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读优特简报49期《微机防误的发展—“独立”还是“一体化”》之我见
读优特简报49期《微机防误的发展—“独立”还是“一体化”》之我见

发布日期:2016-1-13来源:网站管理员

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微机防误闭锁技术诞生以来,历经了几代的发展,至今已20多年。从早期单站运行的旋钮模拟屏,发展到具备三屏合一、遥视联动功能的综合防误操作系统,用户的操作界面已经具备模拟屏、大屏幕显示器、触摸屏等多种形式,防误主机也从早期采用嵌入式单片机主机,发展到目前高性能工业级嵌入式64位处理器,个人计算机(PC机)也被作为产品平台而广泛的采用。微机防误闭锁产品的应用范围已经从单个变电站扩展到集控站、配电网及调度防误。
微机防误闭锁技术与传统的电气防误闭锁技术相比,有着不可比拟的显著优势,微机防误闭锁技术的广泛应用,对降低误操作事故的发生,保障电力系统的安全生产起到了积极有效的作用。其重要性已经在电力系统得到了普遍的认可,使用微机防误闭锁系统已成为保障电力安全运行的一项重要技术措施。
近来,随着变电站自动化技术的发展与运行管理模式的进步,部分地区与厂家提出了“计算机监控系统实现防误闭锁功能的一体化模式”(下称一体化防误模式),并在一些地区应用。那么这种“一体化防误”技术与现今的微机防误闭锁技术相比有什么区别,是否代表防误闭锁技术的发展方向?以下就此作一些探讨。
 
1.微机防误闭锁的技术总结
防误操作闭锁技术经历多年的发展,从普通挂锁、电磁锁、电气闭锁、机械程序锁发展到目前广泛采用的微机防误闭锁技术,微机闭锁系统将现场大量的二次闭锁回路和操作行为变为计算机中的防误闭锁逻辑规则库,将传统的防误闭锁技术数字化,极大地简化了二次闭锁回路设计,无需敷设大量的电缆,并采用电脑钥匙,使得简单可靠的闭锁锁具成为行之有效的一次设备闭锁手段,解决了传统电磁锁具在安装、使用、维护等方面存在的诸多问题。可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能。
微机防误闭锁系统的技术特点是,防误系统由防误主机、控制单元、电脑钥匙、电气防误锁具、机械防误锁具等组成。手动操作的设备、接地线及网门等采用电脑钥匙和防误锁具实现闭锁功能;遥控操作的设备采用微机防误系统中遥控闭锁装置的闭锁接点实现防误闭锁。
防误主机提供基于变电站一次系统接线图的模拟、操作界面,并将图形数据化存储于数据库中,采用专业描述语言依据变电站的实际操作流程、运行方式、作业规范建立闭锁逻辑库,并以此为基础对运行人员的操作全过程如开操作票、模拟预演、解、闭锁操作进行实时防误逻辑判断,在操作过程中通过控制单元、电脑钥匙及防误锁具控制一次设备的操作顺序,保证运行人员的倒闸操作正确的进行,对违反防误逻辑的操作实施强制闭锁。
微机防误闭锁系统是独立于变电站其他二次设备的专用闭锁系统,不仅可以实现对一次设备就地操作的强制闭锁,还可以实现遥控操作的强制闭锁,如监控系统遥控操作的强制闭锁,同时,系统还具备多班组多任务操作、唯一操作权控制、在集控站还能够实现任意点开票、模拟预演、接票,回传、站间闭锁、集控层、站控层、间隔层、过程层多层防误等功能。系统配置灵活、具有较高的适应性,可满足常规变电站、综自站以及数字化变电站的复杂闭锁需求。微机防误闭锁技术经过了近二十年、数以万计变电站、发电厂的实践和验证。
微机防误闭锁技术与传统的电气防误闭锁技术相比,可以说是电气设备防误闭锁技术一次革命性的进步。
 
