系統保護與控制， 2011， 39（18）：145-149.

[3] 丁峰， 陸承宇. 基于IEC61850標準的變電站防誤閉鎖工程應用[J]. 電力系統保護與控制， 2010.

[4] 樂健， 蔡偉， 靳超，等. 基于圖像識別技術的變電站防誤操作系統的研制[J]. 電力自動化設備， 2011， 31（7）：131-135.

[5] 蔡偉， 樂健， 靳超，等. 基于視頻識別技術的變電站防誤操作系統的研究[J]. 電力系統保護與控制， 2011， 39（012）：112-116.