李登雕，王 偉，陳海洋，胡 亮，朱惠紅，王曉靜

（國網浙江仙居縣供電公司，浙江 臺州 255000）

0 引言

隨著環網柜等設備在中低壓配電網的廣泛應用，配網網架結構越來越復雜，配網調度、倒閘操作、維護檢修等工作越來越繁重，對配網的整體運行管理也提出更高要求。在浙江省仙居縣域內，隨著城鎮化發展和配電網升級改造，轄區內共有361 臺環網柜、138 個開閉所，70% 以上的聯絡轉電須通過環網柜實現[1]。截至2023 年10 月，全域環網柜開關操作8 322 次，平均每天須分合開關設備22.8 次。

根據國網安監〔2006〕904 號《國家電網公司防止電氣誤操作安全管理規定》，在進行電氣設備（高壓開關）操作時，有“防止誤入帶電間隔、防止帶接地（接地刀閘）線合開關、防止帶負荷合閘、防止帶電掛（合）接地線（接地刀閘）、防止帶負荷拉刀閘”的“五防”安全操作要求[2]。

在對國網浙江省電力公司2023 年（數據截止到10 月）涉及環網柜開關操作的安全檢查情況開展分析中，發現在8 322 次開關操作中，仍有56 次違反“五防”要求的誤操作現象，如表1 所示，“五防”誤操作占比僅為0.67%。其中，1 次因電纜兩側帶電情況不明確，施工人員帶電掛接地線引起10 kV 線路跳閘和電力設備損壞，耗費近7 h 才完成搶修恢復，給安全生產、社會經濟、居民生活等帶來諸多影響[3]。只要有1 次錯誤操作，就會對電網設備、人身安全造成巨大傷害。因此有必要進一步提升配網開關操作規范性，降低誤操作發生可能性，保證電網、設備、人身安全可靠。

表1 環網柜開關操作風險分析

同時，對8 322 次開關操作票、現場操作情景、操作指令等開展調查分析，并與實際操作人員走訪交流。如圖1 所示，通過數據分析主要存在無防誤系統校驗（占比22.62%）、鑰匙管理不規范（占比16.55%）、無防誤鎖具（占比16.14%）、帶電顯示器功能不完整（占比10.5%）、人工效率低（占比6.18%）等問題。

圖1 操作數據分析

針對以上問題，國網浙江省電力有限公司仙居縣供電公司立項研究一種新型環網柜接地開關防誤操作裝置（編號52TZT7230001），該裝置主要工作內容如下：

研制環網柜接地開關防誤操作裝置的結構，通過自動網絡拓撲分析功能和邏輯編程功能，可實現對配網系統內所有設備的電力操作防誤規則判斷功能；

配合智能解鎖鑰匙和閉鎖鎖具，對配網系統中大部分設備實現強制性的防誤閉鎖；

對于無法加裝鎖具的設備，通過提示性閉鎖方式提醒操作人員。從而滿足電力系統防誤要求。

1 研究現狀

現有配網設備操作防誤閉鎖的方式，主要有2 種。

1.1 一次設備的機械閉鎖

當前為了防止操作人員發生開關沒有拉開而合接地刀閘的情況，一次設備廠家在設計柜體時采用了機械連鎖或互斥結構設計：機械連鎖設計、三工位一體化操作孔設計，來實現防誤功能。

機械結構防誤設計有效地防止本間隔內“有電合地刀”誤操作的發生，但在環網供電及手拉手網絡接線方式時，這種設計無法對電源進線線路側的帶電情況進行有效的閉鎖，操作人員容易發生“線路有電合接地刀閘”的惡性誤操作事故。

1.2 利用電磁鎖對柜門進行防誤閉鎖

當前很多環網柜、開關柜采用就地電磁鎖的方式對開關柜本體的下柜門、后柜門進行閉鎖，帶電顯示器有輸出節點，與電磁鎖連接，當帶電顯示器有電時，電磁鎖閉鎖，無法打開，帶電顯示器無電時，電磁鎖自動開啟，可以打開下柜門或后柜門。該種方式的電磁鎖采用外接電源或是內置電池的方式供電，在現場應用過程中出現很多無法正常打開的情況，分析原因，電池沒電或是電子開鎖部分失靈是主要原因，可靠性比較差。

以上2 種方式在實際廣泛應用，但無法避免誤開環網柜，仍會出現誤入帶電間隔等情況。需要一種防誤輔助系統更好發揮開關設備本身閉鎖功能，切實減少誤入帶電間隔等情況發生。

