摘要：安全是電力行業(yè)一個永恒的話題，“安全生產，預防為主”說明了安全生產，預防是關鍵。結合天廣三回天生橋500kV交流場五防專家系統(tǒng)投入生產實際運行，文章闡述了該五防專家系統(tǒng)的結構及其功能，系統(tǒng)地分析了該系統(tǒng)的五防機理，以及在生產運行維護方面的典型實例。

關鍵詞：天廣三回，五防，專家系統(tǒng)，機理

1、引言

500kV天廣三回是西電東送南部的第三條交流大通道，西起貴州天生橋換流站500kV交流場，途經百色、南寧、玉林，通過茂名站接入廣東電網，于2002年6月25日全線竣工投產，使西電東送能力由原來的3000MW提高到3700MW，極大地緩解了廣東電力供應緊張的局面。天廣三回天生橋500kV交流場（以下簡稱500kV交流場）是在天廣直流送端天生橋換流站內擴建，與天廣直流220kV交流場通過一組750MVA聯絡變相連，天廣三回的建成，有力地改善了南方交、直流并聯系統(tǒng)的主網架結構，但由于與天廣直流的電氣聯系非常緊密，因此天廣三回運行中的不安全因素將直接威脅到天廣直流的安全穩(wěn)定運行。曾在羅馬線降壓運行期間，因羅馬線近區(qū)（保護測距0.9km）故障導致天廣直流（1800MW）雙極閉鎖，一旦天生橋500kV交流部分發(fā)生電氣誤操作事故，危及的不僅是天廣三回，有可能導致天廣直流閉鎖，甚至整個南方電網解列的嚴重后果。天生橋500kV交流部分雖然與220kV交流部分、直流部分同建在一個站內，但其監(jiān)控系統(tǒng)是相對獨立的，該監(jiān)控系統(tǒng)配置了一臺獨立的五防專家系統(tǒng)工作站（如圖1），集微機五防和操作票專家系統(tǒng)于一體，因此對五防專家系統(tǒng)的深入



圖1 天生橋換流站500kV交流場監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

分析、研究，不僅有利于本站運行維護人員使用和維護該系統(tǒng)，避免誤操作事故發(fā)生，而且對天廣三回乃至整個南方電網的安全穩(wěn)定運行都具有很重要的意義。

2、五防系統(tǒng)

天生橋換流站直流部分和220kV交流部分監(jiān)控系統(tǒng)均采用德國西門子公司原裝進口設備，為了減少對西門子公司技術上的依賴，天生橋500kV交流部分擴建工程沒有采用西門子公司預留的設計方案，配備了一套完整且相對獨立的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，與直流場和220kV交流部分監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立，采用雙冗余以太網配置，分為站控層和間隔層（見圖1），站控層設備布置在主控室，包括操作員工作站（2臺）、五防專家系統(tǒng)工作站、工程師站、曲線工作站、WEB站、CSM300E以及RTU，間隔層設備布置在現場4#繼電器室，站控層和間隔層之間采用光纖通信，所有監(jiān)控設備均采用GPS對時。五防專家系統(tǒng)工作站掛接在雙冗余以太網上，設備由珠海優(yōu)特公司提供，配置為：商用工控機/20G硬盤/256M內存/WINDOWS NT4.0/UT-2000IV型軟件/操作票專家系統(tǒng)軟件/DNYS-1C型電腦鑰匙/TADP-1B通訊適配器/DNBS-2型電編碼鎖/DNBS-3型機械編碼鎖。該系統(tǒng)是根據電氣誤操作事故的原則設計，實時與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，監(jiān)測現場設備的狀態(tài)，根據設備狀態(tài)和電力系統(tǒng)對倒閘操作的“五防”要求，按照其五防規(guī)則進行判斷，由操作票專家系統(tǒng)生成倒閘操作票，然后將操作票傳送到電腦鑰匙[1]，五防功能原理如圖2所示。



