配网综合防误闭锁系统

陇 辉

（云南电网有限责任公司昭通供电局昭阳分局，云南 昭通 657000）

0 引 言

云南电网有限责任公司昭通供电局昭阳分局承担昭阳全区3个街道办事处、17个乡镇，89.1万人的供电服务，供电客户29.95万户，2018年完成售电量1.11×109kW·h。

昭阳供电局配电网运行方式复杂多变，系统内运行着536台公用箱变，612台电缆分支箱、376台环网柜、332.08km电缆，日常停送电操作较为频繁。虽然在网内运行的箱柜式设备本身具备一定的防误操作功能，但由于设备本身结构的差异和人员操作疏忽等因素，在设备停送电操作过程中依然存在发生错项、漏项等误操作事故，同时目前入网运行的部分10kV开关柜等箱式设备无带电显示装置，严重威胁电网设备及人员自身安全。

为了有效防范配电网10kV开关柜（开闭所）等箱式设备在停送电操作过程中发生误操作事故，应分批次、分阶段逐步对现维管开关柜等箱式设备引入配网防误闭锁系统，该闭锁系统设计建设的重点应全过程对现场操作进行强制约束，并对电气操作结果信息实时进行管理更新，可有效控制配网设备操作中存在的风险，解决工作中存在的难题。

针对供电局配电网的电气操作安全性问题和运行管理问题，推广应用配网综合防误系统，解决配网电气操作中出现的误操作现象，做到提前预防，实现强制闭锁，防止操作人员在现场操作时因人为或信息不够全面而导致误操作。该系统将成熟的微机防误技术及强制闭锁方式引入到配网的管理和运行中，并针对配网运行及管理的特点，引入拓扑分析防误规则的智能化处理专家思想，解决配网的防止误调度、误操作的一系列技术难题[1]。

1 配网防误闭锁系统构架

配网综合防误闭锁系统将计算机软件技术、无线通信技术、图形网络拓扑分析以及防误闭锁技术结合在一起，为工作人员提供了一个集运行防误、线路操作防误、配网运行管理、工作流程管理、仿真培训、操作票管理、开票专家系统、强制五防闭锁以及系统维护于一体的防误综合管控平台。系统由数据库服务器、工作站、打印机、电子锁具、现场闭锁锁具、手持PDA以及管理控制软件组成，采用无线网络方式进行通信。系统架构图如图1所示。

其中，运行防误主机给配网值班室防误操作及运行管理提供服务，配网运行防误主机是根据调度指令操作票进行运行、线路的操作防误并开出操作票，可将开出的电气倒闸操作票传到电脑钥匙中，操作人员拿电脑钥匙到现场进行倒闸操作。

现场闭锁设备是针对配网设备而设置的，操作人员拿着电脑钥匙到现场操作，必须严格按电脑钥匙中操作票的操作顺序进行倒闸操作，如果不是操作指定的设备，电脑钥匙拒绝开放闭锁机构，该项操作就无法进行下去，只有当前操作的设备符合操作票指定的操作项操作才能进行下去，从而达到防止误操作的目的[2]。

2 配网防误闭锁系统工作机制

2.1 在线防误判断模式的建立

系统预先编制好配电网的电气平面布局图或结构图并固化在系统中，工作人员通过良好的交互式图像界面方便实现用户管理、用户操作、记录浏览等工作。

手持PDA与系统管理主站通过无线通信，实现现场操作的实时防误判断。

图1 系统架构

操作人员不需要进行提前的防误模拟，可在现场根据操作票的要求进行操作，手持PDA通过无线与防误主机进行实时通信，实时判断操作的安全性，防误判断通过才能操作，否则不许可操作，手持PDA给出相关提示。

在线防误系统利用智能手持终端手动设备操作解锁，通过无线通信方式将无法通信的设备信息与其他设备信息进行交互，对设备操作的内容进行实时防误判断，能做到设备间的防误闭锁，是较为先进且可行的应用模式。

2.2 内置防误系统接口和通信协议的强制验电防误闭锁装置

强制验电闭锁装置即能实现带电指示的功能，还能将带电信息输出并将设备闭锁。装置内置唯一识别码，与地刀闭锁锁具配合使用。采用无源设计，手持智能终端通过验电接口供电的方式工作。

