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【摘 要】本文阐述了微机五防两种运行模式独立五防和一体化五防,并根据实际运行经验，提出适合运行实际、行之有效的运行模式，并对防误闭锁装置的发展做了展望。
【关键词】防误闭锁装置；误操作；独立五防；一体化五防
一、微机防误装置的应用
近年来，计算机技术在电力系统的普及应用，使电力系统自动化技术水平有了质的飞跃。传统的老式变电站逐渐被综合自动化变电站取代，变电站生产运行管理向网络化、信息化、智能化方向发展，实现减员增效，降低运行成本。然而变电站时有发生人为误操作事故，严重影响电力系统安全运行。为杜绝人为误操作事故，相继出现了电磁闭锁装置、机械装置、机械程序锁装置、电气防误闭锁装置。而这几大类的闭锁装置都有着不同的缺点：电磁闭锁装置时常出现机械卡涩，辅助接点接触不良和直流接地；机械程序闭锁装置不能实现复杂接线的“五防”功能，它采用固定式的锁具，安装、维护不方便，锁具、钥匙没有通用性，因此该装置可维护性差，使用寿命短，基本上已被淘汰。电气防误闭锁回路方式可靠，但需要接入大量的二次电缆，接线方式比较复杂，特别是当一个电磁锁回路中串入的辅助切换开关触点较多时，常会因触点接触不良而影响电磁锁的正常工作，需解锁处理，从而导致安全风险增大。
二、微机防误装置运行模式分类
根据在微机五防是否具备独立五防主机的运行模式，分为独立五防和一体化五防：
1、独立五防
就独立五防产品而言，虽然各厂家的产品各有其特色，但基本原理和采用的技术手段大致相同，装置主要由PC机、智能模拟屏、工控机、电脑钥匙和各种锁具组成。通过在PC机或智能模拟屏上模拟预演，由系统内预先存储的逻辑规则和状态对每步预演进行判断，并通过串行接口通讯将操作步骤输入电脑钥匙中，然后用电脑钥匙打开装于现场相应设备上的编码锁，然后进行倒闸操作。
微机闭锁经过十几年来不断的完善和发展，在变电站已大面积推广应用，其综合指标相比其它防误闭锁装置具有不可比拟的优越性。特别是闭锁全面、操作方便、维护简单、性能可靠。目前微机防误闭锁装置主要有间隔层、自动化设备层和站控层，其中站控层是由微机防误主机和后台机以及综合操作屏组成的，如图1。
1.1 间隔层（也叫过程层）：由各级电压配电装置的一次设备的数据采集单元和相关接口组成。
1.2 自动化设备层1：由继电保护、测量控制单元、各类功能单元及相关上下接口组成。
对于110kV电压等级的保护测控单元，继电保护按独立工作设计，可与专用110kV测控单元组成一个安装单位的总体单元，两个单元可独立的接于监控网络上，也可将保护单元通过串口与测控单元连接后，由测控单元通过接口与监控网络相连。
对于220kV及以上电压等级的安装单元，每个安装单位的继电保护与测控单元一般都按照分别通过接口接于监控网络上设计，因此可按其网络接口的不同要求直接接入监控网络，也可以由这些保护和测控单元生产厂家将保护和测控单元组成单独网络，通过微机主机的网络适配器接入监控主机。
1.3 自动化设备层2：与变电站层之间可以通过RS-485、CANBUS、LONWORKS等多种现场总线接口，并具有灵活的组网方式。
1.4变电站层：由变电站微机综合操作系统组成的微机监控系统，由主机、后台机、综合操作屏、辅助功能部件（GPS、MODEM等）组成。
