【文章內(nèi)容簡介】 操 作 順 序 輸 入 到 系 統(tǒng) 中 ， 然 后 通 過 專 用接 口 將 操 作 程 序 傳 輸 到 電 腦 鑰 匙 中 ， 操 作 人 員 用 電 腦 鑰 匙 到 現(xiàn) 場 按 已 輸 入 的 操 作 順序 依 次 打 開 編 碼 鎖 實 施 操 作 ， 并 采 集 設 備 狀 態(tài) 以 作 為 下 一 步 能 否 操 作 的 判 據(jù) ， 整 個操 作 完 畢 后 再 將 電 腦 鑰 匙 中 的 狀 態(tài) 信 息 返 回 給 防 誤 主 機 進 行 狀 態(tài) 更 新 ， 以 實 現(xiàn) 防 誤主 機 與 現(xiàn) 場 設 備 狀 態(tài) 的 一 致 性 。 其 特 點 是 防 誤 閉 鎖 邏 輯 功 能 由 微 機 五 防 系 統(tǒng) 獨 立 完成 ， 理 論 上 能 實 現(xiàn) 較 為 復 雜 的 程 序 閉 鎖 功 能 ， 其 安 裝 、 維 護 比 較 方 便 [3]。隨 著 計 算 機 技 術(shù) 和 通 信 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 廠 站 自 動 化 技 術(shù) 得 到 了 長 足 的 發(fā) 展 ， 傳 統(tǒng)電 氣 防 誤 閉 鎖 方 式 不 能 滿 足 要 求 ， 現(xiàn) 在 廠 站 內(nèi) 主 要 采 用 微 機 五 防 系 統(tǒng) ,一 般 微 機 防誤 系 統(tǒng) 又 可 分 為 獨 立 微 機 五 防 系 統(tǒng) 和 一 體 化 五 防 系 統(tǒng) 。獨 立 五 防 系 統(tǒng) 是 指 防 誤 系 統(tǒng) 獨 立 于 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 之 外 的 微 機 防 誤 系 統(tǒng) ， 結(jié) 構(gòu) 圖 如 圖11所 示 ， 一 般 通 過 通 信 方 式 （ 串 口 或 以 太 網(wǎng) ） 從 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 獲 取 位 置 信 息 ， 實 現(xiàn) 狀態(tài) 對 位 ； 并 對 運 行 人 員 的 模 擬 操 作 進 行 監(jiān) 控 ， 進 行 五 防 邏 輯 分 析 ， 獲 取 操 作 信 息 ，打 印 出 符 合 用 戶 格 式 要 求 的 操 作 票 ， 通 過 光 電 通 訊 將 操 作 信 息 傳 給 電 腦 鑰 匙 。 電 腦鑰 匙 對 運 行 操 作 人 員 的 實 際 操 作 進 行 監(jiān) 控 ， 給 出 提 示 信 息 ， 當 操 作 正 確 時 打 開 電 編碼 鎖 或 機 械 編 碼 鎖 ， 解 除 閉 鎖 ， 允 許 操 作 。 當 運 行 操 作 人 員 走 錯 間 隔 操 作 時 ， 電 腦鑰 匙 發(fā) 出 報 警 ， 并 強 制 閉 鎖 ， 顯 示 器 上 提 示 告 警 信 息 ， 并 提 示 操 作 人 員 應 如 何 進 行下 一 步 操 作 ， 閉 鎖 機 構(gòu) 如 圖 12所 示 。 目 前 獨 立 的 微 機 防 誤 閉 鎖 系 統(tǒng) 主 要 是 離 線 式微 機 防 誤 閉 鎖 系 統(tǒng) 。圖 11變 電 站 綜 合 自 動 化 系 統(tǒng) 和 獨 立 微 機 防 誤 系 統(tǒng) 信 息 接 口 示 意 圖實時數(shù)據(jù)虛遙信虛遙信實時數(shù)據(jù)微機型防誤系統(tǒng)廠站自動化系統(tǒng)調(diào)度 五 防 主 機 （ 預 演 、 生 成 票 ）電腦鑰匙 實時數(shù)據(jù)虛遙信華北電力大學工程碩士論文4防 誤主 機通信管理機單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器單 元控 制 器A C 2 0 0 V電源C A N. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖. . .數(shù)碼鎖數(shù)碼鎖 圖 12 獨 立 五 防 在 線 微 機 防 誤 閉 鎖 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 圖基 于 微 機 防 誤 系 統(tǒng) 和 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 通 信 的 瓶 頸 現(xiàn) 狀 以 及 電 力 電 子 技 術(shù) 、 變 電 站 自 動化 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 在 很 多 地 區(qū) 和 綜 合 自 動 化 生 產(chǎn) 廠 家 提 出 了 變 電 站 自 動 化 系 統(tǒng) 和 微 機五 防 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 監(jiān) 控 五 防 系 統(tǒng) 一 體 化 設 計 的 愿 望 和 思 想 。 基 于 這 樣 的 運 行 和 發(fā) 展 需 求 ，逐 步 形 成 了 監(jiān) 控 五 防 一 體 化 的 模 式 ， 結(jié) 構(gòu) 如 圖 13所 示 ， 而 且 這 一 模 式 日 趨 成 熟 。一 體 化 的 微 機 五 防 系 統(tǒng) 采 用 一 體 化 設 計 理 念 ， 把 變 電 站 實 時 監(jiān) 控 、 故 障 信 息 系統(tǒng) 子 站 、 工 程 師 站 、 五 防 一 體 化 以 及 變 電 站 日 常 管 理 融 為 一 體 ， 并 且 把 這 幾 個 子 系統(tǒng) 設 計 為 邏 輯 上 相 互 獨 立 ， 可 以 共 用 數(shù) 據(jù) 庫 和 圖 形 界 面 ， 這 樣 既 滿 足 了 信 息 共 享 的要 求 ， 又 可 以 按 照 不 同 需 求 單 獨 配 置 ， 滿 足 功 能 靈 活 性 要 求 。 基 本 滿 足 ： （ 1） 防誤 閉 鎖 軟 件 與 自 動 化 系 統(tǒng) 具 有 統(tǒng) 一 的 數(shù) 據(jù) 庫 ， 五 防 模 塊 與 自 動 化 系 統(tǒng) 的 其 他 應 用 模塊 一 樣 從 同 一 個 實 時 庫 獲 得 數(shù) 據(jù) 。 （ 2） 防 誤 閉 鎖 軟 件 與 自 動 化 系 統(tǒng) 具 有 統(tǒng) 一 的 數(shù)據(jù) 庫 組 態(tài) ， 五 防 數(shù) 據(jù) 直 接 從 自 動 化 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 中 挑 選 測 點 編 輯 五 防 屬 性 。 （ 3） 防 誤閉 鎖 軟 件 與 自 動 化 系 統(tǒng) 具 有 統(tǒng) 一 的 畫 面 編 輯 ， 可 以 直 接 采 用 自 動 化 系 統(tǒng) 的 畫 面 作 為五 防 畫 面 [11]。一 體 化 微 機 五 防 可 以 直 接 在 圖 形 上 開 票 ， 開 票 過 程 中 具 有 防 誤 邏 輯 校 驗 功 能 ，所 以 這 種 開 票 過 程 中 本 身 包 含 了 模 擬 預 演 功 能 。 實 現(xiàn) 圖 、 庫 一 體 化 ， 所 以 不 存 在 獨立 防 誤 的 通 信 環(huán) 節(jié) ， 大 大 提 高 了 系 統(tǒng) 可 靠 性 。 與 獨 立 微 機 防 誤 閉 鎖 相 比 ， 一 體 化 防誤 不 僅 具 有 了 獨 立 微 機 防 誤 系 統(tǒng) 的 各 項 功 能 ， 還 有 以 下 優(yōu) 勢 ： （ 1） 直 接 從 監(jiān) 控 系統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 庫 獲 取 數(shù) 據(jù) ， 可 以 具 有 更 全 面 的 防 誤 功 能 。 （ 2） 取 消 防 誤 系 統(tǒng) 和 監(jiān) 控 系 統(tǒng)之 間 的 通 信 ， 消 除 了 影 響 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 性 的 薄 弱 環(huán) 節(jié) ， 防 誤 系 統(tǒng) 具 有 更 好 的 可 靠 性 和 實時 性 。 （ 3） 五 防 規(guī) 則 是 獨 立 編 制 的 ， 防 誤 功 能 具 備 獨 立 性 。 也 具 備 和 電 腦 鑰 匙 通 信功 能 ， 可 通 過 電 腦 鑰 匙 和 鎖 具 實 現(xiàn) 現(xiàn) 場 操 作 。 （ 4） 與 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 共 用 統(tǒng) 一 的 數(shù) 據(jù) 庫 、圖 形 系 統(tǒng) ， 節(jié) 省 了 工 作 量 ， 降 低 了 成 本 。 （ 5） 與 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 的 測 控 裝 置 形 成 更 全 面防 誤 閉 鎖 功 能 ， 即 使 后 臺 機 故 障 退 出 ， 也 具 有 完 備 的 間 隔 層 全 站 邏 輯 閉 鎖 。 （ 6）華北電力大學工程碩士論文5維 護 更 改 方 便 ， 不 存 在 監(jiān) 控 與 防 誤 廠 家 的 管 理 配 合 問 題 ， 節(jié) 省 了 工 程 制 作 特 別 是 工程 擴 建 的 施 工 周 期 。圖 13變 電 站 自 動 化 系 統(tǒng) 和 微 機 防 誤 系 統(tǒng) 一 體 化 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖目 前 的 一 體 化 五 防 微 機 防 誤 雖 然 解 決 了 數(shù) 據(jù) 共 享 的 問 題 ， 但 仍 然 是 采 用 電 腦鑰 匙 模 式 的 離 線 式 微 機 防 誤 閉 鎖 系 統(tǒng) ， 并 沒 有 達 到 在 線 一 體 化 的 操 作 模 式 ， 仍 存 在以 下 不 足 [3] 。（ 1） 防 誤 閉 鎖 系 統(tǒng) 不 能 實 時 取 得 現(xiàn) 場 實 際 位 置 。 操 作 期 間 ， 防 誤 主 機 不 能 在 線 跟 蹤操 作 的 執(zhí) 行 情 況 ， 只 有 在 電 腦 鑰 匙 回 傳 后 ， 才 可 以 獲 得 相 關(guān) 的 操 作 信 息 。（ 2） “走 空 程 ”（ 操 作 過 程 漏 項 ） 是 這 一 系 統(tǒng) 面 臨 的 最 大 安 全 問 題 ， 為 了 防 止 “走空 程 ”， 需 要 設 計 式 樣 繁 多 的 固 定 鎖 （ 如 位 置 檢 測 鎖 ） 及 其 安 裝 附 件 。（ 3） 在 操 作 方 式 （ 遙 控 、 手 動 操 作 ） 切 換 頻 繁 的 情 況 下 ， 電 腦 鑰 匙 需 要 多 次 回 傳 ，操 作 較 繁 瑣 。（ 4） 防 誤 閉 鎖 系 統(tǒng) 的 鎖 具 及 其 附 件 類 型 繁 多 ， 裝 設 復 雜 ， 容 易 出 現(xiàn) 可 靠 性 問 題 ， 增加 了 維 護 和 運 行 的 負 擔 。（ 5） 對 于 站 內(nèi) 的 操 作 可 以 起 到 防 誤 的 功 能 ， 但 對 于 遠 方 調(diào) 度 或 集 控 系 統(tǒng) 的 遙 控 操 作則 無 法 起 到 防 誤 的 作 用 。 由 于 站 控 層 的 五 防 邏 輯 和 間 隔 層 的 邏 輯 都 是 獨 立 運 行 ,從邏 輯 上 沒 有 統(tǒng) 一 到 操 作 票 順 序 中 。目 前 的 一 體 化 五 防 系 統(tǒng) ， 并 沒 有 達 到 站 級 防 誤 閉 鎖 及 間 隔 閉 鎖 相 結(jié) 合 的 防 誤 系統(tǒng) [14]， 從 運 行 需 求 的 角 度 看 并 沒 有 達 到 統(tǒng) 一 到 操 作 票 邏 輯 上 的 統(tǒng) 一 邏 輯 流 程 ， 現(xiàn)在 無 論 是 站 控 層 一 體 系 統(tǒng) 也 好 、 還 是 間 隔 層 間 隔 五 防 也 好 ， 系 統(tǒng) 還 是 相 互 分 列 的 ，并 不 是 在 線 一 體 化 五 防 系 統(tǒng) 。