2.3 适用于配网使用，并具备验电、无线通信扩展功能的智能手持终端

智能手持终端作为防误系统的解锁工具，需要具备无线通信功能，能与防误系统主站进行实时通信，交互解锁设备信息及防误判断结果；同时，智能手持终端需要支持验电功能，与强制验电闭锁装置配合实现地刀操作前的强制验电。

在操作地刀前，首先使用电脑钥匙验电，当电脑钥匙提示无电时才能解锁地刀的闭锁锁具，对地刀进行操作；当电脑钥匙提示有电时，闭锁地刀的锁具无法打开，无法操作地刀。

2.4 网络化实时闭锁功能，配电“五防”需求

配网微机防误综合操作系统能实现配电网络自动网络拓扑分析，其防误基本原理是基于配网接线方式、配网电源点定义、当前配网中各设备的状态等条件，按操作设备类型及操作的性质，按接线方式拓扑分析出影响该设备操作电气接线图的范围和潮流方向，分析出是否满足该操作设备进行操作的要求，如果满足则通过，形成对应的指令票或操作票；否则，提示错误信息，拒绝该步模拟通过。同时，系统可根据电源点状态、设备状态、接线方式等自动拓扑分析出线路带电状态，并完全仿真真实的显示出实际操作后现场线路、设备电网等是否带电。动态分析判断调度指令票的步骤是否正确、各操作班组的倒闸操作步骤是否正确，从图形模拟开票、现场操作步骤的源头上防止误操作事故发生。针对配网的各种设备特点，合理安装电子编码锁、机械挂锁、位置检测器等硬件闭锁装置，满足配电“五防”需求。

2.5 PDA智能终端，强制验电和电子操作票功能

PDA智能终端能执行远方模拟开票，操作项目模拟完成后能自动盖下“以下空白”印章，操作票需按编号顺序生成，能全屏显示整份操作票的具体内容，并能在PDA屏幕上逐项操作打“√”，操作完毕执行电子印章，自动归档，实现电子操作票功能。

智能手持终端作为防误系统的解锁工具，需要具备无线通信功能，能与防误系统主站进行实时通信，交互解锁设备信息及防误判断结果。同时，智能手持终端需要支持验电功能，与强制验电闭锁装置配合实现地刀操作前的强制验电。

2.6 断路器闭锁功能

断路器采用电编码锁闭锁。电编码锁串在断路器手动操作回路中，不影响原有的重合闸和保护动作。电编码锁装在主控制室的控制屏上，其闭锁回路如图2所示。

2.7 电动闸的闭锁功能

电动隔离开关、接地刀闸既可通过电编码锁闭锁，也可通过机械编码锁闭锁，具体闭锁方式根据现场情况和运行习惯而定，如果一个操作机构箱内有两个或两个以上的设备操作按钮时，必须用电编码锁。

采用电编码锁闭锁时，其改线原理同断路器闭锁回路相似，只要保证合、分动作的电气操作回路被电编码锁切断即可。具体接线参照实际的电气回路图。采用机械编码锁闭锁时，一般是锁电动操作机构箱的箱门。

图2 电气闭锁原理

2.8 手动隔离开关、接地刀闸、网门的闭锁功能

手动隔离开关、接地刀闸、网门采用机械编码锁闭锁。根据实际操作机构的形式，一般还需要加工适当的安装附件。对开关柜上的隔离开关及类似的操作机构，一般需增加锁销。

2.9 临时接地线的闭锁功能

临时接地线闭锁由地线头、地线桩和机械编码锁构成。在挂地线的地方焊上地线桩。不挂地线时，将机械编码锁锁在地线桩上，此时不能挂地线；当需挂地线时，先用电脑钥匙打开机械编码锁，才能装上地线。

2.10 线路侧验电功能

更换或安装带有验电接口的带电指示器，并通过系统主站将其与地刀闭锁锁具配对，在电脑钥匙接到操作任务需要在现场对地刀进行操作时，强制要求将电脑钥匙插入带电指示器的验电接口进行验电，不验电或验电为有电后，将电脑钥匙插入地刀闭锁锁具无法打开闭锁锁具。高压带电显示装置图如图3所示。

