集控智能防誤閉鎖控制策略

中石油大港油田公司 施森鑫

電氣設備和變電站的安全運行是電力事業發展的根本保障，其中閉鎖方式的安全可靠對其質量安全起到關鍵性作用。因此，本文對傳統變電站中防誤閉鎖功能的欠缺進行總結，再對智能化變電站運行的優勢逐一說明，加以客觀評估。主要對“調控一體化”中變電站集控智能模式下的防誤閉鎖系統的設計理念的操作流程及應用效果進行概述，并詳細說明應用階段中的注意事項，將操作失誤率降到最低，合理控制設備使用而引起的生產成本降低，顯著優化智能變電站運行的安全性與可行性，并為智能變電站防誤閉鎖系統的實際應用提供理論基礎、數據參考。

我國電力為適應城市化發展需求，變電站設備不斷更新創造，高科技技術融入其中，突破傳統變電站綜合自動化監控系統的局限性，實現了變電站遠方遙測、遙信、遙控和遙調的安全便利性，供電方式也不再受更多因素制約，而且變電站的防誤閉鎖技術日益成熟穩定，為電力事業發展做出貢獻。在信息化時代的加持影響下，傳統二次設備進行了更新升級，對于系統精簡、信息共享、電纜量縮減、占地面積縮小和性價比等方面進行了重點改造，逐步形成計算機及網絡通信技術與變電站自動化有效結合，促進微機網絡五防系統的構建運行。

1 傳統閉鎖方式概述

國內還未升級的常規防誤閉鎖方式主要有：機械閉鎖、程序鎖、電氣聯鎖、電磁鎖和微機閉鎖五種類型，本文將進行簡要介紹。由于防誤閉鎖設備不斷被安全可靠性更高、操縱和維護更簡單、技術更先進的設備代替，因此對閉鎖技術提出更高標準。

1.1 機械閉鎖

機械閉鎖工作原理是利用鎖芯核心處的戶外閘刀用于開關柜的啟動或戶外隔離的操作，形成相互制約或聯動的機械構造，按照鎖緊規范有序完成閉鎖動作。同時機械鎖還有自動解鎖功能，只要按順序操作即可擺脫其他方式的輔助操作，若有操作失誤情況，系統會自動鎖定[1]。此外，機械鎖閉鎖方向是雙向的，閉鎖直觀準確且不易受損，使用周期更長、檢修工作量小、操作簡便等優勢。但是機械鎖也有局限性，比如閉鎖啟用范圍只適用于開關柜級戶外閘刀等部位，其余元件部位并不適用，就導致與其他元件之間沒有聯動性。因此，機械鎖受啟用范圍的限制，要想實現五防閉鎖標準還需要其他閉鎖方式輔助完成。

1.2 程序鎖

程序鎖（或機械程序鎖）是用鑰匙和鎖控制開關柜的五防聯鎖形式，操作程序適用于貫性解鎖操作要求。其特點是距離的遠近對密鑰傳輸沒有影響，因此適用范圍廣。在實際操作中，程序鎖依靠鑰匙傳遞和鑰匙數量決定輔助功能實現情況，不再受票中解鎖條件特殊要求的制約，施工人員上手更容易。但它也有一定缺點，例如使用中不可間斷，否則無法實現防鎖功能；程序中需要大量鑰匙，易出現氧化銹跡、卡頓，會導致閉鎖功能失效。

1.3 電氣聯鎖

電氣聯鎖工作原理是利用設備接觸器上的接觸點通過電氣連接，完成聯鎖效應實現鎖定，它是電氣鎖定形式中的一種，閉鎖功能強。但這種方法缺點在于使用范圍較小，只能防止一般的斷路器、隔離開關和接地刀閘誤操作，對誤進帶電區間、誤掛（拆）接地線操作失誤無法阻斷，不會形成五防聯鎖功能[2]。

1.4 電磁鎖

電磁鎖通過連接操作機構的輔助觸點，聯動電磁線圈內電磁機構運轉，完成解鎖操作，它是鎖緊鏈環中不可缺少的鎖緊元件，可防止誤進入充電間隔。同時電磁鎖主要依賴輔助接觸點實現串入連接，接觸點的靈敏度要有保證。由于電磁鎖功能單一，必須與電氣聯鎖技術結合使用，才能實現正、反向鎖定功能。此外電磁鎖安裝條件要保持干燥，才能有利于絕緣性能發揮，敷設設備做好充足準備，電纜使用量較大。

1.5 微機閉鎖方式

微機閉鎖工作原理是利用高壓開關設備防止電氣誤操作的裝置，操作流程先將工控機中所需要的內容通過主機傳輸到微機模擬屏中進行存儲，保證模擬屏上的所有模擬元件與工控機相連成對，進而接觸觸點。當操作員模擬操作時，通過預先存儲的操作規范進行監測判斷，并生成符合實際的操作票。模擬操作確定后，通過微機模擬面板上的傳輸插座將操作票內容輸入機體密鑰，最后將機體密鑰插入現場相應的編碼鎖中進行操作。

