中石油大港油田公司 施森鑫

電氣設(shè)備和變電站的安全運(yùn)行是電力事業(yè)發(fā)展的根本保障，其中閉鎖方式的安全可靠對(duì)其質(zhì)量安全起到關(guān)鍵性作用。因此，本文對(duì)傳統(tǒng)變電站中防誤閉鎖功能的欠缺進(jìn)行總結(jié)，再對(duì)智能化變電站運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)逐一說明，加以客觀評(píng)估。主要對(duì)“調(diào)控一體化”中變電站集控智能模式下的防誤閉鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念的操作流程及應(yīng)用效果進(jìn)行概述，并詳細(xì)說明應(yīng)用階段中的注意事項(xiàng)，將操作失誤率降到最低，合理控制設(shè)備使用而引起的生產(chǎn)成本降低，顯著優(yōu)化智能變電站運(yùn)行的安全性與可行性，并為智能變電站防誤閉鎖系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)參考。

我國(guó)電力為適應(yīng)城市化發(fā)展需求，變電站設(shè)備不斷更新創(chuàng)造，高科技技術(shù)融入其中，突破傳統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的局限性，實(shí)現(xiàn)了變電站遠(yuǎn)方遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)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(shù)日益成熟穩(wěn)定，為電力事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在信息化時(shí)代的加持影響下，傳統(tǒng)二次設(shè)備進(jìn)行了更新升級(jí)，對(duì)于系統(tǒng)精簡(jiǎn)、信息共享、電纜量縮減、占地面積縮小和性價(jià)比等方面進(jìn)行了重點(diǎn)改造，逐步形成計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與變電站自動(dòng)化有效結(jié)合，促進(jìn)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)五防系統(tǒng)的構(gòu)建運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)閉鎖方式概述

國(guó)內(nèi)還未升級(jí)的常規(guī)防誤閉鎖方式主要有：機(jī)械閉鎖、程序鎖、電氣聯(lián)鎖、電磁鎖和微機(jī)閉鎖五種類型，本文將進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。由于防誤閉鎖設(shè)備不斷被安全可靠性更高、操縱和維護(hù)更簡(jiǎn)單、技術(shù)更先進(jìn)的設(shè)備代替，因此對(duì)閉鎖技術(shù)提出更高標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 機(jī)械閉鎖

機(jī)械閉鎖工作原理是利用鎖芯核心處的戶外閘刀用于開關(guān)柜的啟動(dòng)或戶外隔離的操作，形成相互制約或聯(lián)動(dòng)的機(jī)械構(gòu)造，按照鎖緊規(guī)范有序完成閉鎖動(dòng)作。同時(shí)機(jī)械鎖還有自動(dòng)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(tǒng)會(huì)自動(dòng)鎖定[1]。此外，機(jī)械鎖閉鎖方向是雙向的，閉鎖直觀準(zhǔn)確且不易受損，使用周期更長(zhǎng)、檢修工作量小、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。但是機(jī)械鎖也有局限性，比如閉鎖啟用范圍只適用于開關(guān)柜級(jí)戶外閘刀等部位，其余元件部位并不適用，就導(dǎo)致與其他元件之間沒有聯(lián)動(dòng)性。因此，機(jī)械鎖受啟用范圍的限制，要想實(shí)現(xiàn)五防閉鎖標(biāo)準(zhǔn)還需要其他閉鎖方式輔助完成。

1.2 程序鎖

程序鎖（或機(jī)械程序鎖）是用鑰匙和鎖控制開關(guān)柜的五防聯(lián)鎖形式，操作程序適用于貫性解鎖操作要求。其特點(diǎn)是距離的遠(yuǎn)近對(duì)密鑰傳輸沒有影響，因此適用范圍廣。在實(shí)際操作中，程序鎖依靠鑰匙傳遞和鑰匙數(shù)量決定輔助功能實(shí)現(xiàn)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(diǎn)，例如使用中不可間斷，否則無法實(shí)現(xiàn)防鎖功能；程序中需要大量鑰匙，易出現(xiàn)氧化銹跡、卡頓，會(huì)導(dǎo)致閉鎖功能失效。

1.3 電氣聯(lián)鎖

電氣聯(lián)鎖工作原理是利用設(shè)備接觸器上的接觸點(diǎn)通過電氣連接，完成聯(lián)鎖效應(yīng)實(shí)現(xiàn)鎖定，它是電氣鎖定形式中的一種，閉鎖功能強(qiáng)。但這種方法缺點(diǎn)在于使用范圍較小，只能防止一般的斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘誤操作，對(duì)誤進(jìn)帶電區(qū)間、誤掛（拆）接地線操作失誤無法阻斷，不會(huì)形成五防聯(lián)鎖功能[2]。