图3 高压带电显示装置（带钥匙接口）

2.11 配网复杂的网络结构建模及仿真模拟预演功能

在配网中，大多数配网设备都是手动操作设备，没有通信网络进行联系，特别是地刀设备，即使在配网自动化系统中也属于不可控设备。在线防误系统利用手动设备操作时的解锁用智能手持终端，通过无线通信方式将无法通信设备信息与其他设备信息进行交互，对设备操作的内容进行实时防误判断，能有效做到设备间的防误闭锁。配电网网络结构及仿真模拟预演技术研究，开展配电网防误锁具解锁过程的智能化管理研究，开展配电网防误操作的实时在线防误判断方法研究，适用于配网使用，并具备验电、无线通信扩展功能的智能手持终端，满足配网管理要求的站所智能门锁钥匙管理系统。通过前段锁具和手持机等智能装置，在复杂网络环境下运用，得到预演的模拟技术及现有的网络结构与后台管理系统相对应的模型，达到数据实时交换，对配网五防闭所管理提供智能化必要的技术支撑。

2.12 现场闭锁管控功能

通过无线数据传输模块，将配网终端设备和后台智能管理软件进行实时数据交换，同时对各个监控点进行智能管控，建立远程相对应闭锁防误操作关系，解决系统闭锁点数较多，难以控制现场需强制闭锁的设备种类复杂问题。

2.13 满足配网运行管理的要求

配网运行管理涉及的部门较多，针对配网调度、操作的工作流程，每个部门的工作管理模式不尽相同，但都是针对同一配电网络进行运行管理。因此，既要满足配网运行管理各个部门的基本信息共享，又要分别满足各个部门的管理模式，并使得各个部门现有的工作流程不发生大的变动。该系统必须针对配网运行管理的一些基本要求提供对应功能，如图形管理及操作、设备管理及操作、配网运行工况状态监视、动态防真模拟预演等基本的配网运行管理功能。这是该系统投入运行的基本条件。

2.14 满足站所智能门锁钥匙管理

在配网防误系统基本功能满足的基础上，增加系统管理软件，利用电脑钥匙及防误锁具，实现配网工作中安全、可控的站所门锁解锁管理。实现解锁内容、解锁过程的控制；实现解锁范围、解锁时间的管理；实现解锁结果的汇报。

3 现场测试情况

3.1 系统软件功能测试

对整个系统软件实施了模块测试和联合测试。检验的结果表明项目是成功的，整个系统运行稳定，并在功能上完成了项目应能达到的设计要求。

测试内容覆盖以下各个方面：数据维护、防误操作、开票专家系统、操作票管理、流程管理、仿真培训、配网工况监视、配网运行管理、与电脑钥匙的通信以及验电及解锁。

3.2 现场操作功能测试

开出一张运行电气操作票，传到电脑钥匙到现场操作，按钥匙的提示信息进行操作，操作可正常进行；故意走错操作设备位置或不按操作票的顺序进行，操作被闭锁，并提示错误信息。

3.3 系统连通性测试

配网各客户端系统状态实时同步，信息共享。系统可开出操作票，并按要求的格式打印指令票或操作票，电脑钥匙可接收操作票，并可到现场进行开锁操作，严格执行操作票的流程步骤，操作完成后可降操作票的信息回传，系统能根据操作回传信息分析出现场设备状态。

4 实际运用情况

本文介绍的配网综合防误闭锁系统，已在云南电网有限责任公司昭通供电局实现了挂网运行，通过该系统的运用实现了昭通供电局配网试点项目的地刀强制验电闭锁，完善了强制闭锁方案，提高了配网运行、检修的安全性，避免误操作带来的恶性事故，提高配网智能化程度。

采用“配网综合防误系统”之后，操作人员手持电脑钥匙，配合智能锁具、高压带电显示装置等强制闭锁装置，可严格规范操作步骤，逐步开放操作项目，同时有语音提示操作过程中应注意的各种危险点，有效提高了操作过程中的安全性，基本杜绝了恶性误操作，各班组人员也可减小心理负担，同时本系统实现了现场操作的提前模拟，为运行检修人员节约了大量的准备时间。

通过运用本系统可减少配网误调度、误操作、误带电合接地刀闸或装设接地线以及误带接地时送电等，防止操作过程出现人身伤亡事故，进一步实现企业安全生产可控、在控、能控。

本系统适用于在整个电力行业配网环网柜（开工柜）的智能化管理，具有很高的实用价值，运用前景十分广泛。

5 结 论

集运行防误、配网运行管理、操作票管理等技术手段为一体的配网防误系统，能有效防止配网中误调度、误操作的发生，并将配网推向集中化、智能化，从根本上提高了配网运行的管理水平，产生了良好的社会效益和经济效益。