配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)

隴 輝

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局昭陽分局，云南 昭通 657000）

0 引 言

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局昭陽分局承擔(dān)昭陽全區(qū)3個(gè)街道辦事處、17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，89.1萬人的供電服務(wù)，供電客戶29.95萬戶，2018年完成售電量1.11×109kW·h。

昭陽供電局配電網(wǎng)運(yùn)行方式復(fù)雜多變，系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行著536臺(tái)公用箱變，612臺(tái)電纜分支箱、376臺(tái)環(huán)網(wǎng)柜、332.08km電纜，日常停送電操作較為頻繁。雖然在網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行的箱柜式設(shè)備本身具備一定的防誤操作功能，但由于設(shè)備本身結(jié)構(gòu)的差異和人員操作疏忽等因素，在設(shè)備停送電操作過程中依然存在發(fā)生錯(cuò)項(xiàng)、漏項(xiàng)等誤操作事故，同時(shí)目前入網(wǎng)運(yùn)行的部分10kV開關(guān)柜等箱式設(shè)備無帶電顯示裝置，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備及人員自身安全。

為了有效防范配電網(wǎng)10kV開關(guān)柜（開閉所）等箱式設(shè)備在停送電操作過程中發(fā)生誤操作事故，應(yīng)分批次、分階段逐步對(duì)現(xiàn)維管開關(guān)柜等箱式設(shè)備引入配網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)，該閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)的重點(diǎn)應(yīng)全過程對(duì)現(xiàn)場操作進(jìn)行強(qiáng)制約束，并對(duì)電氣操作結(jié)果信息實(shí)時(shí)進(jìn)行管理更新，可有效控制配網(wǎng)設(shè)備操作中存在的風(fēng)險(xiǎn)，解決工作中存在的難題。

針對(duì)供電局配電網(wǎng)的電氣操作安全性問題和運(yùn)行管理問題，推廣應(yīng)用配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)，解決配網(wǎng)電氣操作中出現(xiàn)的誤操作現(xiàn)象，做到提前預(yù)防，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖，防止操作人員在現(xiàn)場操作時(shí)因人為或信息不夠全面而導(dǎo)致誤操作。該系統(tǒng)將成熟的微機(jī)防誤技術(shù)及強(qiáng)制閉鎖方式引入到配網(wǎng)的管理和運(yùn)行中，并針對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行及管理的特點(diǎn)，引入拓?fù)浞治龇勒`規(guī)則的智能化處理專家思想，解決配網(wǎng)的防止誤調(diào)度、誤操作的一系列技術(shù)難題[1]。

1 配網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)構(gòu)架

配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、無線通信技術(shù)、圖形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鲆约胺勒`閉鎖技術(shù)結(jié)合在一起，為工作人員提供了一個(gè)集運(yùn)行防誤、線路操作防誤、配網(wǎng)運(yùn)行管理、工作流程管理、仿真培訓(xùn)、操作票管理、開票專家系統(tǒng)、強(qiáng)制五防閉鎖以及系統(tǒng)維護(hù)于一體的防誤綜合管控平臺(tái)。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工作站、打印機(jī)、電子鎖具、現(xiàn)場閉鎖鎖具、手持PDA以及管理控制軟件組成，采用無線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行通信。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

其中，運(yùn)行防誤主機(jī)給配網(wǎng)值班室防誤操作及運(yùn)行管理提供服務(wù)，配網(wǎng)運(yùn)行防誤主機(jī)是根據(jù)調(diào)度指令操作票進(jìn)行運(yùn)行、線路的操作防誤并開出操作票，可將開出的電氣倒閘操作票傳到電腦鑰匙中，操作人員拿電腦鑰匙到現(xiàn)場進(jìn)行倒閘操作。

