监控防误系统与微机五防系统的比较及探讨

田晓声，胡 俊

（国网上海市电力公司检修公司，上海 200063）

防误闭锁系统作为防止误操作的重要技术措施，对于减少误操作事故，保证人身、电网、设备安全起到重要作用。随着“三集五大”体系建设和智能电网的发展，无人值班、远方调控、运检合一等模式实施，对防误专业管理提出了更高要求。防误闭锁装置需适应新的生产方式，全面覆盖变电站调控、运维、检修等方式，更好的满足电气防误闭锁强制性、全面性、唯一性要求，确保各种操作行为得到安全保障。

目前，国网系统的220kV及以上变电站的防误操作系统较多采用以下两种方案：一为“微机五防系统+本设备间隔电气闭锁”来实现防误操作功能；二为“计算机监控系统的逻辑闭锁+本设备间隔电气闭锁”的防误操作功能。其中，微机五防系统得到普遍应用，是220kV变电站新建或改造的首选方案。本文以江苏公司与上海公司为例，对两种防误闭锁系统的应用进行分析，探讨在现有管理模式、技术标准、防误理念及地域文化的原则下，进一步优化防误闭锁系统的运维管理。

1 计算机监控防误系统的应用及分析

江苏电力公司220kV及以上变电站防误装置较早采用“计算机监控系统+设备电气闭锁”模式，对计算机监控防误技术的应用居于领先。变电站从设计、改造等环节已经整体考虑配合防误装置模式的需求，例如设备间隔的线路互感器采用三相，专用接地装置的电缆敷设、电源设计，间隔层I／O测控模块内五防逻辑规则采用跨间隔横向联锁闭锁条件，断路器、隔离开关及接地刀闸等一次设备位置信号采用常开、常闭双位置接入校验等。

江苏公司检修公司实施分部管理，扬州分部负责管辖扬州、泰州地区53座220kV及以上变电站，其中扬州地区500kV变电站2座，220kV变电站25座。在运维管理模式上，扬州分部直接管辖基层班组，每个班组平均管辖约8～10座变电站，没有中心站管理层级，客观上无需将数目庞大的变电站（13～20座）防误信息接入监控系统，省调控中心通过web页面实时更新电气接线及变动情况，现场班组通过监控系统完成电动设备的倒闸操作。

1.1 监控防误系统配置情况

江苏检修公司扬州地区所辖27座变电站中，19个站采用计算机监控系统，8个站采用微机防误操作系统。对于新建变电站或变电站整站的综自改造，采用“计算机监控系统+设备间隔电气闭锁”的方式来实现防误操作功能，不设置独立的微机防误操作系统。部分仍采用微机防误装置的变电站，在今后5～7年结合变电站改造工程分步实现计算机监控系统防误。

1.2 监控防误系统的应用

1.2.1 监控系统防误方面

（1）监控逻辑闭锁与间隔电气闭锁形成串联关系，具有完善的全站性防误闭锁功能。

（2）除判别本间隔的闭锁条件外，还对其它跨间隔的相关闭锁条件进行判别。

（3）对于接入防误判别的断路器、隔离闸刀及接地闸刀等一次设备位置信号采用常开、常闭双位置信号接入及校验。

（4）监控系统逻辑闭锁将模拟量判别纳入防误闭锁条件。隔离闸刀的操作（热倒除外）要判断本间隔电流互感器二次无电流，出线接地闸刀的操作要判别本线路电压互感器二次无电。

