集控智能防误闭锁控制策略

中石油大港油田公司 施森鑫

电气设备和变电站的安全运行是电力事业发展的根本保障，其中闭锁方式的安全可靠对其质量安全起到关键性作用。因此，本文对传统变电站中防误闭锁功能的欠缺进行总结，再对智能化变电站运行的优势逐一说明，加以客观评估。主要对“调控一体化”中变电站集控智能模式下的防误闭锁系统的设计理念的操作流程及应用效果进行概述，并详细说明应用阶段中的注意事项，将操作失误率降到最低，合理控制设备使用而引起的生产成本降低，显著优化智能变电站运行的安全性与可行性，并为智能变电站防误闭锁系统的实际应用提供理论基础、数据参考。

我国电力为适应城市化发展需求，变电站设备不断更新创造，高科技技术融入其中，突破传统变电站综合自动化监控系统的局限性，实现了变电站远方遥测、遥信、遥控和遥调的安全便利性，供电方式也不再受更多因素制约，而且变电站的防误闭锁技术日益成熟稳定，为电力事业发展做出贡献。在信息化时代的加持影响下，传统二次设备进行了更新升级，对于系统精简、信息共享、电缆量缩减、占地面积缩小和性价比等方面进行了重点改造，逐步形成计算机及网络通信技术与变电站自动化有效结合，促进微机网络五防系统的构建运行。

1 传统闭锁方式概述

国内还未升级的常规防误闭锁方式主要有：机械闭锁、程序锁、电气联锁、电磁锁和微机闭锁五种类型，本文将进行简要介绍。由于防误闭锁设备不断被安全可靠性更高、操纵和维护更简单、技术更先进的设备代替，因此对闭锁技术提出更高标准。

1.1 机械闭锁

机械闭锁工作原理是利用锁芯核心处的户外闸刀用于开关柜的启动或户外隔离的操作，形成相互制约或联动的机械构造，按照锁紧规范有序完成闭锁动作。同时机械锁还有自动解锁功能，只要按顺序操作即可摆脱其他方式的辅助操作，若有操作失误情况，系统会自动锁定[1]。此外，机械锁闭锁方向是双向的，闭锁直观准确且不易受损，使用周期更长、检修工作量小、操作简便等优势。但是机械锁也有局限性，比如闭锁启用范围只适用于开关柜级户外闸刀等部位，其余元件部位并不适用，就导致与其他元件之间没有联动性。因此，机械锁受启用范围的限制，要想实现五防闭锁标准还需要其他闭锁方式辅助完成。

1.2 程序锁

程序锁（或机械程序锁）是用钥匙和锁控制开关柜的五防联锁形式，操作程序适用于贯性解锁操作要求。其特点是距离的远近对密钥传输没有影响，因此适用范围广。在实际操作中，程序锁依靠钥匙传递和钥匙数量决定辅助功能实现情况，不再受票中解锁条件特殊要求的制约，施工人员上手更容易。但它也有一定缺点，例如使用中不可间断，否则无法实现防锁功能；程序中需要大量钥匙，易出现氧化锈迹、卡顿，会导致闭锁功能失效。

1.3 电气联锁

电气联锁工作原理是利用设备接触器上的接触点通过电气连接，完成联锁效应实现锁定，它是电气锁定形式中的一种，闭锁功能强。但这种方法缺点在于使用范围较小，只能防止一般的断路器、隔离开关和接地刀闸误操作，对误进带电区间、误挂（拆）接地线操作失误无法阻断，不会形成五防联锁功能[2]。

1.4 电磁锁

电磁锁通过连接操作机构的辅助触点，联动电磁线圈内电磁机构运转，完成解锁操作，它是锁紧链环中不可缺少的锁紧元件，可防止误进入充电间隔。同时电磁锁主要依赖辅助接触点实现串入连接，接触点的灵敏度要有保证。由于电磁锁功能单一，必须与电气联锁技术结合使用，才能实现正、反向锁定功能。此外电磁锁安装条件要保持干燥，才能有利于绝缘性能发挥，敷设设备做好充足准备，电缆使用量较大。

1.5 微机闭锁方式

微机闭锁工作原理是利用高压开关设备防止电气误操作的装置，操作流程先将工控机中所需要的内容通过主机传输到微机模拟屏中进行存储，保证模拟屏上的所有模拟元件与工控机相连成对，进而接触触点。当操作员模拟操作时，通过预先存储的操作规范进行监测判断，并生成符合实际的操作票。模拟操作确定后，通过微机模拟面板上的传输插座将操作票内容输入机体密钥，最后将机体密钥插入现场相应的编码锁中进行操作。