現(xiàn)場閉鎖設(shè)備是針對(duì)配網(wǎng)設(shè)備而設(shè)置的，操作人員拿著電腦鑰匙到現(xiàn)場操作，必須嚴(yán)格按電腦鑰匙中操作票的操作順序進(jìn)行倒閘操作，如果不是操作指定的設(shè)備，電腦鑰匙拒絕開放閉鎖機(jī)構(gòu)，該項(xiàng)操作就無法進(jìn)行下去，只有當(dāng)前操作的設(shè)備符合操作票指定的操作項(xiàng)操作才能進(jìn)行下去，從而達(dá)到防止誤操作的目的[2]。

2 配網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)工作機(jī)制

2.1 在線防誤判斷模式的建立

系統(tǒng)預(yù)先編制好配電網(wǎng)的電氣平面布局圖或結(jié)構(gòu)圖并固化在系統(tǒng)中，工作人員通過良好的交互式圖像界面方便實(shí)現(xiàn)用戶管理、用戶操作、記錄瀏覽等工作。

手持PDA與系統(tǒng)管理主站通過無線通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場操作的實(shí)時(shí)防誤判斷。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

操作人員不需要進(jìn)行提前的防誤模擬，可在現(xiàn)場根據(jù)操作票的要求進(jìn)行操作，手持PDA通過無線與防誤主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，實(shí)時(shí)判斷操作的安全性，防誤判斷通過才能操作，否則不許可操作，手持PDA給出相關(guān)提示。

在線防誤系統(tǒng)利用智能手持終端手動(dòng)設(shè)備操作解鎖，通過無線通信方式將無法通信的設(shè)備信息與其他設(shè)備信息進(jìn)行交互，對(duì)設(shè)備操作的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)防誤判斷，能做到設(shè)備間的防誤閉鎖，是較為先進(jìn)且可行的應(yīng)用模式。

2.2 內(nèi)置防誤系統(tǒng)接口和通信協(xié)議的強(qiáng)制驗(yàn)電防誤閉鎖裝置

強(qiáng)制驗(yàn)電閉鎖裝置即能實(shí)現(xiàn)帶電指示的功能，還能將帶電信息輸出并將設(shè)備閉鎖。裝置內(nèi)置唯一識(shí)別碼，與地刀閉鎖鎖具配合使用。采用無源設(shè)計(jì)，手持智能終端通過驗(yàn)電接口供電的方式工作。

2.3 適用于配網(wǎng)使用，并具備驗(yàn)電、無線通信擴(kuò)展功能的智能手持終端

智能手持終端作為防誤系統(tǒng)的解鎖工具，需要具備無線通信功能，能與防誤系統(tǒng)主站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，交互解鎖設(shè)備信息及防誤判斷結(jié)果；同時(shí)，智能手持終端需要支持驗(yàn)電功能，與強(qiáng)制驗(yàn)電閉鎖裝置配合實(shí)現(xiàn)地刀操作前的強(qiáng)制驗(yàn)電。

在操作地刀前，首先使用電腦鑰匙驗(yàn)電，當(dāng)電腦鑰匙提示無電時(shí)才能解鎖地刀的閉鎖鎖具，對(duì)地刀進(jìn)行操作；當(dāng)電腦鑰匙提示有電時(shí)，閉鎖地刀的鎖具無法打開，無法操作地刀。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)閉鎖功能，配電“五防”需求