1.4 電磁鎖

電磁鎖通過連接操作機(jī)構(gòu)的輔助觸點(diǎn)，聯(lián)動(dòng)電磁線圈內(nèi)電磁機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成解鎖操作，它是鎖緊鏈環(huán)中不可缺少的鎖緊元件，可防止誤進(jìn)入充電間隔。同時(shí)電磁鎖主要依賴輔助接觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)串入連接，接觸點(diǎn)的靈敏度要有保證。由于電磁鎖功能單一，必須與電氣聯(lián)鎖技術(shù)結(jié)合使用，才能實(shí)現(xiàn)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(fā)揮，敷設(shè)設(shè)備做好充足準(zhǔn)備，電纜使用量較大。

1.5 微機(jī)閉鎖方式

微機(jī)閉鎖工作原理是利用高壓開關(guān)設(shè)備防止電氣誤操作的裝置，操作流程先將工控機(jī)中所需要的內(nèi)容通過主機(jī)傳輸?shù)轿C(jī)模擬屏中進(jìn)行存儲(chǔ)，保證模擬屏上的所有模擬元件與工控機(jī)相連成對(duì)，進(jìn)而接觸觸點(diǎn)。當(dāng)操作員模擬操作時(shí)，通過預(yù)先存儲(chǔ)的操作規(guī)范進(jìn)行監(jiān)測(cè)判斷，并生成符合實(shí)際的操作票。模擬操作確定后，通過微機(jī)模擬面板上的傳輸插座將操作票內(nèi)容輸入機(jī)體密鑰，最后將機(jī)體密鑰插入現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的編碼鎖中進(jìn)行操作。

微機(jī)防誤閉鎖模式突破傳統(tǒng)閉鎖模式的客觀限制，推動(dòng)“五防”功能的應(yīng)用普及，還完善了監(jiān)控功能和信息遠(yuǎn)程傳輸功能，其優(yōu)勢(shì)之多遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)防誤閉鎖模式[3]。具體優(yōu)點(diǎn)有：（1）微機(jī)技術(shù)應(yīng)用程序編碼數(shù)演算方式，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的智能操控方法；（2）計(jì)算機(jī)鑰匙就能代替多把程序鑰匙鎖，一是減少鑰匙系統(tǒng)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(xué)易懂的，二次接線工程量少；（4）此模式極大發(fā)揮程序代碼邏輯關(guān)系靈敏度和條理有序的特點(diǎn)，操作斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備之間聯(lián)動(dòng)防鎖更順暢，有可通過編程排序進(jìn)行邏輯驗(yàn)證，提高了電氣“五防”功能性；（5）微機(jī)防誤閉鎖內(nèi)部機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)不復(fù)雜且密碼設(shè)置簡(jiǎn)易，只要合理安排編碼鎖位數(shù)，編碼數(shù)量擴(kuò)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(jī)防誤閉鎖在使用中暴露的問題有：（1）“五防”功能的實(shí)現(xiàn)是依賴于主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)程序的安全穩(wěn)定，這將決定整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行順暢。一旦主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)受到牽制而被迫運(yùn)行停止，只能使用強(qiáng)制解鎖的辦法停止操作，系統(tǒng)的運(yùn)行安全得不到具體保障；（2） 在系統(tǒng)收集和使用的信息獲取時(shí)，真實(shí)的遙信信息始終與現(xiàn)場(chǎng)必須高度吻合，但虛擬的遙信信息獲得精準(zhǔn)率得不到肯定，只要操作票不符合現(xiàn)場(chǎng)防錯(cuò)要求，誤操作率肯定會(huì)增加，尤其是維修人員工作后忽視設(shè)備恢復(fù)到原來狀態(tài)的動(dòng)作，且操作人員在驗(yàn)收過程中未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，必將誤操作的可能性放大；（3）微機(jī)防誤閉鎖模式僅對(duì)操作人員誤操作負(fù)責(zé)，降低誤拉、誤斷斷路器、隔離開關(guān)等安全事故的發(fā)生。而且只對(duì)操作人員的操作制定要求，不能控制設(shè)備維修人員和其他人員的誤操作。

2 傳統(tǒng)閉鎖方式存在的弊端

結(jié)合以上闡述，不難發(fā)現(xiàn)變電站的防誤閉鎖系統(tǒng)原理是借助微機(jī)軟件、機(jī)體密鑰、機(jī)械鎖具、電氣鎖具、驗(yàn)電器等軟、硬件設(shè)備的相互配合下完成聯(lián)動(dòng)的，根據(jù)設(shè)備防誤閉鎖要求的不同，加裝聯(lián)鎖系統(tǒng)，有效控制失誤造成的損失在可承受范圍內(nèi)。明顯對(duì)比后傳統(tǒng)的防誤閉鎖系統(tǒng)弊端被暴露，具體有以下幾點(diǎn)[4]。

