變電站微機防誤閉鎖系統簡介

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電力系統如何防止錯誤的倒閘操作而引發事故(特別是重大事故)，一直是困擾本行業的重大問題。隨著計算機技術的迅猛發展，微機防誤閉鎖系統憑其獨特的邏輯判斷能力在不久的將來擔負重任，同時，如同在其它行業一樣，計算機的模擬(甚至于仿真)培訓系統也使電氣操作人員的培訓工作進入了一個嶄新的階段。
# g. |9 j5 {1 T- \) D' v1　微機防誤閉鎖系統
　　微機防誤閉鎖系統是一種以計算機及其外圍設備為基礎、智能專家系統為核心的防止人為操作失誤的計算機監控體系，它由以下六大部分組成：微型計算機、模擬操作及顯示屏、現場信息采集及通信系統裝置、電腦鑰匙、電子閉鎖裝置、智能專家系統軟件等，以及電源、打印機、鍵盤、鼠標等輔助設備，其結構詳見圖1所示(虛框內設備為可選部件)。

　　微機防誤閉鎖系統在國內沒有制訂具體的分類方法及標準，但根據其性能及構造特點，可以分為以下類型。
　　a) 按現場信息采集及通信方式：可分為固定式采集器有線通信型、固定式采集器無線通信型、移動式采集器無繩通信型三種。其性能各有特色。固定式采集器有線通信型，是最傳統的、可靠性較高的產品，但由于其安裝及維護工作量較大，相對于已建成的變電站而言，實施難度較大；固定式采集無線通信型，為了保證工作可靠性，需要投入較多的資金購置昂貴的通信設備，而且必須配備高水平的維護人員，但具有安裝方便，有利于遠方遙控的優勢；移動式采集器是一個由人工攜帶并逐點采集設備狀態的采樣記錄儀，具有投資最少、安裝維護最方便的特點，但對廠家的技術水平和工藝質量要求甚高。
　　b) 按閉鎖控制方式：可分為固定式程序閉鎖型與智能式程序閉鎖型。固定式程序閉鎖型，在操作者進行操作時，必須嚴格按照事先編制的程序順序進行操作，否則就閉鎖被操作設備。這種產品雖然制止了可能發生的誤操作，但遇到某些沒有事先編制進去的特殊操作項目，便無法適應，給現場操作的靈活性帶來制約。智能式程序閉鎖型，操作者既可按事先編制的程序進行典型操作，遇到特殊情況時還可進行不違反基本原則的靈活操作，其操作邏輯分析由一個貯存在電腦鑰匙內的智能專家系統控制。
+ x" Q" j' e; F2 N! M* m' J　　c) 按操作過程監視方式可分為：無事后追憶監測型與可事后追憶監測型。無事后追憶監測型能對現場操作的步驟進行監測閉鎖，但不進行語言提示及不能事后追查實際操作過程。可事后追憶監測型，既可在操作過程中進行監測閉鎖，同時在操作過程中有電腦語言提示，并且，在操作結束后可以從“黑匣子”中追查操作過程(包括試圖進行但被電腦鑰匙閉鎖而未遂的操作項目)。