配網(wǎng)微機(jī)防誤綜合操作系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，其防誤基本原理是基于配網(wǎng)接線方式、配網(wǎng)電源點(diǎn)定義、當(dāng)前配網(wǎng)中各設(shè)備的狀態(tài)等條件，按操作設(shè)備類型及操作的性質(zhì)，按接線方式拓?fù)浞治龀鲇绊懺撛O(shè)備操作電氣接線圖的范圍和潮流方向，分析出是否滿足該操作設(shè)備進(jìn)行操作的要求，如果滿足則通過，形成對(duì)應(yīng)的指令票或操作票；否則，提示錯(cuò)誤信息，拒絕該步模擬通過。同時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)電源點(diǎn)狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、接線方式等自動(dòng)拓?fù)浞治龀鼍€路帶電狀態(tài)，并完全仿真真實(shí)的顯示出實(shí)際操作后現(xiàn)場線路、設(shè)備電網(wǎng)等是否帶電。動(dòng)態(tài)分析判斷調(diào)度指令票的步驟是否正確、各操作班組的倒閘操作步驟是否正確，從圖形模擬開票、現(xiàn)場操作步驟的源頭上防止誤操作事故發(fā)生。針對(duì)配網(wǎng)的各種設(shè)備特點(diǎn)，合理安裝電子編碼鎖、機(jī)械掛鎖、位置檢測器等硬件閉鎖裝置，滿足配電“五防”需求。

2.5 PDA智能終端，強(qiáng)制驗(yàn)電和電子操作票功能

PDA智能終端能執(zhí)行遠(yuǎn)方模擬開票，操作項(xiàng)目模擬完成后能自動(dòng)蓋下“以下空白”印章，操作票需按編號(hào)順序生成，能全屏顯示整份操作票的具體內(nèi)容，并能在PDA屏幕上逐項(xiàng)操作打“√”，操作完畢執(zhí)行電子印章，自動(dòng)歸檔，實(shí)現(xiàn)電子操作票功能。

智能手持終端作為防誤系統(tǒng)的解鎖工具，需要具備無線通信功能，能與防誤系統(tǒng)主站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，交互解鎖設(shè)備信息及防誤判斷結(jié)果。同時(shí)，智能手持終端需要支持驗(yàn)電功能，與強(qiáng)制驗(yàn)電閉鎖裝置配合實(shí)現(xiàn)地刀操作前的強(qiáng)制驗(yàn)電。

2.6 斷路器閉鎖功能

斷路器采用電編碼鎖閉鎖。電編碼鎖串在斷路器手動(dòng)操作回路中，不影響原有的重合閘和保護(hù)動(dòng)作。電編碼鎖裝在主控制室的控制屏上，其閉鎖回路如圖2所示。

2.7 電動(dòng)閘的閉鎖功能

電動(dòng)隔離開關(guān)、接地刀閘既可通過電編碼鎖閉鎖，也可通過機(jī)械編碼鎖閉鎖，具體閉鎖方式根據(jù)現(xiàn)場情況和運(yùn)行習(xí)慣而定，如果一個(gè)操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備操作按鈕時(shí)，必須用電編碼鎖。

采用電編碼鎖閉鎖時(shí)，其改線原理同斷路器閉鎖回路相似，只要保證合、分動(dòng)作的電氣操作回路被電編碼鎖切斷即可。具體接線參照實(shí)際的電氣回路圖。采用機(jī)械編碼鎖閉鎖時(shí)，一般是鎖電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)箱的箱門。

圖2 電氣閉鎖原理

2.8 手動(dòng)隔離開關(guān)、接地刀閘、網(wǎng)門的閉鎖功能

手動(dòng)隔離開關(guān)、接地刀閘、網(wǎng)門采用機(jī)械編碼鎖閉鎖。根據(jù)實(shí)際操作機(jī)構(gòu)的形式，一般還需要加工適當(dāng)?shù)陌惭b附件。對(duì)開關(guān)柜上的隔離開關(guān)及類似的操作機(jī)構(gòu)，一般需增加鎖銷。

2.9 臨時(shí)接地線的閉鎖功能

臨時(shí)接地線閉鎖由地線頭、地線樁和機(jī)械編碼鎖構(gòu)成。在掛地線的地方焊上地線樁。不掛地線時(shí)，將機(jī)械編碼鎖鎖在地線樁上，此時(shí)不能掛地線；當(dāng)需掛地線時(shí)，先用電腦鑰匙打開機(jī)械編碼鎖，才能裝上地線。

