智能防误操作系统在客运专线牵引变电所的应用

2014-05-30陈纪纲王思文

铁道标准设计 2014年5期

陈纪纲，王思文

(中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031)

随着我国客运专线的迅速发展，牵引供电系统的综合自动化系统和远动系统在客运专线完全普及，牵引变电所已经基本实现无人值班。在正常情况下，牵引变电所的倒闸作业都是通过调度端进行远动完成，但现场还是不可避免地存在部分作业，如现场检修、现场试验、远动系统故障、变电所改扩建等。倒闸操作是牵引供电系统生产过程中的重要环节，有着严密的逻辑规定，安全要求非常高，违反逻辑进行操作就有可能引发恶性误操作。为了确保客运专线牵引供电系统的安全稳定运行，避免各类误操作事故发生，必须实施防误闭锁及相关组织管理手段，防误操作系统需要发挥更大的作用，也需更加完善。在发达国家电网中，防误操作系统随着自动化系统的发展，已经在变电站得到了广泛的应用。在我国，已经形成了电力行业的标准，国家电网和南方电网公司相关规程也说明了防止电气误操作事故的具体做法，并明确防误操作系统需与变电站主体工程同步验收和开通。

1 防误操作系统概述

防误操作系统的基本要求是使电气设备具有有效的防误功能，即防止误分、误合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂(合)地线(接地刀闸)，防止带接地线(接地刀闸)合断路器、防止误入带电间隔，简称“五防”。目前电气化铁道牵引变电所闭锁系统应用普遍的是机械闭锁和电气闭锁。机械闭锁应用于隔离开关和接地开关之间的闭锁，这种闭锁方式可靠性高，但只能用于开关机构本体的闭锁，应用范围很窄。电气闭锁是通过相关开关设备的辅助触点连接实现闭锁，理论上闭锁可靠方便，但这种方式需要接入二次电缆，接线方式复杂、运营维护困难，辅助触点设备工作不可靠会影响电气闭锁的正常运行，且电气闭锁只能防止断路器、隔离开关合接地开关的误操作，对误入带电间隔、接地线的挂接等则无能为力，不能实现完整的五防功能。

智能防误操作系统是一种采取计算机技术和通讯技术，用于高压开关设备防止电气误操作的装置，是基于电力系统微机防误系统的升级产品。系统主要由防误主机、专用软件、电子钥匙、锁具及与锁具使用相配套的配件组成(图1)，智能防误操作系统可将五防功能牵引变电所综合自动化系统有机结合，共享数据。

图1 智能防误操作系统

牵引变电所智能防误操作系统基本原理是在主机内预先存储所有一次设备操作规程，在系统软件中预先编入牵引变电所的主接线图和所有设备的操作规程，在综合自动化系统监控屏上的断路器转换开关、隔离开关分合闸开关，以及设备就地操作机构、接地桩处安装有各种形式的智能锁具。对于某一项的倒闸，通过系统主机制作出正确的操作工作票，然后按照操作票的顺序和内容，运行人员采用电子钥匙对锁具进行解锁操作。

2 智能防误操作系统的实施

海南东环客运专线设置有7座220 kV牵引变电所，在设置远动系统和综合自动化系统的同时，将智能防误操作系统在牵引变电所中进行了应用，将开关设备的闭锁、接地、开关柜门、制作工作票等纳入了智能防误操作系统。

2.1 装置的安装

智能防误操作系统的安装主要包括防误主机、电脑钥匙、防误锁具、接地桩等硬件设备和软件的安装工作，具体如下:防误主机、电子钥匙和充电通讯器、打印机等安装在牵引变电所的主控制室的柜内;防误挂锁用于锁闭带有锁孔的设备，在隔离开关操作手柄锁销上、操作机构箱门上、开关柜门上安装锁具;在万用开关、按钮上安装用于锁闭盘、柜的按钮锁具;专用的接地桩焊接在变电所需要接地点处，在支柱的地线上、扁钢地线上进行焊接，地线头安装在牵引变电所移动接地线的尾端。如图2所示。

