浅谈电力防误操作系统仿真校核

陈月卿，邱建斌，林肖斐，虞俊峰，陈志辉

（1.国网福建省电力有限公司检修分公司，福建福州，350013；2.国网福建省电力有限公司福州分公司，福建福州，350009；3.国网福建省电力有限公司建设分公司，福建福州，350002）

0 引言

随着社会发展，对电力系统安全提出更高要求。对电力分配过程，因电网结构复杂性，人为因素引起误操作可能性增加。鉴于当前的情况，并非所有电力系统中的变电站设备信息都可以上传到电网调度自动化系统（SCADA），其系统工作流程如图1所示。如果调度员无法通过SCADA判断设备的运行状态，某些电力系统设备只能由现场操作员手动操作，就会导致功率分配过程中发生误操作的可能性。因此，电力公司必须对电力设备状态的安全检查进行有效防止电力分配失误的研究分析。

图1 电网调度自动化系统工作流程图

此外，电力系统计算机控制水平的提高，所有变电站或电厂升压站都开始采用集成自动化系统或网络计算机监视系统（NCS），并且实现了“无人值守”或“少量人员监测”。 简化人员的操作模式，特别是提升了当前电气设备的编程操作的实施方式，提高其可靠性。全系统运作如图2所示。

图2 电力系统调度流程图

1 防误闭锁的几种形式

1.1 微机五防闭锁系统

微机五防锁定系统是一种基于计算机控制技术的五防锁定系统。它需要防误操作软件和某些计算机硬件支持。使用具有读写操作程序功能的计算机钥匙来解锁，并按照五防逻辑要求操作相关的断路器，隔离开关，接地开关和其他电气设备。

微机五防逻辑的编写依赖于计算机监控系统，设备运行状态等信息，需要与计算机监控系统共享数据资源。当前的微型计算机五防系统主要由单个设备供应商提供，如果要与计算机监视系统共享工作站，则需要考虑五防操作系统与计算机监视操作系统的兼容性。

1.2 计算机监控逻辑闭锁

微型计算机五防系统的逻辑库信息通常来自计算机监视系统。由计算机监控系统本身完成的防误锁逻辑与微机五防系统逻辑共同构建，但缺少中间环节，锁定效果相对可靠且易于实现。

1.3 电气五防闭锁

五防电气闭锁是利用相关开关的电气辅助触点进行串联和并联连接，并将它们串联在闭锁开关控制电路或电源电路中，从而可靠地实现五防功能。五防电气隔离应为纵向加上水平隔离电路，即以双母线接线为例，母线接地刀的位置应与所有隔离开关的操作互锁。当切换母线时，母线连接断路器的位置和母线隔离开关，与其他母线隔离开关的操作互锁。如果总线上有很多传入和传出电路，那么总线接地刀和总线隔离开关的阻断电路就需要通过很多连接电缆进行连接，并且电路二次接线相当复杂。

1.4 机械联锁装置

机械联锁装置在电力系统中的应用已经越来越成熟。它的主要应用范围是在中低压系统中，实现开关柜和开关柜，机柜和变压器等之间的五防互锁。械联锁装置本身的工作原理是确保电气设备只能在预设程序下工作。该装置简单，可靠、实用，由于一般使用不锈钢制锁体和钥匙，因此使用寿命长，不受使用环境的限制。

2 电力调度网络系统架构

防误锁主要有上面介绍的几种形式。所有锁定系统或设备的配置都更加可靠，可有效防止电气设备误操作，但实际工程应用中，还应考虑锁定配置的可重复性和复杂性，以及在操作和维护中带来许多不便，如经济和其他因素等影响。重点考虑使防误系统变得简单，可靠和实用。

2.1 传统电力调度方式

在这个阶段，主要的调度指令的调度方法是电话命令，由于谐音，电话忙，信道阻塞等问题，这种方法很容易在信息传输过程中引起双方的误解。这些条件将影响电力调度工作，正常信息交流会产生影响。另一方面，在电话订单分派方法中，分派员和接收者只能通过电话通信，而不能面对面通信。双方无法掌握对方的工作状态，沟通效率低下，工作过程延迟。结合这两点，传统的电力调度命令方法已无法满足中国电力系统的发展需求。

2.2 网络发令系统架构

（1）自动化系统的辅助。数据挖掘系统，电网运行监控系统等可以有效地收集和重组电网设备分类帐信息接线图，实时运行数据等，为后续的设备管理信息，设备调度命名，拓扑信息和操作单的编制打下良好的基础。

（2）即时通讯技术的应用。上面已经简述电话通知过程中存在的通信问题，并且借助即时消息技术，将从根本上解决这些问题。通过即时消息和调度命令的结合，可以有效地抑制由谐音干扰和其他问题引起的潜在安全隐患。

（3）网络交互式命令系统架构。一般而言，完整的网络交互式命令系统架构具有三个接口，分别称为安全区I，安全区II和安全区III。同时，有两个子系统，即OCS系统和EMS系统。网络交互式发行系统架构主要是通过安全区I/I区接口从OCS/EMS系统获取设备的实施状态和运行数据，然后通过安全区/安全区与网格的同步服务器实现业务数据，在此基础上运行管理系统与功能集成共享。

3 拓扑逻辑与设备状态实时校核

3.1 拓扑逻辑实时校核

通过该验证方法主要内容是指将设备的特性与电气防误规则相结合，在此基础上形成判断设备运行状态的条件，并将这些条件存储在数据库中。在实际的判断过程中，系统应通过接线方式和设备类型来匹配规则。如果推断出某个操作项目与规则不符，则系统将发出错误预防提醒，以帮助相关操作员进行进一步检查，并在前期阶段消除潜在的安全隐患。

3.2 设备状态实时校核

下达指令时，系统将首先检查设备的当前运行状态。当操作完成时，系统将再次检查设备运行状态和实时运行状态，并协助调度员确认运行信息。结合以上内容，电网中刀开关不完整的情况，系统会自动向网络下达分站操作指令，现场操作人员将手动操作以达到目标设备的状态，最后回复调度操作后状态。

3.3 设备状态实时校核实例

在设备调度中，调度员需要远程操作110kV线A。具体的调度过程如下：在每个节点上获取A线间隔的实时拓扑数据，并检查当前的操作顺序信息。系统会将这种情况发送到网络发布和变电站终端，指导现场人员进行处理，并在此基础上阻止调度终端的下一次操作，避免人为错误。完成上述步骤后，系统将再次检查A线的实时数据。如果检查结果与操作顺序一致，则可以继续执行下一步。

在上述验证过程中，如果获取了所有的状态信息，并且调度远程控制成功，则变电站维护端就不再需要参与调度过程，可以大大提高整体调度效率，节省人力资源，可以有效减少消耗。反之，如果在此过程中有部分信息没有被采集的现象，系统会自动将相应的信息发送给网络发布和变电站终端，指导现场人员进行处理，最后反馈并补充真实信息。

3.4 电脑钥匙故障及处理

电脑钥匙出现的故障以及对它的处理方式如表1所示。

表1 电脑钥匙故障及处理方式

4 结语

微机防误系统系统具有广泛的应用范围。微型计算机五防系统中可以包括所有电气设备的电气操作机构，手动操作机构以及与电气设备相关的其他设备，需要很长的时间才能一一验证防误规则正确性。如果在此期间其他设备信息发生变化，则无法充分进行验证防误规则完整性，这可能会对操作员造成一定的安全隐患。通过机械联锁装置的应用加于应用，可以有效地实现防止断路器意外断开和闭合以及防止带电间隔意外进入的五个预防要求。