（1）傳統(tǒng)的防誤閉鎖系統(tǒng)中工程量大，對(duì)材料元件的選用要求多，安裝過程復(fù)雜，且耗時(shí)長(zhǎng)、性價(jià)比低，而且變電設(shè)備多在室外，長(zhǎng)期受外部環(huán)境影響，大量安裝在室外的門鎖可靠性難以保證，嚴(yán)重影響開關(guān)操作的及時(shí)性。

（2）傳統(tǒng)的防誤閉鎖系統(tǒng)中的建模標(biāo)準(zhǔn)與通信規(guī)范建立不一致，各廠商的通信建立水平、通信協(xié)議也缺乏統(tǒng)一性。當(dāng)選用防誤閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)元件來源于不同廠家時(shí)，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)難以統(tǒng)一操控，缺乏協(xié)商模型的協(xié)調(diào)，只能通過手動(dòng)設(shè)置建立數(shù)據(jù)映射聯(lián)系。配置過程不僅工程量不小且涉及面又廣，極易在手動(dòng)錄入時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。另外，原有內(nèi)部設(shè)計(jì)并未考慮到后期程序升級(jí)或系統(tǒng)擴(kuò)展等問題，使用率降低，成本增加。

（3）傳統(tǒng)的防誤閉鎖系統(tǒng)要進(jìn)行防誤閉鎖狀態(tài)與后臺(tái)監(jiān)控同步完成，還要在監(jiān)控中找出標(biāo)明防誤閉鎖系統(tǒng)采集的接地線具體位置，包括接地刀閘位置的確定。兩個(gè)系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)信息需要通過串口或網(wǎng)絡(luò)傳送到位，但受傳輸介質(zhì)、傳輸協(xié)議和軟件程序操作方式的不同，信息數(shù)據(jù)傳遞會(huì)出現(xiàn)誤差，會(huì)對(duì)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(tǒng)優(yōu)勢(shì)

3.1.1 防誤閉鎖覆蓋面廣

智能變電站的防誤閉鎖系統(tǒng)的設(shè)置能完全滿足防誤閉鎖系統(tǒng)的所有要求，在各環(huán)節(jié)操作中防誤閉鎖系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，監(jiān)控系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)突顯，能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)層級(jí)順序都設(shè)置防誤閉鎖功能。而且防誤閉鎖系統(tǒng)可覆蓋智能變電站內(nèi)的所有設(shè)備信號(hào)，電氣設(shè)備在任何形式下都可實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖功能。此外，防誤閉鎖還可以覆蓋變電站的運(yùn)轉(zhuǎn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，防止環(huán)節(jié)中缺乏防誤系統(tǒng)對(duì)變電站運(yùn)行造成阻礙。例如，在智能變電站防誤閉鎖系統(tǒng)的安裝過程中，變電站內(nèi)斷路器、隔離開關(guān)等經(jīng)常操作失誤的設(shè)備同樣安裝防誤閉鎖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了防誤操作系統(tǒng)的覆蓋面廣的特性，杜絕發(fā)生因設(shè)備誤操作對(duì)變電站整體穩(wěn)定運(yùn)行的不利影響。防誤閉鎖的覆蓋性強(qiáng)可以對(duì)智能變電站形成有利保護(hù)。智能變電站不同于傳統(tǒng)變電站，系統(tǒng)采用防誤閉鎖技術(shù)，誤操作概率逐漸降低，助力防誤操作鎖定系統(tǒng)技術(shù)得到推廣應(yīng)用。

3.1.2 防誤閉鎖的強(qiáng)制性

除全面性外，防誤閉鎖還具有強(qiáng)制閉鎖功能。該功能主要是將控制電路的觸點(diǎn)和鎖添加到某些部件上，主要用于控制高壓設(shè)備電氣控制電路和鎖緊觸點(diǎn)的鎖緊電路的串聯(lián)。鎖定系統(tǒng)的電路是怎樣實(shí)現(xiàn)的？是鎖定觸點(diǎn)與鎖控制同時(shí)啟動(dòng)激活鎖定系統(tǒng)。在智能變電站的應(yīng)用中，強(qiáng)制閉鎖功能還有待完善，就如某些高壓電氣設(shè)備閉鎖電路未設(shè)計(jì)，無法解決因操作不當(dāng)引起的電氣設(shè)備誤操作和相關(guān)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(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

