網絡型防誤管理調研報告

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電氣誤操作是變電運行人員在倒閘操作活動中的大忌。為了有效防止誤操作事故的發生，多年來，電力企業在加強運行人員安全意識教育、安全技能培訓和不斷完善有關規章制度的同時，還積極努力地通過采用各種防誤操作技術措施，完善硬件設施來控制和規范操作人員的操作行為。

《電力安全工作規程》規定：高壓電氣設備都應安裝完善的防誤操作閉鎖裝置。其目的就是從技術措施上實現電力系統俗稱的“五防功能”，即：防止誤拉、合開關，防止帶負荷拉、合刀閘，防止帶電合(掛)接地刀閘(接地線)，防止誤入帶電間隔，防止帶接地線(接地刀閘)合閘等。但目前防誤裝置的類型和使用效果又是怎樣的呢?隨著技術的發展，管理模式的變化，原有的五防技術是否能跟上發展的步伐?傳統的五防理念是否要有所改變?是否有更好的防誤系統來實現五防管理現代化呢?下面我就這些問題作簡要論述。

一、防誤裝置應用的現狀分析

目前在電力系統中使用的電氣設備防誤裝置類型主要有：微機防誤系統、電氣閉鎖、電磁閉鎖、機械程序鎖、程序掛鎖、普通掛鎖、機械聯鎖等，其閉鎖方式和優缺點如下：

1、普通掛鎖。普通掛鎖是最原始的防誤措施，它是利用民用的普通掛鎖對刀閘等電氣設備的操作把手進行加掛來實現閉鎖的，其結構簡單、明了。但由于閉鎖方式簡單，且存在鑰匙繁多、管理麻煩、容易拿錯、無法實現設備間聯鎖等原因，防誤功能和可靠性等方面不能滿足現有運行要求，系統中除一些特殊設備外，目前已絕少使用。

2、程序掛鎖。程序掛鎖也是初期產品，它是利用帶有程序編碼性質的雙開掛鎖來實現單個間隔內的簡單程序閉鎖，由于其與普通掛鎖相同的缺點，目前系統內也已鮮見。

3、機械程序鎖。它是利用帶有程序編碼性質的機械鎖具對開關、刀閘等電氣設備的操作把手實行機械定位控制來實現閉鎖的，它能實現多個間隔之間的程序閉鎖，在設備不多、一次接線簡單的小型變電所內使用時其防誤功能尚可，當用于結線較復雜的變電所，如雙母線帶旁路結線時，由于開鎖程序復雜、開鎖鑰匙繁多、開鎖時間長、開鎖原理人員不易掌握、使用過于麻煩等原因，加上鎖具制作及安裝工藝精度要求高造成日常維護量大和解鎖量大，目前也逐步被其它類型的防誤裝置所取代。

4、機械閉鎖。機械閉鎖是利用刀閘、開關等設備操作機械傳動部分通過互相限位、相互制約來實現相互聯鎖的閉鎖方式，其特點是閉鎖簡單、可靠，不需使用開鎖鑰匙。這種閉鎖實現的前提是一體化設備，如單一刀閘、開關柜、組合電器等，如要實現單元設備間的閉鎖就相當困難，因此，其防誤功能是有限的。

5、電磁閉鎖。電磁閉鎖是利用電磁鎖的鎖栓對刀閘、網門等電氣設備的操作把手實行機械定位控制來實現相互閉鎖的，其原理是利用斷路器、刀閘、開關柜門等輔助接點、微動開關，接通或斷開需閉鎖設備的電磁鎖電源，使其操作機構無法操作或門無法打開，從而實現設備間的聯鎖。其特點是原理簡單，實施和操作簡便，適用于電氣結線較簡單變電所內部分設備和配電裝置的防誤。但由于輔助接點過多、電纜使用量大、調試較為困難，加上運行環境惡劣、輔助接點不可靠、故障機率較高等，常常導致閉鎖失靈，并且防誤功能不夠完善。