2.现有的一体化防误概念
目前的“一体化防误系统“基本上有以下两种形式,其各自的特点如下:
方案1:通过监控系统的逻辑闭锁软件实现全站的防误操作闭锁功能,同时在受控设备的操作回路中串接本间隔的闭锁回路。
该方案监控系统逻辑闭锁软件实现全站的远方、就地操作防误闭锁功能,实现强制闭锁的基础是变电站一次设备必须具有电动操作及完备的电气闭锁功能。而在实际运行中,并不是所有设备都具备电动操作和相应的电气闭锁功能,此外即使是电动操作的设备也需要进行手动操作。尤其是地线、网门等手动操作设备的状态信息和防误逻辑判断条件不全等情况,不能实现完整的“五防”闭锁。
接地装置、网门、手动刀闸等设备的状态信息通过专用电磁锁内的微动开关和加装辅助开关、行程开关等就可以实现信号的采集,并且这种采集是实时的、全天候的,不需要通过电脑钥匙传递。
目前新建变电站一次设备还达不到全电动操作的水平,一次设备本身的防误功能参差不齐,因而如果要对手动操作的电气设备(临时地线、网门等)实施强制闭锁,需和电磁锁配合使用,这就需要放置大量的电缆,这将使系统结构过于复杂,可操作性变差。
配合使用电磁锁需要放置电缆,但是系统结构并不复杂,操作性也没有变差。所谓“一次投入,万事不愁”,铺设电缆在初期建设时相比较挂锁等微机闭锁是要多道工序,但是完成后实现的是真正的强制闭锁,对刀闸,开关,接地装置,网门等设备实现实时监控,可控。
从原理上看,该方案实际是一种不完善的微机防误闭锁系统,监控系统主机实现了微机防误闭锁中防误主机的功能,但由于缺少一次设备的闭锁环节,计算机监控系统中的防误功能实现的仅是逻辑闭锁(软件闭锁),并非强制闭锁功能,仅仅完成微机防误系统部分功能。实际应用中并不可行,目前也较少采用。
系统实现的逻辑闭锁并非软件闭锁,而是强制闭锁,监控系统对采集的设备状态通过逻辑,实现强制闭锁。相比较微机挂锁等防误设备,杜绝了“走空”,信号传递繁杂的情况。
此外,计算机监控系统的操作功能与防误功能由同一电脑实现,电脑系统的安全性无法得到可靠保证。对于手动操作,由于没有电脑钥匙与锁具,全站级闭锁仅存在于软件逻辑中,防误闭锁功能并不完善。
 “操作功能与防误功能由同一电脑实现无法保证安全性”的说法和“用同一台电脑画图和写文章无法保证安全性”一样可笑。完全是有不同的软件程序运行的,所谓的安全性考虑,加强防火墙和病毒监控更为有效。
对于手动设备,闭锁是通过软件逻辑和控制继电器实现,并不如文中所说的软闭锁,而是真正的硬闭锁。
方案2:监控系统设置“五防”工作站。远方操作时通过“五防”工作站实现全站的防误操作闭锁功能,就地操作时则由电脑钥匙和锁具来实现,在受控设备的操作回路中串接本间隔的闭锁回路。
其特点为:
监控系统配置专用的五防工作站,全站设备操作的防误闭锁逻辑由五防工作站实现,防误闭锁与监控系统的其他功能分开,系统的安全性比方案1高。
就地操作时由电脑钥匙、微机防误锁具来实现。微机防误锁具与电磁锁相比,性能要优。
微机防误锁具没能解决“走空”的隐患,也没能解决解锁完毕后再次闭锁的动作,更没能实现实时监控的功能,需要电脑钥匙把信号人为传递。
当监控系统出现故障时,五防工作站可独立运行,对就地操作仍可实现防误闭锁;但基础是五防工作站必须能独立运行,否则该功能无法实现。
可见,从该方案的系统结构及实现原理来看,实际上是监控系统中自带了一套完整的独立微机防误系统。目前一体化防误系统多采用该模式。
 