现惠州供电局变电部管辖变电站绝大部分使用的是珠海共创有限公司的FY2000-04型微机防误闭锁装置。实现了微机五防闭锁系统通过监控系统进行实时对位，减少了人工对位可能出现的错误，减少运行人员的劳动强度，提高了对位的正确性；微机防误闭锁系统以通信的方式，控制（闭锁）监控系统对设备的操作，实现的方式；在微机防误系统开出倒闸操作票，经过模拟操作后，形成固定的操作步骤，然后，微机防误闭锁系统按此操作的步骤向监控系统发出许可操作信息，以确认上一步的操作完成，发出下一步的操作许可，如此反复，直至完成操作。然而，这仅仅是将操作步骤固化；但对于设备操作的开放或闭锁不是实时，而惠州站采用的珠海共创研发的FY2000LY（蓝牙）型微机防误闭锁系统“在线”模式的微机防误闭锁系统，采用小型无线数据网、视频摄像及传送、浮动电流检测、智能语音合成等新技术在原有产品的基础上构造一种具备现代新型防误闭锁系统特征的新系统；它采用的小型无线数据网络技术，实现了微机防误闭锁系统的电脑钥匙与主控设备之间的无线信息同步，能实现设备操作开放或闭锁的实时性，从而实现离线操作模式。
2、一体化五防
一体化五防，又称变电站自动化系统五防子系统。在一体化五防系统方案设计中，在原来微机五防模式下，取消独立五防主机，将五防系统嵌入监控系统，利用基于测控网络的防误闭锁技术，实现间隔联锁和调度端遥控操作的防误闭锁功能。
变电站自动化五防子系统由站控层防误和间隔防误构成（如图2）。站控层包括闭锁软件系统、电脑钥匙及锁具，间隔层防误是由测控装置的软件逻辑闭锁来完成；现场布线式单元闭锁也作为整个变电站防误体系的有机组成部分。
2.1 站控层的防误闭锁
在监控系统新增加的五防功能模块是以监控的图形环境和实时库为数据基础，带有操作票智能生成与管理并对变电站一次设备的远方及就地操作进行五防闭锁功能的监控模块。一次设备的后台遥控操作可以凭借与五防模块的实时数据共享与交流可靠地实现逻辑闭锁功能。而对一次设备的就地操作则需要将操作票内的相关操作内容传输到电脑钥匙中，通过电脑钥匙强大的功能实现一次设备就地操作的五防闭锁功能。
2.2间隔层的防误闭锁
间隔层防误闭锁是依托于间隔测控装置与变电站内以太网，在测控装置借助管理软件中的PLC，画出所需的梯形图，然后通过串口下载到装置里即可完成所需功能。
间隔层防误功能应由测控装置完成，实现本单元所控制设备的操作闭锁功能，应满足如下要求：
a)完备性：应可使用变电站内任一个开关、刀闸等实时采集到的信息参与任意一点的控制闭锁；
b)实时性：应保证五防信号的实时传送，提高了控制的可靠性；
c)独立性：防误闭锁逻辑分散存放于相应测控装置内，与站控层计算机系统无关，在站控层系统故障退出运行时也可独立实现全站的控制闭锁；
d)冗余性：信息的采集应支持冗余双以太网方式。
间隔层防误系统分为间隔内闭锁和间隔联锁，间隔内闭锁因为实时库就在装置本地，可以简单实现防误。间隔间联锁的信息一部分来源于装置本地，另一部分则来源于联锁装置，联锁信息通过实时查询方式来获取，实时查询是在遥控选择命令是否执行。
在一些新建的变电站中，如220kV昆山站，使用的就是一体化的五防。在一体化五防系统的实际应用中，以往经常出现的五防系统与监控系统通讯的故障已不再出现，系统具有操作简单，响应速度快等优点，变电站端每一步操作均经过站控层的五防规则、间隔层五防规则检验，大大提高了变电站倒闸操作的安全性。系统操作流程如图3。
三、微机防误系统运行情况比较
1. 独立五防系统运行时存在的问题
我变电部使用的珠海共创有限公司的FY2000-04型微机防误闭锁装置是共创公司近年发展起来的产品，将此套微机五防接入现有变电站的监控系统，必须解决通讯规约的问题，而且以不影响原运行系统功能为依据。但原监控系统为复杂多样，特别是通讯接口、通讯规约千差万别，常出现由于监控系统版本过低而造成接入的困难，甚至无法接入。两套计算机装置之间实现通讯的先决条件是他们都采用共同的物理接口标准和共同的通讯协议（即通讯规约）。调试一套规约必须闭锁系统与RTU或综合自动化装置接双方同时在现场才能实现联调，对于老变电站改造项目，因为两套装置不是同时订货，RTU厂家一般都不愿意为较少的接口费而到现场和微机五防联调，导致五防联调时很被动。虽然现在我部使用独立五防的变电站联调规约问题得到解决，但仍出现因监控系统问题导致无法跟五防装置接入的问题。