（5）站端监控系统逻辑闭锁回路及间隔内电气闭锁回路分别设置解闭锁（简称解锁）回路。

（6）站端操作员工作站具备全站性防误闭锁逻辑判别功能，其防误规则库与I／O测控模块中的完全一致。

（7）间隔层I／O测控模块设有全站性防误闭锁逻辑，除判别本间隔电气回路的闭锁条件外，还必须对其它跨间隔的相关闭锁条件进行判别。

1.2.2 电气设备防误闭锁方面

（1）各电气设备间隔设置本间隔内的电气闭锁回路，不设置跨间隔的电气闭锁回路。

（2）隔离闸刀的手动操作具有防误闭锁功能，其闭锁条件通过电气闭锁和站端监控系统逻辑闭锁来实现。

（3）隔离闸刀、接地闸刀控制回路（闭锁回路）电源与电机电源分开。

（4）对不具备电动操作功能的接地闸刀，采用电磁锁对操作机构进行防误闭锁。

（5）电容器、站用变、消弧线圈等设备网门不能实现“站端监控系统逻辑闭锁+间隔内电气闭锁”时，采用电气闭锁（电磁锁）方式实现网门与相关设备的防误闭锁功能。

（6）在监控闭锁系统中，对开关柜手车、接地闸刀插孔不配置锁具，仅依靠设备本身的机械闭锁，后柜门依靠电磁锁实现闭锁，缺少强制闭锁手段。

目前，35kV及以下小车开关柜广泛应用，计算机监控系统对于开关柜强制闭锁的防误手段不够完善，仅依靠设备本身的机械闭锁、电磁闭锁装置，可能带来安全隐患。

1.2.3 接地线防误闭锁功能

（1）对于变电站临时接地线的管理，设置专用接地装置。每个接地装置通过电磁锁配合，仅当监控闭锁逻辑满足条件后，方可插入接地线的铜头。

（2）安装接地装置需对每个回路接地点追加投资，并必须配置约1m长的电缆放至接地闸刀操作机构。

（3）接地装置的电源与对应接地刀闸的电源回路并联。

（4）接地装置的闭锁条件等同于对应接地闸刀的操作闭锁条件。专用接地装置的位置接点接入对应测控装置，并参与防误闭锁逻辑条件判别。

（5）接地装置的接地铜头从锁体下方插入，闭锁仓和接线仓相互独立，短路电流不通过锁体。

2 监控防误系统的优缺点

2.1 计算机监控闭锁系统的优点

监控防误系统的优点：防误闭锁程序实现容易；在线闭锁实时性强；较高可靠性和可操作性、长寿命；可以采集模拟量（电流、电压等）加入逻辑判别；没有电脑钥匙，不增加运行人员的操作时间和劳动强度，大大节省了操作时间；通信稳定可靠；具备多任务并行防误操作功能；能够实现对电气设备状态的可控、在控、能控；能够实现整个电网的防误要求；不增加经济成本。单人操作方便；可以实现操作可视化。

计算机监控闭锁系统的最大优点是采集了所有设备的实时模拟量、反映位置的开关量信息，由逻辑闭锁软件来实现防误，且可以加入电流、电压等模拟量进行判别，这是微机五防系统和其他防误系统无法实现的，

2.2 计算机监控闭锁系统的缺点

监控防误系统的主要缺点如下。

（1）实施条件和制约因素多，增大投资。如加入电流、电压等模拟量进行判别，220kV线路需采用三相压变；采用专用接地装置管理临时地线并接入综自采样，专用的接地装置设计、施工复杂；实施监控闭锁系统采集所有设备的实时模拟量、反映位置的开关量信息、手动设备和网门电磁锁、闸刀串入监控系统闭锁接点、专用接地装置等，需要敷设大量的二次电缆，现场施工难度大，改造周期长。

（2）系统维护及验收不便。在防误系统的程序、锁具等单元升级时，综自监控系统必须做出相应调整升级，影响到监控系统的稳定性和安全性。对防误闭锁逻辑的验证，由厂家在计算机监控系统录入闭锁逻辑后，现场只能够通过实际传动实验进行验证，对扩建间隔在运行母线无法停役的情况下，无法完成实际传动实验，对监控逻辑的完善和防误闭锁逻辑的验收带来一定的安全隐患。

（3）防误装置和综自系统打捆招标，目前计算机监控系统中的防误功能不能作为独立的防误操作装置来选型（防误主机未独立采购），由综自监控厂家中标后自行配置防误装置，所配防误装置质量、功能无法保证。另外，计算机监控系统制造厂与专业的防误闭锁装置厂在设计思路上各自为政，导致计算机监控系统中的防误闭锁功能部分缺失、不完善等问题，构成较大安全隐患。

（4）无法实现对35kV及以下开关柜的全面性、强制性防误功能，对于小车开关柜摇孔、开关柜后仓缺少闭锁，若走错间隔可能发生事故；在闸刀、地刀操作机构箱箱门上挂锁为统一锁，不具备强制防误闭锁功能；无法获取如地线、网门等手动操作设备的状态信息，防误逻辑判断条件不全等情况，不能实现完整的“五防”闭锁。

