淺談電力防誤操作系統仿真校核

陳月卿，邱建斌，林肖斐，虞俊峰，陳志輝

（1.國網福建省電力有限公司檢修分公司，福建福州，350013；2.國網福建省電力有限公司福州分公司，福建福州，350009；3.國網福建省電力有限公司建設分公司，福建福州，350002）

0 引言

隨著社會發展，對電力系統安全提出更高要求。對電力分配過程，因電網結構復雜性，人為因素引起誤操作可能性增加。鑒于當前的情況，并非所有電力系統中的變電站設備信息都可以上傳到電網調度自動化系統（SCADA），其系統工作流程如圖1所示。如果調度員無法通過SCADA判斷設備的運行狀態，某些電力系統設備只能由現場操作員手動操作，就會導致功率分配過程中發生誤操作的可能性。因此，電力公司必須對電力設備狀態的安全檢查進行有效防止電力分配失誤的研究分析。

圖1 電網調度自動化系統工作流程圖

此外，電力系統計算機控制水平的提高，所有變電站或電廠升壓站都開始采用集成自動化系統或網絡計算機監視系統（NCS），并且實現了“無人值守”或“少量人員監測”。 簡化人員的操作模式，特別是提升了當前電氣設備的編程操作的實施方式，提高其可靠性。全系統運作如圖2所示。

圖2 電力系統調度流程圖

1 防誤閉鎖的幾種形式

1.1 微機五防閉鎖系統

微機五防鎖定系統是一種基于計算機控制技術的五防鎖定系統。它需要防誤操作軟件和某些計算機硬件支持。使用具有讀寫操作程序功能的計算機鑰匙來解鎖，并按照五防邏輯要求操作相關的斷路器，隔離開關，接地開關和其他電氣設備。

微機五防邏輯的編寫依賴于計算機監控系統，設備運行狀態等信息，需要與計算機監控系統共享數據資源。當前的微型計算機五防系統主要由單個設備供應商提供，如果要與計算機監視系統共享工作站，則需要考慮五防操作系統與計算機監視操作系統的兼容性。

1.2 計算機監控邏輯閉鎖

微型計算機五防系統的邏輯庫信息通常來自計算機監視系統。由計算機監控系統本身完成的防誤鎖邏輯與微機五防系統邏輯共同構建，但缺少中間環節，鎖定效果相對可靠且易于實現。

1.3 電氣五防閉鎖

五防電氣閉鎖是利用相關開關的電氣輔助觸點進行串聯和并聯連接，并將它們串聯在閉鎖開關控制電路或電源電路中，從而可靠地實現五防功能。五防電氣隔離應為縱向加上水平隔離電路，即以雙母線接線為例，母線接地刀的位置應與所有隔離開關的操作互鎖。當切換母線時，母線連接斷路器的位置和母線隔離開關，與其他母線隔離開關的操作互鎖。如果總線上有很多傳入和傳出電路，那么總線接地刀和總線隔離開關的阻斷電路就需要通過很多連接電纜進行連接，并且電路二次接線相當復雜。

1.4 機械聯鎖裝置

機械聯鎖裝置在電力系統中的應用已經越來越成熟。它的主要應用范圍是在中低壓系統中，實現開關柜和開關柜，機柜和變壓器等之間的五防互鎖。械聯鎖裝置本身的工作原理是確保電氣設備只能在預設程序下工作。該裝置簡單，可靠、實用，由于一般使用不銹鋼制鎖體和鑰匙，因此使用壽命長，不受使用環境的限制。

2 電力調度網絡系統架構

防誤鎖主要有上面介紹的幾種形式。所有鎖定系統或設備的配置都更加可靠，可有效防止電氣設備誤操作，但實際工程應用中，還應考慮鎖定配置的可重復性和復雜性，以及在操作和維護中帶來許多不便，如經濟和其他因素等影響。重點考慮使防誤系統變得簡單，可靠和實用。