微機防誤閉鎖模式突破傳統閉鎖模式的客觀限制，推動“五防”功能的應用普及，還完善了監控功能和信息遠程傳輸功能，其優勢之多遠超于傳統防誤閉鎖模式[3]。具體優點有：（1）微機技術應用程序編碼數演算方式，實現更優化的智能操控方法；（2）計算機鑰匙就能代替多把程序鑰匙鎖，一是減少鑰匙系統安裝程序，二是解決頻繁更換鑰匙的步驟；（3）安裝操作都是易學易懂的，二次接線工程量少；（4）此模式極大發揮程序代碼邏輯關系靈敏度和條理有序的特點，操作斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備之間聯動防鎖更順暢，有可通過編程排序進行邏輯驗證，提高了電氣“五防”功能性；（5）微機防誤閉鎖內部機械鎖結構不復雜且密碼設置簡易，只要合理安排編碼鎖位數，編碼數量擴容就不受限，密碼片可自由更換，密碼鎖由塑料制成，不易生銹和堵塞。

微機防誤閉鎖在使用中暴露的問題有：（1）“五防”功能的實現是依賴于主機的運轉程序的安全穩定，這將決定整個系統的正常運行順暢。一旦主機運轉出現故障，整個系統就會受到牽制而被迫運行停止，只能使用強制解鎖的辦法停止操作，系統的運行安全得不到具體保障；（2） 在系統收集和使用的信息獲取時，真實的遙信信息始終與現場必須高度吻合，但虛擬的遙信信息獲得精準率得不到肯定，只要操作票不符合現場防錯要求，誤操作率肯定會增加，尤其是維修人員工作后忽視設備恢復到原來狀態的動作，且操作人員在驗收過程中未及時發現處理，必將誤操作的可能性放大；（3）微機防誤閉鎖模式僅對操作人員誤操作負責，降低誤拉、誤斷斷路器、隔離開關等安全事故的發生。而且只對操作人員的操作制定要求，不能控制設備維修人員和其他人員的誤操作。

2 傳統閉鎖方式存在的弊端

結合以上闡述，不難發現變電站的防誤閉鎖系統原理是借助微機軟件、機體密鑰、機械鎖具、電氣鎖具、驗電器等軟、硬件設備的相互配合下完成聯動的，根據設備防誤閉鎖要求的不同，加裝聯鎖系統，有效控制失誤造成的損失在可承受范圍內。明顯對比后傳統的防誤閉鎖系統弊端被暴露，具體有以下幾點[4]。

（1）傳統的防誤閉鎖系統中工程量大，對材料元件的選用要求多，安裝過程復雜，且耗時長、性價比低，而且變電設備多在室外，長期受外部環境影響，大量安裝在室外的門鎖可靠性難以保證，嚴重影響開關操作的及時性。

（2）傳統的防誤閉鎖系統中的建模標準與通信規范建立不一致，各廠商的通信建立水平、通信協議也缺乏統一性。當選用防誤閉鎖系統設計元件來源于不同廠家時，后臺監控系統難以統一操控，缺乏協商模型的協調，只能通過手動設置建立數據映射聯系。配置過程不僅工程量不小且涉及面又廣，極易在手動錄入時出現錯誤。另外，原有內部設計并未考慮到后期程序升級或系統擴展等問題，使用率降低，成本增加。

（3）傳統的防誤閉鎖系統要進行防誤閉鎖狀態與后臺監控同步完成，還要在監控中找出標明防誤閉鎖系統采集的接地線具體位置，包括接地刀閘位置的確定。兩個系統共享數據信息需要通過串口或網絡傳送到位，但受傳輸介質、傳輸協議和軟件程序操作方式的不同，信息數據傳遞會出現誤差，會對防誤閉鎖的成功率形成制約。

3 智能變電站中防誤閉鎖的使用情況

3.1 防誤閉鎖系統優勢

3.1.1 防誤閉鎖覆蓋面廣

智能變電站的防誤閉鎖系統的設置能完全滿足防誤閉鎖系統的所有要求，在各環節操作中防誤閉鎖系統被廣泛應用，監控系統中的優勢突顯，能實現監控系統層級順序都設置防誤閉鎖功能。而且防誤閉鎖系統可覆蓋智能變電站內的所有設備信號，電氣設備在任何形式下都可實現防誤閉鎖功能。此外，防誤閉鎖還可以覆蓋變電站的運轉各個節點，防止環節中缺乏防誤系統對變電站運行造成阻礙。例如，在智能變電站防誤閉鎖系統的安裝過程中，變電站內斷路器、隔離開關等經常操作失誤的設備同樣安裝防誤閉鎖系統，實現了防誤操作系統的覆蓋面廣的特性，杜絕發生因設備誤操作對變電站整體穩定運行的不利影響。防誤閉鎖的覆蓋性強可以對智能變電站形成有利保護。智能變電站不同于傳統變電站，系統采用防誤閉鎖技術，誤操作概率逐漸降低，助力防誤操作鎖定系統技術得到推廣應用。