3 监控防误系统与微机五防系统的比较

从防误实际业务、工作效率和系统可靠性需求出发，计算机监控闭锁系统和微机五防系统产品都存在一定不足，而微机五防系统比计算机监控闭锁系统具有一定优势。对两者在安装、维护、运行以及防误功能上进行比较如表1所示。

对于上海公司来说，若采取监控闭锁系统的发展方向，还将面临较大难题：一是综合自动化系统需大量改造，并实现部分一次设备的改造安装；二是市调监控D5000系统的运行依赖中心站大五防系统，监控闭锁系统的改造和推进D5000将受到影响；三是手动操作或电动操作失灵的设备将失去现有完善的防误功能，手动闸刀、手动地刀、网门、开关柜等操作将存在防误盲区；四是对于现有的操作习惯和操作模式将发生变化，易带来不利影响；五是综自设备故障、检修、遥控操作失灵及电磁干扰工作不正常时，只能依靠单元电气联锁，跨间隔及手动设备（如地线、网门等）闭锁将无法实现，操作安全风险抬高；六是缺乏地域优势，距离监控厂家联系协调不便，采用不同厂家外购易造成质量参差不齐，导致防误装置的选型与设计脱节，功能不完善。防误装置的缺陷问题一旦暴露，容易造成综自监控厂家与防误装置厂家互相推诿，拖延解决问题的进度。

4 对防误闭锁的应用及发展的建议

（1）为适应“三集五大”体系建设、智能电网发展等形势要求，应积极开展“大运行”、“大检修”模式下调控操作防误、站端系统防误、“两票”防误等新技术的研究，并编制相应的防误系统管理规范和技术标准，形成与防误管理模式、地域文化相结合的防误体系。

（2）针对新生产模式下的调度遥控操作，必须考虑调度遥控操作和现场运维或检修人员操作两种层面并存情况下，也应满足全面性和强制性防误技术要求。调度遥控操作应考虑到网架层面的操作安全性（如站间双回路联络线单条线路停役时误拉合开关的情况）。此外，从管理措施和技术措施两方面结合，建立新的多层次的防误闭锁架构，实现调度端、变电站端的多操作层面的防误操作闭锁，如解决正常情况与紧急异常情况下的解锁开放权限设定等问题。

表1 监控防误系统与微机五防系统的比较

（3）通过近几年国网系统内因现场设备发生事故跳闸或遥控操作变位后，操作人员没有认真核对设备实际状态而引发误操作的事故案例分析，微机五防实时对位能有效的防止类似的事故。因此，微机五防应在实时对位的基础上，应强化设备双位置遥信采集条件，在不满足双位置遥信采集的条件下，必须进一步扩展实时在线对位和采集模拟量纳入防误闭锁条件，同时解决“走空程”问题。

（4）在模拟预演时，提供设备的实时状态参与防误逻辑判断，从而保证模拟核对预演的正确性。在实际操作过程中，实时状态不仅包括设备遥信位置，而且还应将设备三相模拟量（电流、电压）纳入防误闭锁条件，在设备遥信位置及设备模拟量全部满足闭锁逻辑时，才可开放下一步操作。

（5）非正常运行接线方式下模拟核对预演时提供相应警示。例如用电源回路断路器（最后一个电源回路断路器）进行拉停母线、回路冷备用状态下操作断路器、母线压变冷备用状态下操作电源回路断路器等应提供警示。

（6）在操作全过程中对操作设备的实时状态也需要进行跟踪、判别，实现电脑钥匙与防误主机之间的操作全过程实时在线，一旦因设备操作不到位或者出现“走空程”等异常情况时，及时闭锁现场操作。

（7）微机五防实时在线对位应实现对现场接地线挂、拆状态的实时采集和管理，防止因接地线漏拆而引发的防误操作事件。

（8）随着主设备的状态检修和防误装置类型的多样化，原“防误装置的维护、检修工作列入主设备的检修项目中”已不适应现状，防误装置是否应单独规定维护和检修的周期。另外，针对调度端及变电站端五防装置的日常管理与维护工作应进一步明确规范，包括设备选型、新建验收、缺陷管理、反措技改等工作定期修订相关管理制度及验收规范。