图2 锁具的安装位置

2.2 装置的运行

首先需要绘制牵引变电所主接线图，形成接线模拟图形文件;其次是设置牵引变电所各断路器、隔离开关、开关柜门的防误操作逻辑关系;有防误操作逻辑关系的断路器和隔离开关，通过功能模块完成在防误逻辑表中的逻辑生成、逻辑删除任务。功能模块通过调用防误逻辑表中相应纪录，进行逻辑判断。电脑钥匙是操作信息的载体，接受主机下传的操作项目，记录现场操作过程，同时又是现场操作的控制和执行者，并将操作完成后将信息传回给主机系统。

系统通讯方式为:电子钥匙通过USB接口与防误主机进行通讯，向下传递防误操作信息，向上传递执行结果信息;防误主机通过以太网接口与变电所综合自动化系统通讯，从综合自动化系统读取各断路器和开关的分、合状态信息。

根据防误操作系统的基本功能，装置的运行中主要完成以下几方面内容。

2.2.1 倒闸操作

倒闸操作的功能是在牵引变电所“远方/当地”开关置于“当地”操作的情况下使用，所以一般情况下操作卡片的第一步都是将“远方/当地转换开关”打至当地。某项倒闸操作的目的，可以通过选择倒闸操作卡片来确定。在系统选项卡中选择所需要的操作卡片，自动显示其操作步骤，输入电力调度锁下达的倒闸命令号，点击确定后进行模拟操作。若模拟成功，把电脑钥匙放入充电通讯控制器，点击下载，将该操作卡片的操作步骤下载到电脑钥匙里。此时持电脑钥匙去现场进行相应的解锁操作，电子钥匙的探头监测操作对象是否正确，若正确则显示正确的信息提示，同时开放其操作权限和功能，可以进行倒闸;操作结束后，电脑钥匙将自动显示下一项操作内容。若实际操作与电脑钥匙提示不符，电脑钥匙发出报警并强制闭锁。待操作完毕成功后拿电脑钥匙回传到防误系统主机。

2.2.2 第一种工作票

牵引变电所高压设备停电作业需应用第一种工作票，由于高压设备带电作业危险性大、影响范围广，在变电所的作业安全管理中，第一种工作票的作业归供电调度管辖。在智能防误操作系统中，点击运行第一种工作票系统，选择需要作业的内容，点击签发、办理、执行、恢复、结束工作票。通过电脑钥匙进行防误操作的步骤和方式同倒闸作业。

2.3 临时接地线和防止误入带电间隔的闭锁

临时接地线闭锁由接线头、接地桩和锁具构成。现场安装时应在挂地线的地方焊上地线桩，不挂地线时将锁具锁在地线桩上。需要挂地线时，应先选择操作程序，用电脑钥匙打开锁具，再装上地线，并上锁。对于变电所高压室开关柜的门，可在其上安装锁具，符合程序时方能通过电脑钥匙打开锁具。

2.4 紧急解锁操作

在事故处理或网络故障情况下，智能防误系统可支持紧急解锁功能。对断路器和电动隔离开关的操作可以用带专用钥匙的切换开关短路闭锁。系统还设置了软件解锁功能，在紧急情况下可以通过软件对其作出特殊的解锁操作。

3 智能防误操作系统的特点

智能防误操作系统改善了客运专线牵引供电系统的供电可靠性、安全性，提高了供电部门微机管理水平，进一步保证了正常供电，防止检修过程中的人身及设备伤害，能够及时纠正错误做法，有效地将事故抑制在萌芽状态，保证操作准确无误，降低事故发生率，从而减少铁路运营企业在人身伤害、设备维修等方面的损失。

通过智能防误操作系统的应用，在牵引供电系统中预先设定了维护作业流程标准库和倒闸逻辑，实现作业过程程序化，通过闭锁硬件设备，实现了标准作业流程强制执行模式，使得维修作业所需的安全措施全部到位，为维护人员和设备的安全提供了技术保障，有效地保证了维护人员和设备的安全，对保障运输畅通和行车安全具有积极意义。

智能防误操作系统建立了防误操作闭锁平台，能够做到检修作业标准化、工作票智能化生成、检修日志的计算机管理，使管理人员日常维护和倒闸操作在现有基础上更便捷、更准确;能正确地掌握现场设备的运用状况，实现辅助决策，提高业务管理自动化、现代化水平。