2.10 線路側(cè)驗(yàn)電功能

更換或安裝帶有驗(yàn)電接口的帶電指示器，并通過系統(tǒng)主站將其與地刀閉鎖鎖具配對(duì)，在電腦鑰匙接到操作任務(wù)需要在現(xiàn)場對(duì)地刀進(jìn)行操作時(shí)，強(qiáng)制要求將電腦鑰匙插入帶電指示器的驗(yàn)電接口進(jìn)行驗(yàn)電，不驗(yàn)電或驗(yàn)電為有電后，將電腦鑰匙插入地刀閉鎖鎖具無法打開閉鎖鎖具。高壓帶電顯示裝置圖如圖3所示。

圖3 高壓帶電顯示裝置（帶鑰匙接口）

2.11 配網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建模及仿真模擬預(yù)演功能

在配網(wǎng)中，大多數(shù)配網(wǎng)設(shè)備都是手動(dòng)操作設(shè)備，沒有通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)系，特別是地刀設(shè)備，即使在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中也屬于不可控設(shè)備。在線防誤系統(tǒng)利用手動(dòng)設(shè)備操作時(shí)的解鎖用智能手持終端，通過無線通信方式將無法通信設(shè)備信息與其他設(shè)備信息進(jìn)行交互，對(duì)設(shè)備操作的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)防誤判斷，能有效做到設(shè)備間的防誤閉鎖。配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及仿真模擬預(yù)演技術(shù)研究，開展配電網(wǎng)防誤鎖具解鎖過程的智能化管理研究，開展配電網(wǎng)防誤操作的實(shí)時(shí)在線防誤判斷方法研究，適用于配網(wǎng)使用，并具備驗(yàn)電、無線通信擴(kuò)展功能的智能手持終端，滿足配網(wǎng)管理要求的站所智能門鎖鑰匙管理系統(tǒng)。通過前段鎖具和手持機(jī)等智能裝置，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)用，得到預(yù)演的模擬技術(shù)及現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與后臺(tái)管理系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的模型，達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，對(duì)配網(wǎng)五防閉所管理提供智能化必要的技術(shù)支撐。

2.12 現(xiàn)場閉鎖管控功能

通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，將配網(wǎng)終端設(shè)備和后臺(tái)智能管理軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，同時(shí)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行智能管控，建立遠(yuǎn)程相對(duì)應(yīng)閉鎖防誤操作關(guān)系，解決系統(tǒng)閉鎖點(diǎn)數(shù)較多，難以控制現(xiàn)場需強(qiáng)制閉鎖的設(shè)備種類復(fù)雜問題。

2.13 滿足配網(wǎng)運(yùn)行管理的要求

配網(wǎng)運(yùn)行管理涉及的部門較多，針對(duì)配網(wǎng)調(diào)度、操作的工作流程，每個(gè)部門的工作管理模式不盡相同，但都是針對(duì)同一配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)行管理。因此，既要滿足配網(wǎng)運(yùn)行管理各個(gè)部門的基本信息共享，又要分別滿足各個(gè)部門的管理模式，并使得各個(gè)部門現(xiàn)有的工作流程不發(fā)生大的變動(dòng)。該系統(tǒng)必須針對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行管理的一些基本要求提供對(duì)應(yīng)功能，如圖形管理及操作、設(shè)備管理及操作、配網(wǎng)運(yùn)行工況狀態(tài)監(jiān)視、動(dòng)態(tài)防真模擬預(yù)演等基本的配網(wǎng)運(yùn)行管理功能。這是該系統(tǒng)投入運(yùn)行的基本條件。

2.14 滿足站所智能門鎖鑰匙管理

在配網(wǎng)防誤系統(tǒng)基本功能滿足的基礎(chǔ)上，增加系統(tǒng)管理軟件，利用電腦鑰匙及防誤鎖具，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)工作中安全、可控的站所門鎖解鎖管理。實(shí)現(xiàn)解鎖內(nèi)容、解鎖過程的控制；實(shí)現(xiàn)解鎖范圍、解鎖時(shí)間的管理；實(shí)現(xiàn)解鎖結(jié)果的匯報(bào)。