6、電氣閉鎖。電氣閉鎖屬于電氣邏輯閉鎖，它是利用開關、刀閘等設備的輔助接點串接入需要閉鎖的設備的電動操作回路中，從而實現設備之間的相互閉鎖。其特點是沒有過多的附屬設備，外表十分簡捷。這種方式僅適用于電動操作的設備機構上，閉鎖邏輯關系不宜太復雜，對輔助開關質量和運行環境要求較高，閉鎖功能不夠完善。

7、微機防誤閉鎖裝置。目前電力系統中使用的微機防誤閉鎖裝置，主流產品是一種離線的防誤閉鎖系統，它由計算機主機、電腦鑰匙、若干電氣編碼鎖、機械編碼鎖等硬件組成，通過設置在系統內的軟件實現防誤邏輯閉鎖功能。操作人員在操作前需先在防誤系統中進行模擬操作，將模擬操作順序輸入到系統中，然后通過專用接口將操作程序傳輸到電腦鑰匙中，操作人員用電腦鑰匙到現場按已輸入的操作順序依次打開編碼鎖實施操作，并采集設備狀態以作為下一步能否操作的判據，整個操作完畢后再將電腦鑰匙中的狀態信息返回給防誤主機進行狀態更新，以實現防誤主機與現場設備狀態的一致性。其特點是防誤閉鎖邏輯功能由微機五防系統獨立完成，理論上能實現較為復雜的程序閉鎖功能，其安裝、維護比較方便。缺點是這種模式只能離線控制設備及采集設備狀態，當操作過程中設備發生異常變位后，電腦鑰匙不能及時得到設備的變位信息，因而不能完全實現開關、刀閘等設備操作時的實時防誤功能，仍然存在發生誤操作的隱患，加上防誤系統的操作比較繁瑣，電腦鑰匙易受環境電磁場的干擾、產品的質量等因素的影響造成程序丟失，使得實際應用中還不盡人意。在變電所實行無人值班后，無法實現遠方遙控操作，阻礙了變電所無人值班管理工作的推進。

綜上所述，一體化的設備，如刀閘主刀與其兩側地刀、開關柜的開關與刀閘間等比較適用機械閉鎖；非一體化的單元間隔利用電磁鎖或電氣閉鎖也不很困難，但要對一個變電所，特別是接線比較復雜的變電所做一套完善的五防方案，上述幾種方式就顯得捉襟見肘了。

離線式微機防誤裝置雖然解決了適應各類結線及各設備之間的聯鎖問題，但隨著無人值班變電所的實施、設備裝備水平的發展、電動操作設備的增多以及監控中心、操作班的建立，一些新的倒閘操作管理模式又在挑戰著傳統或現有的防誤裝置的防誤功能和五防理念：

1、離線式微機防誤閉鎖裝置采用電腦鑰匙到現場開鎖操作的方式無法滿足監控系統后臺遙控操作電動設備時的需求。

2、傳統的解鎖管理，是有權批準解鎖的人員通過電話了解現場操作步驟和解鎖原因來判斷是否能夠同意解鎖操作，但對現場人員解鎖操作的正確與否無法監控，為了實現對解鎖操作的監控，特別是在實行單人和檢修參與操作時，生產實際中就迫切需要防誤系統對變電所解鎖操作具有遠程解鎖監控的功能。