3.1.2 防誤閉鎖的強制性

除全面性外，防誤閉鎖還具有強制閉鎖功能。該功能主要是將控制電路的觸點和鎖添加到某些部件上，主要用于控制高壓設備電氣控制電路和鎖緊觸點的鎖緊電路的串聯。鎖定系統的電路是怎樣實現的？是鎖定觸點與鎖控制同時啟動激活鎖定系統。在智能變電站的應用中，強制閉鎖功能還有待完善，就如某些高壓電氣設備閉鎖電路未設計，無法解決因操作不當引起的電氣設備誤操作和相關硬件故障引起的誤操作問題[5]。

3.2 智能變電站防誤閉鎖系統的設計原理

智能變電站是以數字化技術為基礎，滿足大規模電網運行需求的系統，其中防誤閉鎖系統的設計根本是發揮防誤閉鎖的聯鎖功能，實現智能防誤的設計，與監控系統同步分析站內模型信息傳輸。系統按照市場規范標準建立三層進階體系結構建設，由站控層防誤操作、區間層智能防錯裝置、過程層智能鎖閉單元、機電鎖、鎖閉附件、計算機密鑰等元件組成。其中具體特點和功能包括以下幾點：

3.2.1 實現數字信息共享及時性

如果在變電站安裝防誤主機配置按照IEC61850的標準，同時智能防誤裝置也采用了相同的標準配置，那么就能實現數字信息共享。可以在間隔層安裝智能防誤系統，獲悉各環節數據就可從監控系統中取得，及時且全面，也可稱之為遙測數據。但要注意間隔層向智能防誤系統向監控系統提供變電站人工輸入數據的精準性。

3.2.2 強制性的實現

變電站監控系統常會出現報文錯誤或自動切換設備等程序混亂的情況，只要在過程層設置智能閉鎖功能，就能激活防誤閉鎖系統在變電站的強制性能力。智能鎖閉系統通過串聯觸點和閉合電路實現強制鎖閉，過程層的智能鎖定功能只有在收到智能防錯裝置的號令時，方可激活觸點并解鎖相關設備[6]。此外，智能鎖定裝置實際上可以通過電腦鑰匙打開鎖定觸點。

3.2.3 順控操作實現

順控操作通過間隔層和監控共同反映得以實現，可以利用間隔層順控操作通過智能防錯裝置和監控系統之間的進行操作。由于智能防錯裝置本身具有互操作性和開放性，有效結合權限管理、操作權限管理、鎖定等功能的應用，從而完全實現了變電站內部設備的防誤功能管理。除上述功能外，防誤閉鎖系統在智能變電站的綜合應用還實現了監控中心的指揮接令的功能切可控制站的功能。

3.2.4 受控站的功能

接到傳輸指令后，受控站監控主機安排指令票傳輸位置。系統監測程序對指令票做出邏輯審核，再通過智能防錯裝置判斷功能完成二次驗證，最后一步交由人工審核驗證完成；確認無誤后，監控主機開啟操作指令，進入自動化操作。此順序先以自動化操作為主，過程中操作人員要觀察情況變化，假若在運行過程中發生故障，系統被自動禁行，人工輔助進行檢查調整。

3.2.5 計算機監控中心的功能

計算機監控中心職能是對指令票進行科學分配，在監控主機中發揮各自作用，將被控站遠程監控中分解指令票意圖，然后發送到被控站智能防錯裝置進行邏輯驗證。驗證合格與遠程監控裝置相連，把詳細步驟傳送到調度中心設備進行人工審核驗證。確認無誤后，受控站的遠程監控裝置進入自動化程序。與控制站步驟相近，區別在于執行主體不一致，受控站的監控主機變為遠程控制設備。

4 結語

結合上文可知，通信標準及時安全性決定防誤閉鎖系統功能的正常運轉，因此為了控制變電站設備的故障發生率的增長，提升閉鎖可靠水平，通過實踐說明邏輯閉鎖技術融入智能變電站的防誤閉鎖系統中是可行的。利用這種自動化的數據通信邏輯保障數據的通暢，使閉鎖防誤性不斷提高。而用在智能變電站中，新型防誤閉鎖系統為智能變電站的設備監控提供強有力的技術支持，有效杜絕相關誤操作事件的發生。

引用

[1] 陳俊.遙控操作安全約束系統在變電站集控中心的應用[J].湖北電力,2010(3):22-23.

[2] 王振偉,金紅核,殷志良.變電站運行管理模式優化探討[J].華東電力,2008(10):52-55.

[3] 張錕.試述發電廠電氣防誤閉鎖裝置應用局限性與管理[J].科技創新與應用,2015(4):83-84.

[4] 劉峰,李靜.二次壓板防誤管理系統進入變電站的工作原理[J].電子技術與軟件工程,2016(21):54-55.

[5] 黃麗兵,嚴永林.基于PLC在電氣防誤操作系統控制與功能應用分析[J].科技創新與應用,2018(34):632-633.

[6] 齊軍,曹安瑛.利用綜合自動化系統有效實現變電所防誤閉鎖控制[J].農村電氣化,2003(9):16-17.