运行维护：微机五防维护主要是对电脑主机、电脑系统软件、电脑钥匙、通讯适配器、充电座的运行稳定性、五防系统数据、装置的锁具锁码片、五防锁具、图形模拟系统的界面等进行维护，并在微机五防系统出现问题时，应尽快解决五防系统的问题，而不应该由运行人员解锁而导致失去微机五防，仅仅依靠现场布线式单元闭锁防误装置，那会大大降低防误闭锁的安全性和可靠性。
2. 一体化五防系统运行时存在的问题
由于以往综合自动化厂家首次涉及变电站五防功能涉及，对五防设计和安装调试都有所欠缺，并且五防锁具与五防系统软件常由不同厂家提供，在实际系统的安装调试中存在沟通不足和协调不足的问题。
一体化五防系统在使用过程中存在着不能同时进行无逻辑关联的多任务模拟操作。因在变电站运行操作中，允许同时进行无逻辑关联的倒闸操作，如同时进行不同电压等级的电气操作时，从而导致运行人员需完成一项操作任务后，才可以开始另一个操作任务，而不能分组同时进行，不仅仅大大的增加了倒闸操作时间，并影响用户供电可靠性。
一体化站控层对设备的闭锁为软闭锁方式，由自动化系统软件实现，不象其他防误系统由锁具或机构对设备进行物理闭锁，即硬闭锁。一旦自动化系统软件由于不可测因素（如：干扰、病毒、死机等原因）不能正常运转，则所有设备操作均失去防误保障，极易产生误操作事故。
四、结论
在一体化五防系统没有高度发展的现在，独立五防仍有其存在的必要性，对于一些锁具及电脑钥匙、五防系统不稳定的综合自动化五防操作系统，建议多配置一套独立五防，以便于在综合自动化五防系统出现问题时，仍有一套微机五防装置，增加防误闭锁的安全性和可靠性。
【关键词】防误闭锁装置；误操作；独立五防；一体化五防
一、微机防误装置的应用
近年来，计算机技术在电力系统的普及应用，使电力系统自动化技术水平有了质的飞跃。传统的老式变电站逐渐被综合自动化变电站取代，变电站生产运行管理向网络化、信息化、智能化方向发展，实现减员增效，降低运行成本。然而变电站时有发生人为误操作事故，严重影响电力系统安全运行。为杜绝人为误操作事故，相继出现了电磁闭锁装置、机械装置、机械程序锁装置、电气防误闭锁装置。而这几大类的闭锁装置都有着不同的缺点：电磁闭锁装置时常出现机械卡涩，辅助接点接触不良和直流接地；机械程序闭锁装置不能实现复杂接线的“五防”功能，它采用固定式的锁具，安装、维护不方便，锁具、钥匙没有通用性，因此该装置可维护性差，使用寿命短，基本上已被淘汰。电气防误闭锁回路方式可靠，但需要接入大量的二次电缆，接线方式比较复杂，特别是当一个电磁锁回路中串入的辅助切换开关触点较多时，常会因触点接触不良而影响电磁锁的正常工作，需解锁处理，从而导致安全风险增大。
二、微机防误装置运行模式分类
根据在微机五防是否具备独立五防主机的运行模式，分为独立五防和一体化五防：
1、独立五防
就独立五防产品而言，虽然各厂家的产品各有其特色，但基本原理和采用的技术手段大致相同，装置主要由PC机、智能模拟屏、工控机、电脑钥匙和各种锁具组成。通过在PC机或智能模拟屏上模拟预演，由系统内预先存储的逻辑规则和状态对每步预演进行判断，并通过串行接口通讯将操作步骤输入电脑钥匙中，然后用电脑钥匙打开装于现场相应设备上的编码锁，然后进行倒闸操作。
