發電廠監控系統中防誤操作技術的優化策略

胡 林，梅增榮，馬月姣

(華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

發電廠監控系統中防誤操作技術的優化策略

胡 林，梅增榮，馬月姣

(華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

歸納分析了電力生產企業常見誤操作的類型和產生機制，在常規防誤操作管理手段的基礎上，完善現有計算機監控系統，提出了條件閉鎖、操作驗證碼、操作審核3種防誤操作技術措施。實踐應用表明改進措施效果顯著，減少了發電運行人員的誤操作。該技術措施可以為水力發電以外的其他電力生產企業參考應用。

誤操作；安全管理；計算機監控系統；電力生產企業

0 引言

目前，電力生產企業一般采用計算機數據采集與監視控制(Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA)系統對電力生產過程進行實時監視和控制。該系統不僅可以完成單個水電廠的監視和控制，還可以完成流域梯級水電廠的集中監視和控制，是運行人員的主要操作平臺。因此，對計算機監控系統進行技術分析和改進，增加防止人員誤操作的技術措施，對避免運行人員誤操作、提高發電生產過程的安全性具有重要作用和意義。

1 誤操作分類

根據誤操作的產生機制，誤操作主要分為操作順序錯誤、操作對象錯誤和操作性質錯誤。

1.1 操作順序錯誤

為了實現某一項操作目的，運行人員往往需要進行一系列多步操作。如，在改變線路運行方式的倒閘操作中，運行人員每開展一步操作后，都要根據設備反饋的狀態信息再進行下一步操作；如果運行人員沒有按照規定順序操作，將會導致帶負荷拉合隔離開關、發電機無冷卻水轉動等嚴重后果。

在常規情況下，水電廠的監控系統使用PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)對復雜操作流程進行順序控制，運行人員在啟動順控流程后，PLC按照預先制定的邏輯或時間順序完成整個操作過程。在這個過程中，運行人員的主觀判斷被機器的邏輯判斷取代，有效避免了因操作順序錯誤導致的人為誤操作。

1.2 操作對象錯誤

操作對象錯誤是指運行人員在發送操作命令時，將命令發送給錯誤的對象，如以下2起誤操作事件。

(1) 2008年，某水電廠運行人員操作監控系統上位機，準備投入某臺停機備用機組的制動閘，結果誤投入另一臺運行機組的制動閘，導致該臺機組制動閘嚴重磨損，產生的粉塵污染了機組的轉子及定子線圈。

(2) 2015年，某水電廠在進行機組甩負荷試驗時，運行人員按計劃方案操作監控系統上位機來斷開試驗機組的出口斷路器，結果誤斷開另一臺運行機組的出口斷路器，使該機組由并網運行轉為空載運行，導致全廠負荷降低了100 MW。

1.3 操作性質錯誤

操作性質錯誤是指運行人員在操作時，發送了錯誤的操作命令；但因實際生產過程中，操作性質錯誤很少產生不良影響，所以未被有效統計，如以下2種情況。

(1) 錯誤命令未生效。如，運行人員對合閘狀態的電氣開關錯誤地發出合閘命令。

(2) 錯誤命令未產生不良后果。如，在機組啟動操作中，運行人員錯誤發出空轉或空載命令，由于空轉態和空載態是機組從停機開至發電的必經狀態，運行人員只需繼續發出發電命令即可完成操作。

2 防誤操作技術措施

針對人員誤操作所帶來的各種安全問題，對南京南瑞集團公司IMC大型集控計算機監控系統進行完善，實現條件閉鎖、操作驗證碼、操作審核3種防誤操作技術措施，在實際應用中取得顯著效果。

2.1 條件閉鎖

條件閉鎖是針對可能危害人或設備的操作，在PLC程序中設置前提條件；當PLC接收到操作命令時，對比設備當前的綜合狀態與預先設置的前提條件；如果條件不滿足，則認定為收到錯誤的操作命令而不予執行。如以下2種前提條件。

(1) 對于隔離開關的分閘、合閘操作，首先判斷隔離開關兩側的斷路器是否為分閘狀態；如果不是分閘狀態，則拒絕執行操作，從而實現了電力倒閘操作“五防”中的“防止帶負荷拉、合隔離開關”策略。

(2) 對于水輪發電機組的制動閘投入操作，首先判斷機組轉速是否低于15 %額定轉速，機端電壓是否低于20 %額定電壓，機組與開關站母線的電氣連接是否斷開(機組出口斷路器與邊斷路器均處于分閘狀態)；如果以上條件有不滿足的，則認為有磨損制動閘的危險而拒絕執行制動閘投入操作，從而有效避免制動閘嚴重磨損的事故。