微机防误闭锁模式突破传统闭锁模式的客观限制，推动“五防”功能的应用普及，还完善了监控功能和信息远程传输功能，其优势之多远超于传统防误闭锁模式[3]。具体优点有：（1）微机技术应用程序编码数演算方式，实现更优化的智能操控方法；（2）计算机钥匙就能代替多把程序钥匙锁，一是减少钥匙系统安装程序，二是解决频繁更换钥匙的步骤；（3）安装操作都是易学易懂的，二次接线工程量少；（4）此模式极大发挥程序代码逻辑关系灵敏度和条理有序的特点，操作断路器、隔离开关、接地刀闸等设备之间联动防锁更顺畅，有可通过编程排序进行逻辑验证，提高了电气“五防”功能性；（5）微机防误闭锁内部机械锁结构不复杂且密码设置简易，只要合理安排编码锁位数，编码数量扩容就不受限，密码片可自由更换，密码锁由塑料制成，不易生锈和堵塞。

微机防误闭锁在使用中暴露的问题有：（1）“五防”功能的实现是依赖于主机的运转程序的安全稳定，这将决定整个系统的正常运行顺畅。一旦主机运转出现故障，整个系统就会受到牵制而被迫运行停止，只能使用强制解锁的办法停止操作，系统的运行安全得不到具体保障；（2） 在系统收集和使用的信息获取时，真实的遥信信息始终与现场必须高度吻合，但虚拟的遥信信息获得精准率得不到肯定，只要操作票不符合现场防错要求，误操作率肯定会增加，尤其是维修人员工作后忽视设备恢复到原来状态的动作，且操作人员在验收过程中未及时发现处理，必将误操作的可能性放大；（3）微机防误闭锁模式仅对操作人员误操作负责，降低误拉、误断断路器、隔离开关等安全事故的发生。而且只对操作人员的操作制定要求，不能控制设备维修人员和其他人员的误操作。

2 传统闭锁方式存在的弊端

结合以上阐述，不难发现变电站的防误闭锁系统原理是借助微机软件、机体密钥、机械锁具、电气锁具、验电器等软、硬件设备的相互配合下完成联动的，根据设备防误闭锁要求的不同，加装联锁系统，有效控制失误造成的损失在可承受范围内。明显对比后传统的防误闭锁系统弊端被暴露，具体有以下几点[4]。

（1）传统的防误闭锁系统中工程量大，对材料元件的选用要求多，安装过程复杂，且耗时长、性价比低，而且变电设备多在室外，长期受外部环境影响，大量安装在室外的门锁可靠性难以保证，严重影响开关操作的及时性。

（2）传统的防误闭锁系统中的建模标准与通信规范建立不一致，各厂商的通信建立水平、通信协议也缺乏统一性。当选用防误闭锁系统设计元件来源于不同厂家时，后台监控系统难以统一操控，缺乏协商模型的协调，只能通过手动设置建立数据映射联系。配置过程不仅工程量不小且涉及面又广，极易在手动录入时出现错误。另外，原有内部设计并未考虑到后期程序升级或系统扩展等问题，使用率降低，成本增加。

（3）传统的防误闭锁系统要进行防误闭锁状态与后台监控同步完成，还要在监控中找出标明防误闭锁系统采集的接地线具体位置，包括接地刀闸位置的确定。两个系统共享数据信息需要通过串口或网络传送到位，但受传输介质、传输协议和软件程序操作方式的不同，信息数据传递会出现误差，会对防误闭锁的成功率形成制约。

3 智能变电站中防误闭锁的使用情况

3.1 防误闭锁系统优势

3.1.1 防误闭锁覆盖面广

智能变电站的防误闭锁系统的设置能完全满足防误闭锁系统的所有要求，在各环节操作中防误闭锁系统被广泛应用，监控系统中的优势突显，能实现监控系统层级顺序都设置防误闭锁功能。而且防误闭锁系统可覆盖智能变电站内的所有设备信号，电气设备在任何形式下都可实现防误闭锁功能。此外，防误闭锁还可以覆盖变电站的运转各个节点，防止环节中缺乏防误系统对变电站运行造成阻碍。例如，在智能变电站防误闭锁系统的安装过程中，变电站内断路器、隔离开关等经常操作失误的设备同样安装防误闭锁系统，实现了防误操作系统的覆盖面广的特性，杜绝发生因设备误操作对变电站整体稳定运行的不利影响。防误闭锁的覆盖性强可以对智能变电站形成有利保护。智能变电站不同于传统变电站，系统采用防误闭锁技术，误操作概率逐渐降低，助力防误操作锁定系统技术得到推广应用。