圖2 五防功能原理圖

正常情況下將其電腦鑰匙插入五防專家系統(tǒng)工作站的TADP-1B通訊適配器，操作員在操作員工作站上進行的每一步操作都將通過五防專家系統(tǒng)的“五防”判斷，正確后才能將操作命令發(fā)出，當操作員所操作的設備被五防系統(tǒng)判斷為不符合電力系統(tǒng)“五防”要求時，本次操作即被取消。如果操作員工作站故障或監(jiān)控網絡通訊異常時，操作員可以將傳輸有正確操作票的電腦鑰匙拿到現場對斷路器、隔離開關、地刀等進行倒閘操作。

3、 五防機理

所謂的“五防”是指防止電力系統(tǒng)倒閘操作中經常發(fā)生的五種惡性誤操作事故：

1）誤分合斷路器；

2）帶負荷拉隔離開關；

3）帶地刀（接地線）合隔離開關送電；

4）帶電合地刀或掛接地線；

5）誤入帶電間隔。

隨著電子技術的發(fā)展和計算機在電力系統(tǒng)領域的廣泛應用，電力五防也由最初的一把鑰匙開一把鎖的機械掛鎖，發(fā)展到現在的微機五防。微機五防以其智能性，操作靈活方便，能達到防止倒閘操作五種誤操作事故發(fā)生的目的[2]。

目前國內防誤操作裝置根據動作原理大致可分為機械型、電氣型、電腦型三大類。

1）機械型：可分為直接式和間接式。

直接式有：鋼絲彈簧輪軸傳動閉鎖，機械連桿傳動閉鎖。

間接式有：鑰匙盒閉鎖,電控鑰匙盒閉鎖,簡易接地樁,機械程序鎖，紅綠翻牌等。

2）電氣型：電氣報警，電氣回路閉鎖，電磁回路閉鎖，高壓帶電顯示裝置。

3）電腦型：可分為模擬屏型和微機型五防系統(tǒng)兩類。

天生橋站500kV交流場所采用的UT-2000IV型裝置屬于微機型五防系統(tǒng)，下面對該裝置如何實現其五防功能作詳細分析。

UT-2000IV型軟件系統(tǒng)中已經輸入了500kV交流場的電氣一次主接線圖和每一個設備的操作規(guī)則，該系統(tǒng)通過冗余LAN網與監(jiān)控系統(tǒng)實時通訊，獲得現場設備的實際狀態(tài)，當運行人員在工作站上對任何一個設備進行操作時，五防系統(tǒng)就根據預先編寫好的規(guī)則對每一項操作進行判斷，符合五防規(guī)則就允許操作，不符合五防規(guī)則的操作就拒絕執(zhí)行，從而達到了防誤的目的。

現場實際中，經常遇到監(jiān)控系統(tǒng)故障或是某一項操作進行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)出現問題而導致操作無法在運行人員工作站上完成，這時就需要到現場進行操作，怎樣實現防誤功能，下面將分別進行分析。

3.1對斷路器的閉鎖：

DNBS-2型電編碼鎖在電氣相當于一個常開接點，它被串接到斷路器手動操作回路中，（如圖3）



圖3 斷路器閉鎖回路圖

電編碼鎖安裝在現地控制柜上，每一把鎖的編碼都是唯一的，操作員要對現場的每一個斷路器的操作，必須將傳輸有正確操作票的電腦鑰匙插入圖3所示的DNBS-2型電編碼鎖孔內，電腦鑰匙判斷該斷路器為要操作的正確設備就將編碼鎖的兩個接點接通，操作員即可對該斷路器進行手動操作，操作完畢，電腦鑰匙被操作員拔出，該編碼鎖又恢復其常開接點狀態(tài)。由于電編碼鎖是串在手動操作回路中，所以對原有的重合閘和斷路器保護沒有任何影響。

3.2對隔離開關、地刀的閉鎖：

本站500kV交流場的隔離開關和地刀均使用相同的電動操作機構，可以分相操作，也可以三相聯動，五防實現對隔離開關和地刀的閉鎖方法一樣，即在隔離開關和地刀的就地控制箱上裝設DNBS-3型機械編碼鎖，每一個操作機構的鎖的編碼是唯一的，操作員的電腦鑰匙通過探頭檢測操作的對象是否正確，只有電腦鑰匙上存貯的編碼和所本身的編碼一致時，才允許開鎖。如果走錯間隔，電腦鑰匙不能開鎖，并發(fā)出警告聲提示操作員，達到了閉鎖的目的。