微机闭锁经过十几年来不断的完善和发展，在变电站已大面积推广应用，其综合指标相比其它防误闭锁装置具有不可比拟的优越性。特别是闭锁全面、操作方便、维护简单、性能可靠。目前微机防误闭锁装置主要有间隔层、自动化设备层和站控层，其中站控层是由微机防误主机和后台机以及综合操作屏组成的，如图1。
1.1 间隔层（也叫过程层）：由各级电压配电装置的一次设备的数据采集单元和相关接口组成。
1.2 自动化设备层1：由继电保护、测量控制单元、各类功能单元及相关上下接口组成。
对于110kV电压等级的保护测控单元，继电保护按独立工作设计，可与专用110kV测控单元组成一个安装单位的总体单元，两个单元可独立的接于监控网络上，也可将保护单元通过串口与测控单元连接后，由测控单元通过接口与监控网络相连。
对于220kV及以上电压等级的安装单元，每个安装单位的继电保护与测控单元一般都按照分别通过接口接于监控网络上设计，因此可按其网络接口的不同要求直接接入监控网络，也可以由这些保护和测控单元生产厂家将保护和测控单元组成单独网络，通过微机主机的网络适配器接入监控主机。
1.3 自动化设备层2：与变电站层之间可以通过RS-485、CANBUS、LONWORKS等多种现场总线接口，并具有灵活的组网方式。
1.4变电站层：由变电站微机综合操作系统组成的微机监控系统，由主机、后台机、综合操作屏、辅助功能部件（GPS、MODEM等）组成。
现惠州供电局变电部管辖变电站绝大部分使用的是珠海共创有限公司的FY2000-04型微机防误闭锁装置。实现了微机五防闭锁系统通过监控系统进行实时对位，减少了人工对位可能出现的错误，减少运行人员的劳动强度，提高了对位的正确性；微机防误闭锁系统以通信的方式，控制（闭锁）监控系统对设备的操作，实现的方式；在微机防误系统开出倒闸操作票，经过模拟操作后，形成固定的操作步骤，然后，微机防误闭锁系统按此操作的步骤向监控系统发出许可操作信息，以确认上一步的操作完成，发出下一步的操作许可，如此反复，直至完成操作。然而，这仅仅是将操作步骤固化；但对于设备操作的开放或闭锁不是实时，而惠州站采用的珠海共创研发的FY2000LY（蓝牙）型微机防误闭锁系统“在线”模式的微机防误闭锁系统，采用小型无线数据网、视频摄像及传送、浮动电流检测、智能语音合成等新技术在原有产品的基础上构造一种具备现代新型防误闭锁系统特征的新系统；它采用的小型无线数据网络技术，实现了微机防误闭锁系统的电脑钥匙与主控设备之间的无线信息同步，能实现设备操作开放或闭锁的实时性，从而实现离线操作模式。
2、一体化五防
一体化五防，又称变电站自动化系统五防子系统。在一体化五防系统方案设计中，在原来微机五防模式下，取消独立五防主机，将五防系统嵌入监控系统，利用基于测控网络的防误闭锁技术，实现间隔联锁和调度端遥控操作的防误闭锁功能。
变电站自动化五防子系统由站控层防误和间隔防误构成（如图2）。站控层包括闭锁软件系统、电脑钥匙及锁具，间隔层防误是由测控装置的软件逻辑闭锁来完成；现场布线式单元闭锁也作为整个变电站防误体系的有机组成部分。
2.1 站控层的防误闭锁
在监控系统新增加的五防功能模块是以监控的图形环境和实时库为数据基础，带有操作票智能生成与管理并对变电站一次设备的远方及就地操作进行五防闭锁功能的监控模块。一次设备的后台遥控操作可以凭借与五防模块的实时数据共享与交流可靠地实现逻辑闭锁功能。而对一次设备的就地操作则需要将操作票内的相关操作内容传输到电脑钥匙中，通过电脑钥匙强大的功能实现一次设备就地操作的五防闭锁功能。
2.2间隔层的防误闭锁
间隔层防误闭锁是依托于间隔测控装置与变电站内以太网，在测控装置借助管理软件中的PLC，画出所需的梯形图，然后通过串口下载到装置里即可完成所需功能。