2 環網柜接地開關防誤操作裝置的結構

本文提出的環網柜防誤集控裝置由系統管理主機、電腦鑰匙、具有驗電接口的高壓帶電顯示閉鎖裝置、防誤鎖具及智能柜門鎖具組成。圖2 展示了裝置的主要構成。

圖2 環網柜接地開關防誤操作裝置

其中智能電腦鑰匙可與帶電顯示器互聯，獲取線路帶電狀態，通過判斷線路帶電狀態與接地設備邏輯閉鎖關系，實現接地刀閘的強制驗電閉鎖，即驗電有電或不驗電無法打開閉鎖在接地設備或網門上的防誤鎖具，有效防止“帶電合接地刀閘”“誤入帶電危險區域”等電氣誤操作事故的發生。

鎖控管理可滿足運維人員不同工作內容的開鎖需要，如：運行操作、設備巡檢、檢修維護等，本裝置通過多種授權方式實現對作業人員、開鎖范圍的授權管理，記錄設備開鎖信息，實現配網戶外門鎖的智能化管理。

裝置主要操作流程為（如圖3 所示）：

圖3 環網柜接地開關防誤操作裝置操作流程

系統安裝完成后，將帶有邏輯閉鎖關系的編譯數據，通過傳輸適配器傳給電腦鑰匙；

需要倒閘操作解鎖時，首先通過電腦鑰匙對帶電顯示器（GSN2）裝置進行驗電，如果有電，電腦鑰匙會提示“有電！禁止操作”，且無法打開對應的“五防”機械鎖。若無電，則可以進行對應接地刀閘的解鎖操作；

電腦鑰匙還會判斷機械鎖的編碼是否正確，若正確，按下開鎖按鈕即可將鎖打開，若編碼不對應則禁止開鎖，從而達到防止帶電合接地刀閘誤操作事故的發生；

所有操作結果還可以回傳給管理軟件，便于查詢。

3 應用效果

3.1 裝置構建

根據環網柜接地開關防誤操作裝置整體結構進行分析，將整套裝置分為：系統平臺（如圖4 所示）、數據傳輸、智能鑰匙、智能鎖4 個部分。

圖4 系統平臺界面

3.1.1 系統平臺搭建

在JOYO-J 系統基礎上，按照實際配網主接線連接情況，對倒閘操作進行智能邏輯校驗，并將現場配網接線情況以CAD 圖模形式維護。

3.1.2 傳輸適配器

根據系統適配性和數據類型，裝置選取了TXZJ-3C_1FC 嵌入式通信主機（如圖5 所示），可快速實現系統平臺數據傳輸，對智能鑰匙、智能鎖具進行快速編碼。

圖5 TXZJ-3C_1FC 嵌入式通信主機

3.1.3 智能鑰匙

根據系統適配性和數據類型，裝置選取了DNYS-2C_U 防誤電腦鑰匙。該類型電腦鑰匙有一塊液晶顯示屏和中文語音提示功能，能實現良好人機互動。同時，數據傳輸模塊功能綜合，具備高速紅外IRDA 模塊，藍牙通信模塊，滿足多種類型數據傳輸。防雨、防塵等級達到GB/T 4208—2017《外殼防護等級（IP 代碼）》要求，符合實際現場作業環境條件需求如圖6 所示。

圖6 智能鑰匙

3.1.4 智能鎖具

根據環網柜操作機構特性，選取了閉鎖盒用以面板分合閘按鈕閉鎖，選取帶編碼功能的機械鎖用于機械操作機構閉鎖。通過鎖芯內的唯一數字編碼，實現與智能鑰匙對碼解鎖。其中，機械操作掛鎖為銅合金材質，有防銹蝕、可靠牢固等特點，如圖7所示。

圖7 智能鎖具

3.2 有效性驗證

本文實驗選取2023 年9—11 月的操作票和現場執規檢查情況進行統計匯總，發現涉及環網柜操作有2 106 次，發生“五防”風險誤操作僅3 次，如表2 所示。其中，“誤入帶電間隔”“帶接地線合閘”“帶點掛接地線”3 項風險發生頻數為0，整體防誤操作準確性為99.86%如圖8 所示。

圖8 實施裝置前后誤操作數據對比

表2 “五防”風險誤操作

在使用環網柜接地開關防誤操作裝置后，原來頻繁發生的誤入帶電間隔從占比76.79%下降為0%，效果顯著。

4 結束語

針對目前生產現場中出現誤開環網柜、誤入帶電間隔等情況，本文研制了一種環網柜接地開關防誤操作裝置。該裝置對環網柜的傳統機械鎖進行智能化改造，通過防誤邏輯專家判斷進行操作邏輯校驗，再以鎖控管理模塊進行邏輯編碼傳送至智能鑰匙和智能鎖具，不僅能有效解決誤入帶電間隔、誤操作等問題，而且現場安全只需一把智能鑰匙就能管控，同時能簡化環網柜防誤管理方式。在實現接地刀閘強制驗電閉鎖的基礎上，結合高安全性智能鎖具在防盜上的特性，實現柜門鎖安全、高效、智能化管理。