3.3對網門、臨時接地線的閉鎖：

網門的閉鎖是通過在門上加裝DNBS-3型機械編碼鎖，臨時接地線的閉鎖是將接地線固定在一個特殊的接地樁上，在接地樁上加裝DNBS-3型機械編碼鎖，將可以進入網門和裝設、拆除接地線的判斷條件輸入五防系統(tǒng)，開鎖時，將輸入了正確網門、臨時接地線的操作票的電腦鑰匙插入編碼鎖，電腦鑰匙通過探頭檢測操作的對象是否正確，當電腦鑰匙上存貯的編碼和所本身的編碼一致時，允許開鎖。由于本站500kV交流場的低壓電抗器采用的是玻璃鋼絕緣支柱，低抗運行時無須用網門隔離，所以該項功能沒有使用。

4、操作票專家系統(tǒng)

操作票專家系統(tǒng)是五防系統(tǒng)實現其五防功能必不可少的部分，操作票流程如下：圖形開票（或調用預存票、典型票）→進行五防判斷→打印操作票→傳送到電腦鑰匙→工作站操作（或到現場操作）→通過電腦鑰匙回傳設備狀態(tài)（因電腦鑰匙故障無法回傳時，可以使用操作票回填功能）。操作票專家系統(tǒng)能否開出合格的操作票是該系統(tǒng)能否實現五防功能的關鍵，其次，操作票專家系統(tǒng)是操作員與該系統(tǒng)的人機接口（HMI），是否符合操作員的操作習慣也是一個很重要的因素。

該操作票系統(tǒng)提供靈活多樣的開票方式，圖形開票，手工開票，調用預存票，調用典型票。操作員可以根據自己的習慣、愛好選擇其中一種適合自己習慣的開票方式，實現同樣的開票功能。系統(tǒng)采用開放式設計，給操作員使用帶來了很大方便，用戶可以自定義設備編號、修改開票術語、自定義操作票樣式、對歸檔數據進行編輯、修改設備的閉鎖條件和修改一次主接線圖，給系統(tǒng)的擴展帶來方便。安全可靠的用戶管理模式：可以根據不同操作、維護人員的需要，給不同的用戶定義不同的權限，權限不同的用戶能使用的功能不同，系統(tǒng)具有很高的安全性。

5、 應用實例

由于場地限制，天生橋500kV交流場最終采用國內少見的四角形接線，如圖4所示。羅馬線連接云南電網，天馬線與天生橋二級電站相連，馬百線是天廣三回的天生橋到百色段，通過1#聯變與天廣直流的220kV交流場相連。由四角形接線的脆弱性可知：當某一條線路停運后，只要是與之對角的開關異常跳閘，就將導致整個500kV交流場解體；一臺開關處于檢修狀態(tài)，與之相對的開關異常將導致兩臺開關之間的出線被迫停運。因此一旦發(fā)生誤操作，所造成的后果將不堪設想，甚至有可能波及到天廣直流的220kV交流場，五防專家系統(tǒng)在500kV交流場的安全可靠運行中具有及其重要的作用，下面就投運以來的幾個具體實例進行分析說明。



圖4 天生橋500kV交流場四角形主接線

5.1 20816隔離開關聯鎖：

2002年04月25日，交流場啟動試驗時，按照試驗要求從220kV中壓側對1#聯變（750MVA）進行充電，由于涌流較大，導致220kV側281、282交流濾波器諧波過電流，濾波器的電阻、電抗冒白煙，均有不同程度損傷。為避免上述情況發(fā)生，通過五防專家系統(tǒng)的聯鎖邏輯實現了防止聯變從中壓側充電。修改后的20816隔離開關的合閘邏輯為：“20816 H：208167=0，2081617=0，301617=0，5004617=0，LBPT=1！”，即20816的合閘條件：208167、2081617、301617、5004617地刀在分位，1#聯變高壓側PT有電壓。這個條件嚴格地限制了1#聯變只能從高壓側充電，通過在五防工作站上修改邏輯公式，這種通過軟件的實現方法比用硬接簡單可靠。

5.2 馬百線高抗投切邏輯：

帶有高抗的500kV線路，啟動時必須將高抗接入，運行