3.1.2 防误闭锁的强制性

除全面性外，防误闭锁还具有强制闭锁功能。该功能主要是将控制电路的触点和锁添加到某些部件上，主要用于控制高压设备电气控制电路和锁紧触点的锁紧电路的串联。锁定系统的电路是怎样实现的？是锁定触点与锁控制同时启动激活锁定系统。在智能变电站的应用中，强制闭锁功能还有待完善，就如某些高压电气设备闭锁电路未设计，无法解决因操作不当引起的电气设备误操作和相关硬件故障引起的误操作问题[5]。

3.2 智能变电站防误闭锁系统的设计原理

智能变电站是以数字化技术为基础，满足大规模电网运行需求的系统，其中防误闭锁系统的设计根本是发挥防误闭锁的联锁功能，实现智能防误的设计，与监控系统同步分析站内模型信息传输。系统按照市场规范标准建立三层进阶体系结构建设，由站控层防误操作、区间层智能防错装置、过程层智能锁闭单元、机电锁、锁闭附件、计算机密钥等元件组成。其中具体特点和功能包括以下几点：

3.2.1 实现数字信息共享及时性

如果在变电站安装防误主机配置按照IEC61850的标准，同时智能防误装置也采用了相同的标准配置，那么就能实现数字信息共享。可以在间隔层安装智能防误系统，获悉各环节数据就可从监控系统中取得，及时且全面，也可称之为遥测数据。但要注意间隔层向智能防误系统向监控系统提供变电站人工输入数据的精准性。

3.2.2 强制性的实现

变电站监控系统常会出现报文错误或自动切换设备等程序混乱的情况，只要在过程层设置智能闭锁功能，就能激活防误闭锁系统在变电站的强制性能力。智能锁闭系统通过串联触点和闭合电路实现强制锁闭，过程层的智能锁定功能只有在收到智能防错装置的号令时，方可激活触点并解锁相关设备[6]。此外，智能锁定装置实际上可以通过电脑钥匙打开锁定触点。

3.2.3 顺控操作实现

顺控操作通过间隔层和监控共同反映得以实现，可以利用间隔层顺控操作通过智能防错装置和监控系统之间的进行操作。由于智能防错装置本身具有互操作性和开放性，有效结合权限管理、操作权限管理、锁定等功能的应用，从而完全实现了变电站内部设备的防误功能管理。除上述功能外，防误闭锁系统在智能变电站的综合应用还实现了监控中心的指挥接令的功能切可控制站的功能。

3.2.4 受控站的功能

接到传输指令后，受控站监控主机安排指令票传输位置。系统监测程序对指令票做出逻辑审核，再通过智能防错装置判断功能完成二次验证，最后一步交由人工审核验证完成；确认无误后，监控主机开启操作指令，进入自动化操作。此顺序先以自动化操作为主，过程中操作人员要观察情况变化，假若在运行过程中发生故障，系统被自动禁行，人工辅助进行检查调整。

3.2.5 计算机监控中心的功能

计算机监控中心职能是对指令票进行科学分配，在监控主机中发挥各自作用，将被控站远程监控中分解指令票意图，然后发送到被控站智能防错装置进行逻辑验证。验证合格与远程监控装置相连，把详细步骤传送到调度中心设备进行人工审核验证。确认无误后，受控站的远程监控装置进入自动化程序。与控制站步骤相近，区别在于执行主体不一致，受控站的监控主机变为远程控制设备。

4 结语

结合上文可知，通信标准及时安全性决定防误闭锁系统功能的正常运转，因此为了控制变电站设备的故障发生率的增长，提升闭锁可靠水平，通过实践说明逻辑闭锁技术融入智能变电站的防误闭锁系统中是可行的。利用这种自动化的数据通信逻辑保障数据的通畅，使闭锁防误性不断提高。而用在智能变电站中，新型防误闭锁系统为智能变电站的设备监控提供强有力的技术支持，有效杜绝相关误操作事件的发生。

引用

[1] 陈俊.遥控操作安全约束系统在变电站集控中心的应用[J].湖北电力,2010(3):22-23.

[2] 王振伟,金红核,殷志良.变电站运行管理模式优化探讨[J].华东电力,2008(10):52-55.

[3] 张锟.试述发电厂电气防误闭锁装置应用局限性与管理[J].科技创新与应用,2015(4):83-84.

[4] 刘峰,李静.二次压板防误管理系统进入变电站的工作原理[J].电子技术与软件工程,2016(21):54-55.

[5] 黄丽兵,严永林.基于PLC在电气防误操作系统控制与功能应用分析[J].科技创新与应用,2018(34):632-633.

[6] 齐军,曹安瑛.利用综合自动化系统有效实现变电所防误闭锁控制[J].农村电气化,2003(9):16-17.