微机防误闭锁装置应用探讨

摘要：FY2000U型微机防误闭锁系统是由共创有限公司研制开发的微机防误闭锁系统第三代产品，是国内的主流产品，也是中小电站和变电站较为经济适用的一套产品。此系统于2006年初应用于天楼地枕水电站，该文做一简单介绍。
　　关键词：微机防误闭锁；电站；误操作
　　电气误操作事故是电力系统频发性事故之一，也是影响极其严重的事故之一，轻者能造成设备损坏、重者会造成大面积停电和人身伤亡等重大事故，其中对电力系统危害最大的是以下5种恶性误操作：误分（合）断路器、带负荷拉（合）隔离开关、带电挂（合）接地线（接地开关）、带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）、误入带电间隔。
　　为了防止以上5种恶性电气误操作事故的发生，各种“五防”装置应运而生。从早期的机械联锁、电磁锁、机械程序锁发展到现在的微机防误闭锁系统，技术不断更新。新型微机防误闭锁系统是目前国内行业的主流产品，也是中小电站和变电站较为经济适用的产品。此系统于2006年初，在湖北省恩施自治州天楼地枕水电站得到了应用。
1 电站及其防误装置基本情况
　　天楼地枕水电站是清江上游一座径流式水电站，装机容量4×6300 kW，机端电压6.3 kV，经主变升压至110 kV后与主网相联。全站共有53个闭锁间隔，269个闭锁点。原有的五防闭锁装置是机械程序锁，主要缺点：一是对地线及户外间隔的网门闭锁和状态检测不完善；二是在保证五防功能的前提下，操作和对位不够灵活、不够准确；三是五防锁具易卡涩、易锈蚀、经常失灵，维护工作量大。因此电站在2005年的综合自动化改造过程中，按照经济适用的原则，改用了新型微机防误闭锁系统。
2 系统组成及其功能的实现
　　新型微机防误闭锁系统以PC机（控制主机）为核心，由主机（PC机）、大屏幕显示器、电脑钥匙（FKYD）、通讯适配器、五防编码锁及解锁工具组成，如图1所示。