间隔层防误功能应由测控装置完成，实现本单元所控制设备的操作闭锁功能，应满足如下要求：
a)完备性：应可使用变电站内任一个开关、刀闸等实时采集到的信息参与任意一点的控制闭锁；
b)实时性：应保证五防信号的实时传送，提高了控制的可靠性；
c)独立性：防误闭锁逻辑分散存放于相应测控装置内，与站控层计算机系统无关，在站控层系统故障退出运行时也可独立实现全站的控制闭锁；
d)冗余性：信息的采集应支持冗余双以太网方式。
间隔层防误系统分为间隔内闭锁和间隔联锁，间隔内闭锁因为实时库就在装置本地，可以简单实现防误。间隔间联锁的信息一部分来源于装置本地，另一部分则来源于联锁装置，联锁信息通过实时查询方式来获取，实时查询是在遥控选择命令是否执行。
在一些新建的变电站中，如220kV昆山站，使用的就是一体化的五防。在一体化五防系统的实际应用中，以往经常出现的五防系统与监控系统通讯的故障已不再出现，系统具有操作简单，响应速度快等优点，变电站端每一步操作均经过站控层的五防规则、间隔层五防规则检验，大大提高了变电站倒闸操作的安全性。系统操作流程如图3。
三、微机防误系统运行情况比较
1. 独立五防系统运行时存在的问题
我变电部使用的珠海共创有限公司的FY2000-04型微机防误闭锁装置是共创公司近年发展起来的产品，将此套微机五防接入现有变电站的监控系统，必须解决通讯规约的问题，而且以不影响原运行系统功能为依据。但原监控系统为复杂多样，特别是通讯接口、通讯规约千差万别，常出现由于监控系统版本过低而造成接入的困难，甚至无法接入。两套计算机装置之间实现通讯的先决条件是他们都采用共同的物理接口标准和共同的通讯协议（即通讯规约）。调试一套规约必须闭锁系统与RTU或综合自动化装置接双方同时在现场才能实现联调，对于老变电站改造项目，因为两套装置不是同时订货，RTU厂家一般都不愿意为较少的接口费而到现场和微机五防联调，导致五防联调时很被动。虽然现在我部使用独立五防的变电站联调规约问题得到解决，但仍出现因监控系统问题导致无法跟五防装置接入的问题。
运行维护：微机五防维护主要是对电脑主机、电脑系统软件、电脑钥匙、通讯适配器、充电座的运行稳定性、五防系统数据、装置的锁具锁码片、五防锁具、图形模拟系统的界面等进行维护，并在微机五防系统出现问题时，应尽快解决五防系统的问题，而不应该由运行人员解锁而导致失去微机五防，仅仅依靠现场布线式单元闭锁防误装置，那会大大降低防误闭锁的安全性和可靠性。
2. 一体化五防系统运行时存在的问题
由于以往综合自动化厂家首次涉及变电站五防功能涉及，对五防设计和安装调试都有所欠缺，并且五防锁具与五防系统软件常由不同厂家提供，在实际系统的安装调试中存在沟通不足和协调不足的问题。
一体化五防系统在使用过程中存在着不能同时进行无逻辑关联的多任务模拟操作。因在变电站运行操作中，允许同时进行无逻辑关联的倒闸操作，如同时进行不同电压等级的电气操作时，从而导致运行人员需完成一项操作任务后，才可以开始另一个操作任务，而不能分组同时进行，不仅仅大大的增加了倒闸操作时间，并影响用户供电可靠性。
一体化站控层对设备的闭锁为软闭锁方式，由自动化系统软件实现，不象其他防误系统由锁具或机构对设备进行物理闭锁，即硬闭锁。一旦自动化系统软件由于不可测因素（如：干扰、病毒、死机等原因）不能正常运转，则所有设备操作均失去防误保障，极易产生误操作事故。
四、结论
在一体化五防系统没有高度发展的现在，独立五防仍有其存在的必要性，对于一些锁具及电脑钥匙、五防系统不稳定的综合自动化五防操作系统，建议多配置一套独立五防，以便于在综合自动化五防系统出现问题时，仍有一套微机五防装置，增加防误闭锁的安全性和可靠性。