3 現(xiàn)場測試情況

3.1 系統(tǒng)軟件功能測試

對(duì)整個(gè)系統(tǒng)軟件實(shí)施了模塊測試和聯(lián)合測試。檢驗(yàn)的結(jié)果表明項(xiàng)目是成功的，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并在功能上完成了項(xiàng)目應(yīng)能達(dá)到的設(shè)計(jì)要求。

測試內(nèi)容覆蓋以下各個(gè)方面：數(shù)據(jù)維護(hù)、防誤操作、開票專家系統(tǒng)、操作票管理、流程管理、仿真培訓(xùn)、配網(wǎng)工況監(jiān)視、配網(wǎng)運(yùn)行管理、與電腦鑰匙的通信以及驗(yàn)電及解鎖。

3.2 現(xiàn)場操作功能測試

開出一張運(yùn)行電氣操作票，傳到電腦鑰匙到現(xiàn)場操作，按鑰匙的提示信息進(jìn)行操作，操作可正常進(jìn)行；故意走錯(cuò)操作設(shè)備位置或不按操作票的順序進(jìn)行，操作被閉鎖，并提示錯(cuò)誤信息。

3.3 系統(tǒng)連通性測試

配網(wǎng)各客戶端系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)同步，信息共享。系統(tǒng)可開出操作票，并按要求的格式打印指令票或操作票，電腦鑰匙可接收操作票，并可到現(xiàn)場進(jìn)行開鎖操作，嚴(yán)格執(zhí)行操作票的流程步驟，操作完成后可降操作票的信息回傳，系統(tǒng)能根據(jù)操作回傳信息分析出現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)。

4 實(shí)際運(yùn)用情況

本文介紹的配網(wǎng)綜合防誤閉鎖系統(tǒng)，已在云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昭通供電局實(shí)現(xiàn)了掛網(wǎng)運(yùn)行，通過該系統(tǒng)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了昭通供電局配網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目的地刀強(qiáng)制驗(yàn)電閉鎖，完善了強(qiáng)制閉鎖方案，提高了配網(wǎng)運(yùn)行、檢修的安全性，避免誤操作帶來的惡性事故，提高配網(wǎng)智能化程度。

采用“配網(wǎng)綜合防誤系統(tǒng)”之后，操作人員手持電腦鑰匙，配合智能鎖具、高壓帶電顯示裝置等強(qiáng)制閉鎖裝置，可嚴(yán)格規(guī)范操作步驟，逐步開放操作項(xiàng)目，同時(shí)有語音提示操作過程中應(yīng)注意的各種危險(xiǎn)點(diǎn)，有效提高了操作過程中的安全性，基本杜絕了惡性誤操作，各班組人員也可減小心理負(fù)擔(dān)，同時(shí)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場操作的提前模擬，為運(yùn)行檢修人員節(jié)約了大量的準(zhǔn)備時(shí)間。

通過運(yùn)用本系統(tǒng)可減少配網(wǎng)誤調(diào)度、誤操作、誤帶電合接地刀閘或裝設(shè)接地線以及誤帶接地時(shí)送電等，防止操作過程出現(xiàn)人身傷亡事故，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)可控、在控、能控。

本系統(tǒng)適用于在整個(gè)電力行業(yè)配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜（開工柜）的智能化管理，具有很高的實(shí)用價(jià)值，運(yùn)用前景十分廣泛。

5 結(jié) 論

集運(yùn)行防誤、配網(wǎng)運(yùn)行管理、操作票管理等技術(shù)手段為一體的配網(wǎng)防誤系統(tǒng)，能有效防止配網(wǎng)中誤調(diào)度、誤操作的發(fā)生，并將配網(wǎng)推向集中化、智能化，從根本上提高了配網(wǎng)運(yùn)行的管理水平，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。