3、系統操作時需要解決聯絡線路兩側防誤聯鎖的問題；變電所操作量大時需要解決多任務并行操作的問題等。

由于上述問題的凸現，防誤裝置的功能迫切需要打破傳統單一變電所五防閉鎖管理方式，從無人值班變電所及監控中心的整體考慮，建立一個信息化聯網、功能更強大、手段更全面的五防閉鎖集控化綜合管理模式。而目前普遍使用的離線式微機防誤閉鎖裝置不僅無法實現，而且在使用過程中暴露其不可克服的弱點，如操作繁瑣、限制并行操作、鎖具復雜、維護困難、操作過程無法監控，更無法實現不同變電所間的聯絡線的聯鎖以及使用防誤鑰匙增加操作麻煩等。因此，如何利用現代網絡技術，實現防誤裝置在理念和技術上的新突破就顯得非常迫切。而實時在線的，根據開關、刀閘等設備的實時狀態信息，用微機防誤系統實現“五防”功能的在線式微機防誤裝置必將以其實時性強、適用性強、靈活方便、便于全方位考慮、并且滿足無人值班變電所遠方遙控操作的防誤功能等特點，在目前防誤系統領域獨領風騷。AAN-2000網絡型防誤集控系統就是在這樣的大背景下應運而生。

二、AAN-2000系統的簡要介紹

AAN-2000智能型電氣防誤操作網絡是以微型計算機和工業級單片機為基礎，以變電所一次系統圖和所有電氣設備的防誤操作規則庫軟件為核心，由變電所防誤系統和監控中心防誤工作站兩部分構成。對現場設備的實時位置控制與采位由分布式控制器通過CAN總線完成，分布式控制器對鎖具的控制采用星形接線方式，總控機對分布式控制器下發或接收數據信息，再通過網絡與監控中心進行信息交換，完成各項防誤功能。整個系統的結構清晰、組網方便，為以后系統的擴展與維護帶來極大的方便。

1、系統結構和主要原理

變電所端防誤系統包括開關繼電器、電控鎖、分布式控制器、ZKJ總控機、調度或監控側防誤管理主機和現場管理機等(見圖一)，電控鎖接受分布式控制器的指令，采集并監控現場設備的實時位置和狀態，分布式控制器與鎖具采用星形接線方式連接，防誤管理主機通過CAN總線，對分布式控制器發送或接收數據信息，實施廠站現場防誤操作管理。

監控中心五防工作站包括五防工作站、通信服務器、網絡交換機等(見圖二)，通過局域網與變電所防誤系統進行信息交換，從而構成了變電所網絡型電氣防誤操作一個完整、有效、實用的解決方案。每個變電所的防誤管理主機通過與調度自動化系統完全獨立的通道與防誤集控站系統通信，防誤集控站通過提供終端服務器接入多個變電所防誤系統，通信服務器通過終端服務器與變電所防誤系統進行數據采集、命令控制、角色權限管理、數據庫管理、遠程設置和調試等功能。

2、系統主要特點

AAN-2000電氣防誤操作系統以其網絡化的優勢，提供了一個網絡化防誤管理的平臺，大大提高了變電所防誤操作功能，有效地解決了對變電所五防裝置實時監控的問題，其主要特點可概括如下：

(1)具有實時監控功能。取消了電腦鑰匙，自動完成操作過程中控制、傳輸的人機交互對話，對被控鎖具能實施遠程實時監控，能實時掌握防誤管理系統的運行情況和運行人員的操作情況。

(2)由于采集了設備的實時狀態信息，解決了多任務并行操作時各組操作之間設備實時閉鎖的難題。

(3)由于防誤網絡的形成，實現了遠程解鎖、遠程閉鎖功能以及站端之間的聯鎖問題，提高了防誤管理的安全性。

(4)由于減少了操作過程中電腦鑰匙的使用操作，大大節省了操作時間，提高了操作效率。

(5)匹配性能強，能與其它防誤設施靈活組合，能與各類電氣設備配套，在防誤規則和運行管理上能根據用戶要求進行定制。

(6)能與其它監控系統實行有機的防誤操作組合，既可將監控系統與本微機防誤系統接口實現后臺或遠方遙控操作的閉鎖功能，也可將防誤系統單獨組網，在監控系統下發操作指令的同時也通過防誤系統下發操作指令，其遙控操作的指令符合防誤系統開放的閉鎖規則及條件時方可執行操作。