監(jiān)控五防主機電腦鑰匙測控裝置電編碼鎖或機械鎖 機械鎖開關(guān)/刀閘 地線、網(wǎng)門華北電力大學工程碩士論文6 本 文 工 作(1) 在廣泛查閱文獻資料和調(diào)研的基礎上，對變電站防誤系統(tǒng)的發(fā)展應用狀況進行了綜述；闡述了微機五防的原理、五防閉鎖的實現(xiàn)方法等相關(guān)理論；(2) 在充分分析調(diào)研的基礎上，提出實施一體化在線五防系統(tǒng)設計思想，在監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)微機防誤模式基礎上引入了五防節(jié)點。解決了五防邏輯節(jié)點和測控五防邏輯的配合問題，實現(xiàn)了真正意義上的一體化在線五防；(3) 在一體化在線五防系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，解決了遠方調(diào)度和集控系統(tǒng)的遙控防誤操作閉鎖、操作過程漏項、五防數(shù)據(jù)信息實時更新等問題；(4) 結(jié)合包頭地區(qū)前明變一體化在線五防系統(tǒng)建設工程實際，分析了工程實施過程中遇到的問題及其解決方案，并給出了系統(tǒng)投入運行后的效果分析。說明了一體化在線五防系統(tǒng)的優(yōu)勢。華北電力大學工程碩士論文7第 二 章 防 誤 操 作 閉 鎖 及 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 理 論 五 防 的 概 念為 了 有 效 防 止 運 行 電 氣 設 備 誤 操 作 引 發(fā) 的 人 身 和 重 大 設 備 事 故 ， 能 源 部 早 在1990 年 就 提 出 了 電 氣 五 防 的 要 求 ， 并 以 法 規(guī) 形 式 （ 能 源 安 保 （ 1990） 1110 號 文《 防 止 電 氣 誤 操 作 裝 置 管 理 規(guī) 定 》 ） 行 文 規(guī) 定 了 電 氣 防 誤 的 管 理 、 運 行 、 設 計 和 使 用原 則 。 按 照 《 規(guī) 定 》 ， 防 誤 裝 置 的 設 計 應 遵 循 的 原 則 是 ： 凡 有 可 能 引 起 誤 操 作 的 高 壓電 氣 設 備 ， 均 應 裝 設 防 誤 裝 置 和 相 應 的 防 誤 電 氣 閉 鎖 回 路 。 從 這 個 原 則 出 發(fā) ， 提 出了 五 防 規(guī) 定 。 五 種 防 范 的 惡 性 事 故 為 ： （ 1） 防 止 帶 負 荷 拉 、 合 刀 閘 ； （ 2） 防 止 誤分 、 誤 合 斷 路 器 、 負 荷 開 關(guān) 、 接 觸 器 ； （ 3） 防 止 接 地 刀 閘 處 于 閉 合 位 置 時 關(guān) 合 斷路 器 、 負 荷 開 關(guān) ； （ 4） 防 止 在 帶 電 時 誤 合 接 地 開 關(guān) ； （ 5） 防 止 誤 入 帶 電 間 隔 [5]。原 國 家 電 力 公 司 2022 年 發(fā) 布 的 《 防 止 電 力 生 產(chǎn) 重 大 事 故 的 二 十 五 項 重 點 要 求 》 的第 二 章 “防 止 電 氣 誤 操 作 事 故 ”第 條 明 確 規(guī) 定 ： 采 用 計 算 機 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 時 ， 遠 方 、就 地 操 作 ， 均 應 具 備 防 誤 閉 鎖 功 能 [6]。 微 機 五 防 系 統(tǒng) 理 論 微 機 五 防 的 原 理微 機 五 防 系 統(tǒng) 是 計 算 機 及 網(wǎng) 絡 通 信 技 術(shù) 應 用 于 變 電 站 自 動 化 的 結(jié) 果 [7]。 微 機 五防 系 統(tǒng) 用 于 高 壓 開 關(guān) 設 備 防 止 電 氣 誤 操 作 。 通 常 主 要 由 主 機 、 電 腦 鑰 匙 、 機 械 編 碼鎖 、 電 氣 編 碼 鎖 、 模 擬 屏 等 功 能 元 件 組 成 。 微 機 防 誤 閉 鎖 裝 置 閉 鎖 的 設 備 有 四 類 ：開 關(guān) 、 刀 閘 、