3.现有一体化防误系统的实际运行情况
虽然从技术原理上看,一体化防误系统实际是微机防误技术的一个具体实现方式,但在各厂家的具体实现方式及实际运行上,还存在诸多问题需要解决。
设备的操作功能和防误功能均由同一个监控系统完成,防误闭锁软件与自动化系统具有统一的数据库组态。数据的冗余性(制约性)差,系统的安全性无法得到可靠的保证。
遥控操作的闭锁接点和遥控接点由同一个测控单元提供,存在不安全因素;不能完全解决因监控系统软、硬件发生故障时造成的电气设备误动。目前已有部分厂家改为独立微机防误系统的遥控闭锁方案。
方案2在控制回路中确实串入了闭锁接点,但其闭锁接点并非如“管理规定”所要求的受闭锁回路控制,而是受监控回路的闭锁逻辑控制。这在安全性上是有较大的差异。(方案2对运行人员操作不当时造成的电气设备误动可起到强制闭锁作用。但仍不能完全解决因监控系统软、硬件发生故障时造成的电气设备误动。)
闭锁逻辑控制就不是闭锁回路吗?防误系统本身就是独立的系统模块,控制回路就是逻辑控制的闭锁回路。若监控系统发生故障,不论是独立的五防系统还是一体化的五防系统都面临同样的问题。
同一厂家的设计理念、原理相同,软件中的漏洞也可能相同。公用软件模块中的BUG(缺陷)会导致监控和防误系统同时出错,而不同厂家采用不同设计理念的系统可有效的提高可靠性。
软件BUG问题不是计算机监控厂家独有的问题,而是所有开发软件的厂家都会面临此类问题。
修改防误逻辑后的验收工作烦琐,涉及遥控操作的需做传动试验进行验证。
仅考虑了单站防误功能,该模式并不利于集控站防误功能的实现。
计算机监控系统厂家不是专业的防误闭锁装置生产厂家,在防误软件的设计水平上与专业的防误闭锁装置厂相差甚远,导致计算机监控系统中的防误闭锁功能部分缺失,而且,防误闭锁的规范不满足用户要求,安全隐患极大。
任何一个厂家都不是生来就是专业的闭锁装置生产厂家,都有一个渐进、发展的过程。而计算机监控防误系统的优越性和社会的需求却是不可掩盖的。
目前大多监控厂家不能提供完善的五防,多为外购。由于增加了中间环节,用户与防误装置生产厂家脱节,所配防误装置可能没有经过鉴定,以及电科院型式试验报告,因此,其质量、功能无法保证,产品的售后服务更是无法保障。
此为作者的主观臆断,实际已有通过产品、技术鉴定和通过型式试验的计算机监控系统的厂家。
 
4.总结
从现有的一体化防误系统所采用的技术来看,实际上是微机防误技术的一种具体实现方式,是同一种技术。防止电气误操作已逐步发展成为电力自动化技术的一项独立的重要分支,成为保障电力安全生产的重要措施之一。
随着电网的不断发展,技术的不断更新,建立变电站信息一体化、数字化的应用解决方案将成为发展趋势。微机防误技术也将不断地改进和完善以适应发展的需要。从目前及以后的发展来看,微机防误技术一直将会是变电站自动化技术的一个有机组成部分。
实践证明,综自站和集控站的监控操作必须有防误闭锁系统的保证才能发挥应有的作用。微机防误闭锁技术应该在与计算机监控技术有机结合的基础上,保持系统防误功能的独立运行,才能真正起到完善的防误操作功能。离开这一基础来设计一体化防误系统是不可取的。
防误系统的独立运行与否,不是单看形式上是否独立,不是简单的一台电脑和两台电脑的问题。是看实质实现运行情况的。可以说,计算机监控防误系统是在一台电脑上的独立防误系统,当然,不考虑成本,和监控系统分用两台电脑更是不在话下。
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