(7)產品實用性強。智能化的電控鎖具有設備位置采集功能，較好地解決了某些設備無輔助開關或輔助開關接觸不可靠帶來的聯鎖問題。

(8)系統或裝置出現各種問題能實時自動報警。

3、該系統應用情況

據統計，2003年以來，該系統已在省內115座35-500千伏變電所中應用，共裝有3560臺分布式控制器和2.15萬具智能控制鎖，運行情況良好。同時，基本實現了遠程實時監控、遠程開閉鎖、聯絡線遠程聯鎖、多任務同時操作等很實用的功能，實現了五防管理上的現代化。

4、取得的成效

一是進一步完善了變電所的防誤功能，使其在技術上具備了全部五防的能力，實現了從局部聯鎖防誤到整體聯鎖防誤、系統聯鎖防誤的轉變。第二，較好地解決了目前變電所通用防誤裝置設計復雜、可靠性不高、維護困難等問題，有較強的適應性和可靠性。三是解決了對被控設備的控制及狀態采集具有實時性的難題。四是在滿足單任務內縱向閉鎖的同時，通過智能化的網絡防誤管理，還解決了不同任務不同回路之間的橫向閉鎖功能。五是其強大的網絡化、程序化、遠程化功能實現了五防閉鎖的“三遙”，為無人值班后五防的“集控化”以及今后實現完全由遠方進行的遙控式倒閘操作提供了技術保障。

三、展望

無人值班變電所實施后，設備選型趨于高檔、少維，變電所設計趨于簡單化、典型化，操作模式也逐步發生變化。設備的自動化程度、集成度高，自身的防誤能力強，加上在“強網”理念指導下的變電所設計大量采用橋接線和單母線分段，使得原來那種雙母分段帶旁路的接線方式越來越少，間隔層的電磁、電氣閉鎖的實現也非常方便，因此，江蘇省35kV~220kV變電所設計技術導則將變電所電氣設備防誤閉鎖設置原則定為“站級控制層應具備變電所各電氣單元間的相互閉鎖功能；間隔級控制層應具備本電氣單元間的電氣閉鎖功能”。而AAN-2000微機防誤系統在實現變電所各電氣單元間的相互閉鎖功能以及變電所與變電所之間的聯鎖功能將發揮更為出色的作用。

防誤系統本身的發展還需要依賴于這方面理論研究以及應用研究，以新思想、新技術、新方法提高防誤管理系統的現代化：

1、提高管理系統的智能化，其智能化的開發主要在以下幾個方面：

(1)防誤閉鎖規則生成的智能化，根據不同結線、不同類型的設備自動生成相應的閉鎖規則表，既可避免人工編寫過程中的錯誤，又大大提高了系統初始化的效率。

(2)系統執行操作開放的智能化，操作人員操作執行操作時，不必過多地先完成防誤系統中的有關操作，由系統自動完成對操作過程的防誤規則判斷，減少操作人員對防誤系統的干預操作，甚至做到零干預，使防誤系統達到真正意義上的智能化。

(3)加強系統的人性化設計，使之更符合操作人員的遙控及現場操作需求以及運行管理運行維護的需求，使系統更趨于自動化、智能化。

2、充分發揮網絡管理功能，提高與各監控系統的接口性能，使之更好地實現網絡化防誤管理的功能。

3、提升閉鎖鎖具的功能及性能，其中將進行一項重要的突破，就是即使鎖具失靈需進行解鎖操作時，使解鎖操作必須在滿足防誤條件時方可進行，使解鎖操作仍在系統防誤規則的控制之下，避免了解鎖操作過程中的誤操作。

雖然近年來在變電所防誤系統的設計中，也出現“測控一體化”的防誤閉鎖形式，但該防誤閉鎖形式也存在一些固有的缺陷，特別在防誤閉鎖的網絡化、集控化方面也還需要一個管理平臺來支撐，AAN-2000微機防誤系統作為一項研究實踐正是較好的滿足這一需求，其網絡型防誤集控系統的設計思想應是今后防誤管理現代化的發展方向。■

(本文作者系江蘇省電力公司南通供電公司副總經理)