智能變電站是以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，滿足大規(guī)模電網(wǎng)運(yùn)行需求的系統(tǒng)，其中防誤閉鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根本是發(fā)揮防誤閉鎖的聯(lián)鎖功能，實(shí)現(xiàn)智能防誤的設(shè)計(jì)，與監(jiān)控系統(tǒng)同步分析站內(nèi)模型信息傳輸。系統(tǒng)按照市場(chǎng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)建立三層進(jìn)階體系結(jié)構(gòu)建設(shè)，由站控層防誤操作、區(qū)間層智能防錯(cuò)裝置、過程層智能鎖閉單元、機(jī)電鎖、鎖閉附件、計(jì)算機(jī)密鑰等元件組成。其中具體特點(diǎn)和功能包括以下幾點(diǎn)：

3.2.1 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息共享及時(shí)性

如果在變電站安裝防誤主機(jī)配置按照IEC61850的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)智能防誤裝置也采用了相同的標(biāo)準(zhǔn)配置，那么就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息共享?？梢栽陂g隔層安裝智能防誤系統(tǒng)，獲悉各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)就可從監(jiān)控系統(tǒng)中取得，及時(shí)且全面，也可稱之為遙測(cè)數(shù)據(jù)。但要注意間隔層向智能防誤系統(tǒng)向監(jiān)控系統(tǒng)提供變電站人工輸入數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

3.2.2 強(qiáng)制性的實(shí)現(xiàn)

變電站監(jiān)控系統(tǒng)常會(huì)出現(xiàn)報(bào)文錯(cuò)誤或自動(dòng)切換設(shè)備等程序混亂的情況，只要在過程層設(shè)置智能閉鎖功能，就能激活防誤閉鎖系統(tǒng)在變電站的強(qiáng)制性能力。智能鎖閉系統(tǒng)通過串聯(lián)觸點(diǎn)和閉合電路實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制鎖閉，過程層的智能鎖定功能只有在收到智能防錯(cuò)裝置的號(hào)令時(shí)，方可激活觸點(diǎn)并解鎖相關(guān)設(shè)備[6]。此外，智能鎖定裝置實(shí)際上可以通過電腦鑰匙打開鎖定觸點(diǎn)。

3.2.3 順控操作實(shí)現(xiàn)

順控操作通過間隔層和監(jiān)控共同反映得以實(shí)現(xiàn)，可以利用間隔層順控操作通過智能防錯(cuò)裝置和監(jiān)控系統(tǒng)之間的進(jìn)行操作。由于智能防錯(cuò)裝置本身具有互操作性和開放性，有效結(jié)合權(quán)限管理、操作權(quán)限管理、鎖定等功能的應(yīng)用，從而完全實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)部設(shè)備的防誤功能管理。除上述功能外，防誤閉鎖系統(tǒng)在智能變電站的綜合應(yīng)用還實(shí)現(xiàn)了監(jiān)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(jiān)控主機(jī)安排指令票傳輸位置。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)程序?qū)χ噶钇弊龀鲞壿媽徍?，再通過智能防錯(cuò)裝置判斷功能完成二次驗(yàn)證，最后一步交由人工審核驗(yàn)證完成；確認(rèn)無誤后，監(jiān)控主機(jī)開啟操作指令，進(jìn)入自動(dòng)化操作。此順序先以自動(dòng)化操作為主，過程中操作人員要觀察情況變化，假若在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，系統(tǒng)被自動(dòng)禁行，人工輔助進(jìn)行檢查調(diào)整。

3.2.5 計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心的功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心職能是對(duì)指令票進(jìn)行科學(xué)分配，在監(jiān)控主機(jī)中發(fā)揮各自作用，將被控站遠(yuǎn)程監(jiān)控中分解指令票意圖，然后發(fā)送到被控站智能防錯(cuò)裝置進(jìn)行邏輯驗(yàn)證。驗(yàn)證合格與遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置相連，把詳細(xì)步驟傳送到調(diào)度中心設(shè)備進(jìn)行人工審核驗(yàn)證。確認(rèn)無誤后，受控站的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置進(jìn)入自動(dòng)化程序。與控制站步驟相近，區(qū)別在于執(zhí)行主體不一致，受控站的監(jiān)控主機(jī)變?yōu)檫h(yuǎn)程控制設(shè)備。

4 結(jié)語

結(jié)合上文可知，通信標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)安全性決定防誤閉鎖系統(tǒng)功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此為了控制變電站設(shè)備的故障發(fā)生率的增長(zhǎng)，提升閉鎖可靠水平，通過實(shí)踐說明邏輯閉鎖技術(shù)融入智能變電站的防誤閉鎖系統(tǒng)中是可行的。利用這種自動(dòng)化的數(shù)據(jù)通信邏輯保障數(shù)據(jù)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(tǒng)為智能變電站的設(shè)備監(jiān)控提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，有效杜絕相關(guān)誤操作事件的發(fā)生。

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