條件閉鎖的技術措施對避免因操作對象錯誤和操作性質錯誤引起的誤操作有明顯效果。

2.2 操作驗證碼

操作驗證碼功能是指在計算機監控系統中為每個操作對象(機組、斷路器、隔離開關等)設置唯一的設備編碼，將此編碼作為驗證碼，并在常規的操作過程中增加輸入、比對驗證碼的步驟。將操作流程由常規的“選擇對象→下達操作命令”改進為“選擇對象→輸入驗證碼→監控系統確認操作驗證碼與被選中對象吻合→下達操作命令”。因梯調集控中心的設備控制范圍涵蓋多個水電廠，所以其計算機監控系統中操作驗證碼的設置與水電廠有所不同。以小灣水電廠為例，當電廠操作5號機組時，只需輸入操作驗證碼“5F”，以區別于其他機組；當集控中心操作5號機組時，則需輸入操作驗證碼“XW5F”，以區別于所轄各電廠的其他機組。

以下對加入操作驗證碼的效果進行分析。加入操作驗證碼前后，運行人員發生操作對象錯誤的概率分別為：

由于PA與PB遠小于100 %，且PC遠小于PB，因此：

式中，PA——錯誤選擇對象的概率；PB——錯誤輸入驗證碼的概率；PC——在錯誤選擇對象的條件下，錯誤輸入驗證碼，并且2者吻合的概率；PD——加入操作驗證碼前，發生操作對象錯誤的概率；PE——加入操作驗證碼后，發生操作對象錯誤的概率。

根據以上公式可知，操作驗證碼對于避免因操作對象錯誤引起的誤操作有明顯效果。實踐證明，承擔了某公司所有水電廠的大部分操作職能的某集控中心，在使用本項技術措施后，截至目前，還未發生因操作對象錯誤而導致的誤操作事件。

2.3 操作審核

操作審核是指在下發較為重要的操作命令(機組開機、停機等)時，增加操作申請和審核環節。當運行值班員進行重要操作時，首先在值班員工作站進行操作申請；然后值長在值長工作站審核操作對象和操作性質均無錯誤后，許可該項操作；最后再由值班員在值班員工作站根據操作許可碼執行該項操作，具體流程如圖1所示。

DL/T 1009—2006《水電廠計算機監控系統運行及維護規程》規定：“在監控系統中，重要的控制操作應有復核檢查，并設專人監護”；GB 26860—2011《電力安全工作規程 發電廠和變電站電氣部分》中也規定：“對于較為復雜和重要的操作項目，由2人共同完成，其中一人對設備較為熟悉者做監護，另一人實施操作”。但在工作中往往存在不嚴格執行安全規程、違章操作的情況，并且對于梯調集控中心而言，所轄水電廠往往較多。以某集控中心為例，運行大廳共配置3個值班員工作站和1個值長工作站，3個值班員工作站分別負責下轄5個水電廠的監視控制工作以及其他4個水電廠的監視工作，集控容量14.2 GW。相對于本地監控方式，既節約人力成本，又降低管理難度。

圖1 操作審核流程

因此，重要操作項目的監控系統操作審核時不但要加入申請、審核、執行步驟，還要在技術上杜絕運行值班人員違章操作的可能性，實現值長工作站對所有值班員工作站的遠程監護，提高操作安全性。操作審核機制不但對避免因操作對象錯誤和操作性質錯誤引起的誤操作有明顯的效果，而且推進了安全管理制度的執行，對矯正運行人員的違章行為具有積極影響。

3 結束語

歸納分析了電力生產過程中可能導致不安全事件的人員誤操作類型，介紹了在某集控中心計算機監控系統實現并取得顯著效果的3種防誤操作技術措施，并分別闡述了其作用機制和效果。這些技術措施和應用經驗也可以為水電廠以外的其他電力生產企業改進計算機監控系統提供借鑒和參考。

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2 馬京源，李 哲，何宏明，等．電氣誤操作事故人因因素分析與控制[J]．中國電力，2010，43(5)：72-76.

3 吳錦源，梁國坤．順序控制在變電站倒閘操作中的應用[J]．南方電網技術，2009，3(3)：46-48.

4 隋 彬，佟振清，楊 劍．雅礱江流域水電站計算機監控系統的優化設計[J]．水電自動化與大壩監測，2012，36(6)：18-20.

5 胡 林，王海達，唐睿高，等．集控中心計算機監控系統改造探討[J]．水電廠自動化，2014，35(4)：1-5.

6 王宇航．南瑞監控系統在湖北洞坪電廠監控系統改造中的應用[J]．水電自動化與大壩監測，2013，37(5)：39-43.

7 電力行業水電站自動化標準化技術委員會．DL/T 1009—2006水電廠計算機監控系統運行及維護規程[S]．北京：中國電力出版社，2006.

8 全國高壓電氣安全標準化技術委員會．GB 26860—2011電力安全工作規程 發電廠和變電站電氣部分[S]．北京：中國標準出版社，2011.

2016-08-06;

2016-09-23。

胡 林(1983-)，男，工程師，主要從事梯級調度、集控中心及水電廠自動化系統管理等，email：hulin.lcjgs@163.com。

梅增榮(1968-)，男，高級工程師，主要從事電力生產企業安全監察管理工作。

馬月姣(1978-)，女，高級工程師，主要從事梯級調度、集控中心及水電廠自動化系統管理等工作。