图1　新型微机防误闭锁系统
　　主机中内装图形模拟系统、操作票专家系统、智能语音系统、操作管理系统，电脑钥匙通过通讯适配器与主机相联。经过改造后的五防系统是电站综合自动化系统下的一个子系统，它利用网络技术，通过与监控系统联接，完成监控后台五防功能下的对位、操作和闭锁；通过主机与电脑钥匙通讯和传送程序，对现场编码锁进行开闭操作，从而实现现场五防功能下的对位、操作和闭锁。其所有操作通过以下四种方式实现：
2.1 电脑钥匙有票顺序操作
　　在主机系统软件中，预先编写电气一次主接线图和所有设备的操作规则，并将其固化在存贮器中。当运行人员在显示器上模拟操作时，主机根据已有的专家系统对每项操作进行智能判断，若操作正确，则允许进行下一步操作，若操作错误，则提示操作人员进行更正。模拟操作结束后，通过通讯适配器将正确的操作内容输入到电脑钥匙中，运行人员通过电脑钥匙中的程序到现场按步操作，从而实现强制闭锁。操作结束后，电脑钥匙通过通讯适配器自动将操作信息传输给主机存贮，以便查询考核。
2.2 电脑钥匙无票防误操作
　　这是一种智能解锁的工作模式，适应于紧急非常任务（事故处理）有限时间操作。在这种特殊情形下，钥匙允许操作人员不进行模拟预演，利用钥匙内部记忆的运行状态，及固化的专家系统进行实时分析判断，直接对现场设备进行智能解锁。由于钥匙内部固化有防误操作规则及记忆有最近的设备运行状态，因而不会造成误操作。当然这种操作方式，必须注意钥匙内部存贮的运行状态， 要与现场设备运行状态保持一致，同时对断路器的解锁要特别谨慎。
2.3 监控后台有票顺序操作
　　这种操作方式与电脑钥匙有票顺序操作类似，在显示器上模拟完成后，选择在监控后台操作，此时五防系统操作权限对监控系统开放，运行人员在监控系统主接线图上选择要操作的设备，输入监护人员和操作人员的用户名和密码后便可按顺序操作。
2.4 特殊情况下的万能解锁操作
　　这种操作方式只有在五防系统不能正常使用或其它异常情况下才能使用，实际上就是在退出五防系统的情况下进行操作，它要求操作人员严格按照有关管理程序执行。其方式有两种：一是在监控后台使用紧急解锁按钮退出五防闭锁后，进行远方操作；二是使用万能解锁钥匙到现场进行强行解锁操作。
3 系统特点及关键技术
　　该系统一是采用了先进的图形模拟系统，以大屏幕显示器替代传统模拟屏作为系统的操作界面，配置通讯适配器实现模拟操作、操作票传输、五防闭锁、仿真培训等功能；二是采用数据库结构，系统可维护性好，可自行绘制与修改主接线图，可定义与修改五防闭锁关系程序，扩容方便，可扩展性强；三是配置操作票专家系统，并具有打印、显示、存储、删除操作票和操作权限分级管理等功能；四是通过与监控系统通讯接口，实现了与现场一次设备实时在线自动对位功能；五是配置智能语音系统，提供从模拟预演到现场倒闸操作全程的语音提示，并能以专业五防术语智能化提示错误操作类型。
3.1 操作票专家系统
　　专家系统可提供“自定义手工开票”、“典型操作票调用”、“图形模拟操作开票”、“预存操作票调用”等多种开票方式。开出的操作票可包含一、二次设备操作项及检查、测量、验电、提示等特殊操作项，界面友好，功能完善。
3.2 智能语音提示功能
　　该系统在模拟预演及倒闸操作的全过程中，图形模拟系统及电脑钥匙均能以清晰明确的语音给出操作提示，指导运行人员正确使用系统和操作设备，并可根据实际需要进行特殊语句的编译。同时对错误的操作，能以专业五防术语智能化提示错误类型，如“带电挂地线”、“带负荷拉隔离开关”等，实现了系统的仿真培训功能。
3.3 电脑钥匙智能解锁功能
　　该功能使得现场遇有事故处理等需要紧急操作的情况时，操作人员可不经模拟预演，直接持电脑钥匙到现场，凭借事先记忆的全站一次设备状态及钥匙本身自带的逻辑规则进行判断和解锁，保证了系统在上述紧急情况下不退出闭锁，既有效防止了误操作，又确保了时效。同时，智能解锁操作的全过程，完全凭借电脑钥匙本身的功能实现，无需人为干预（确认断路器状态等），操作流畅、解锁可靠。
3.4 电脑钥匙“黑匣子”功能
　　该系统电脑钥匙可记录最近16个任务的实际操作（含未遂误操作）情况，所有资料采用固化方式记忆，失电情况下不改变、不丢失，只能阅读和打印，不可修改或删除，可为考核运行人员或事故分析提供依据。
3.5 方便适用的网络通讯技术
　　该系统支持与任何监控系统接口，实现对监控后台操作或远方调度操作等操作方式下，对一次设备的强制闭锁，以及设备状态的资源共享。接口方式可选RS232/485串口或网络，支持CDT、1801、DNP、DISA等各种规格。
3.6 电脑钥匙“三无技术”
　　该系统采用了先进的“三无技术”即 ：“无线”采码、“无限”编码、“无源”识别。电脑钥匙探头和锁具编码之间采用无线方式交流信息，系统采码的可靠性大大提高。编码无需电源支持，提高了稳定性和可靠性。电脑钥匙识别并控制的编码个数无限制，能满足任何规模集控站整个编码系统中没有重码现象（每个设备的编码均为全球唯一编码）。
4 现场使用评价
　　该系统自2006年1月18日投运至今，工作正常。使用中在确保五防功能的前提下操作不失灵活，现场对位及时准确，锁具操作灵活，运行维护方便。但部分功能与现场要求相比尚显不足，以期改进。其一，室外110 kV断路器机构箱门及箱内就地操作断路器, 没有实现强制性闭锁，存在误分合断路器的可能；其二，监控后台遥控操作，只需五防系统通过通讯方式给予权限即可，其操作回路中没有设计防干扰和防误操作信号的措施，存在误操作的可能；其三，图形模拟系统界面不能悬挂（设置）安全标示牌（电子形式），当有检修任务时，禁止操作的设备没有明显标志反映在图形界面上。这些须尽快改进。

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