2.1 傳統電力調度方式

在這個階段，主要的調度指令的調度方法是電話命令，由于諧音，電話忙，信道阻塞等問題，這種方法很容易在信息傳輸過程中引起雙方的誤解。這些條件將影響電力調度工作，正常信息交流會產生影響。另一方面，在電話訂單分派方法中，分派員和接收者只能通過電話通信，而不能面對面通信。雙方無法掌握對方的工作狀態，溝通效率低下，工作過程延遲。結合這兩點，傳統的電力調度命令方法已無法滿足中國電力系統的發展需求。

2.2 網絡發令系統架構

（1）自動化系統的輔助。數據挖掘系統，電網運行監控系統等可以有效地收集和重組電網設備分類帳信息接線圖，實時運行數據等，為后續的設備管理信息，設備調度命名，拓撲信息和操作單的編制打下良好的基礎。

（2）即時通訊技術的應用。上面已經簡述電話通知過程中存在的通信問題，并且借助即時消息技術，將從根本上解決這些問題。通過即時消息和調度命令的結合，可以有效地抑制由諧音干擾和其他問題引起的潛在安全隱患。

（3）網絡交互式命令系統架構。一般而言，完整的網絡交互式命令系統架構具有三個接口，分別稱為安全區I，安全區II和安全區III。同時，有兩個子系統，即OCS系統和EMS系統。網絡交互式發行系統架構主要是通過安全區I/I區接口從OCS/EMS系統獲取設備的實施狀態和運行數據，然后通過安全區/安全區與網格的同步服務器實現業務數據，在此基礎上運行管理系統與功能集成共享。

3 拓撲邏輯與設備狀態實時校核

3.1 拓撲邏輯實時校核

通過該驗證方法主要內容是指將設備的特性與電氣防誤規則相結合，在此基礎上形成判斷設備運行狀態的條件，并將這些條件存儲在數據庫中。在實際的判斷過程中，系統應通過接線方式和設備類型來匹配規則。如果推斷出某個操作項目與規則不符，則系統將發出錯誤預防提醒，以幫助相關操作員進行進一步檢查，并在前期階段消除潛在的安全隱患。

3.2 設備狀態實時校核

下達指令時，系統將首先檢查設備的當前運行狀態。當操作完成時，系統將再次檢查設備運行狀態和實時運行狀態，并協助調度員確認運行信息。結合以上內容，電網中刀開關不完整的情況，系統會自動向網絡下達分站操作指令，現場操作人員將手動操作以達到目標設備的狀態，最后回復調度操作后狀態。

3.3 設備狀態實時校核實例

在設備調度中，調度員需要遠程操作110kV線A。具體的調度過程如下：在每個節點上獲取A線間隔的實時拓撲數據，并檢查當前的操作順序信息。系統會將這種情況發送到網絡發布和變電站終端，指導現場人員進行處理，并在此基礎上阻止調度終端的下一次操作，避免人為錯誤。完成上述步驟后，系統將再次檢查A線的實時數據。如果檢查結果與操作順序一致，則可以繼續執行下一步。

在上述驗證過程中，如果獲取了所有的狀態信息，并且調度遠程控制成功，則變電站維護端就不再需要參與調度過程，可以大大提高整體調度效率，節省人力資源，可以有效減少消耗。反之，如果在此過程中有部分信息沒有被采集的現象，系統會自動將相應的信息發送給網絡發布和變電站終端，指導現場人員進行處理，最后反饋并補充真實信息。

3.4 電腦鑰匙故障及處理

電腦鑰匙出現的故障以及對它的處理方式如表1所示。

表1 電腦鑰匙故障及處理方式

4 結語

微機防誤系統系統具有廣泛的應用范圍。微型計算機五防系統中可以包括所有電氣設備的電氣操作機構，手動操作機構以及與電氣設備相關的其他設備，需要很長的時間才能一一驗證防誤規則正確性。如果在此期間其他設備信息發生變化，則無法充分進行驗證防誤規則完整性，這可能會對操作員造成一定的安全隱患。通過機械聯鎖裝置的應用加于應用，可以有效地實現防止斷路器意外斷開和閉合以及防止帶電間隔意外進入的五個預防要求。