2　基本功能
　　各種類型的產品由于其內部結構的不同，其工作方式均有各自的特點及功能差別，但其基本的工作功能是相同的。
6 a3 \& {( w2 W4 h2.1　微型計算機
8 x- y8 W2 ]! A9 U+ c: T" I　　微機是整個防誤閉鎖系統中的核心，其內部貯存和運行全過程的程序控制。它的主要作用如下：
( X& j) i7 M7 I4 u　　a) 接收和分析從現場與模擬顯示屏傳來的信息
　　由于被操作設備的實際狀況是決定可操作程序的依據，因此，它在每次操作前和操作后都要逐一準確地讀取、核對被操作設備及相關設施的現狀，并將其與模擬操作顯示屏對比，且給出提示信息供操作員糾正錯誤，以確保本次操作(或下次操作)前的狀態正確性。
6 \1 r$ {. k9 K' r. O　　b) 監測模擬操作過程
　　按行業法規，電氣倒閘操作前均應先在模擬顯示屏上進行預演，微型計算機根據智能專家系統或事先編寫的典型操作程序全過程監視模擬操作的每一步驟，并進行邏輯判斷，確定操作步驟是否合理，并提示錯誤內容，以便操作人員更正。
　　c) 傳遞操作程序指令
　　當操作人員在模擬操作顯示屏預演操作結束后，微機將正確的操作程序指令發送到電腦鑰匙及打印機。
0 L, G9 [0 Y2 f* s% D# |& V　　d) 核對操作過程
2 i# F0 G( {/ k7 N' N9 ~) w　　微機要求操作人員在現場完成操作任務后，插回電腦鑰匙匯報操作過程，微機從電腦鑰匙中的“黑匣子”讀出操作記錄，并發出語音或字符信息指出其已執行的合法非預定操作項目和被電腦鑰匙閉匙未遂的違規操作項目及沒有執行的預定操作項目。
2.2　模擬操作及顯示屏
- h4 J5 E3 M1 L　　模擬操作及顯示屏是用于供操作人員在對實際設備進行實際操作前，進行操作預演和顯示有關提示信息的裝置。一般是在特制的屏板上裝設計表示實際設備“電氣一次接線圖”和相應開關、刀閘的模擬操作電鍵、狀態指示燈及與微機相聯的通信口。
2.3　電腦鑰匙
8 h& b" @( B. b& \" ~! ?　　電腦鑰匙的主要功能是用于辨別被操作設備身份和打開符合規定程序之被操作設備的閉鎖裝置，以控制操作人員的操作過程。高性能產品的電腦鑰匙還帶有微處理器和“黑匣子”，具有智能防誤功能，供操作人員在緊急情況下，無需返回主控室進行模擬預演而直接進行不在預定操作程序中的合法操作，但事后須用電腦鑰匙向微機匯報操作過程，如前所述，微機會追查、復核操作過程，并指出已執行的不在預定程序中的合法項目和被電腦鑰匙閉鎖而中止的未遂違規操作項目及沒有執行的預定操作項目。
2.4　信息采集及通信裝置
; @. n. }0 W" o0 _) T! C　　正如前述有3種結
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構形式。它的主要作用是及時、真實地將設備狀態傳送到微機，作為邏輯分析依據。
+ r2 _7 w" C, s2.5　電子閉鎖裝置
　　電子閉鎖裝置的主要功能就是控制被操作設備之操作機構的開放與否，它包括電子編碼鎖具和智能電子鑰匙兩部分。為了實現程序閉鎖，每一個設備的每一個操作控制點均應裝配一把有唯一固定電子編碼的電子鎖具。
　　由于電腦鑰中已經貯存了本次操作的規定程序，因此，操作者進行操作時電腦鑰匙一插入被操作設備的控點電子鎖內，則產生以下效果：
　　a) 電腦鑰匙讀出該點身份編碼，以確定該操作控點是否是預定程序中本步操作控點。
% `) d- T# ?: o1 x3 o6 T" P　　b) 比較確認正確，則打開該控點閉鎖，提示“可以操作”；否則閉鎖控點，提示“步驟錯誤”和顯示錯誤性質，直到操作人員找對正確的制備控點為止。
3 x6 y/ m) ?) k0 ~( o2 h　　c) 本步操作完畢后，關閉該控點閉鎖，提示“本步操作已完成”，可進行下一操作。
9 M2 k/ Q  X! l　　上述3項在每一步操作時均重復執行，并記錄在“黑匣子”中。直到本操作任務全部操作完畢，提示“操作結束”。
2.6　智能專家系統
　　智能專家系統軟件是整個微機防誤閉鎖系統的靈魄。各種產品的結構及性能差異較大，但一個最基本的功能是狀態判斷與邏輯分析。
2.7　外圍設備
$ e0 m+ p" i- z- t2 P. N3 F- q　　外圍設備是包括鍵盤、鼠標、打印機、顯示器、音響等附件在內的計算機輸入、輸出設備。主要用于系統維護人員進行程序修改、邏輯編制和操作人員進行操作任務選擇、操作票打印等任務時，完成人機對話功能。

3　技術要點

3.1　系統軟件質量問題
/ \+ G3 g$ u7 }4 K　　a) 功能的完備性
, o+ w- {4 A7 x0 `8 t$ U　　系統軟件的功能既要能滿足正常使用狀態(典型操作)下的邏輯分析能力，而且，還應適應用戶在特殊狀態下(如特殊操作、應急操作)的邏輯分析能力。
　　b) 邏輯判斷的嚴密性
　　由于電力系統倒閘操作的復雜性，防誤閉鎖軟件的閉鎖邏輯關系也相應復雜化。例如，大部分產品雖然基本上可以實現對電氣“五防”作出邏輯判斷。但卻對“解網”、“環網”等的倒閘操作的邏輯正確判斷難以勝任，應該是該類產品技術升級的重要課題。
' e* }# g5 k. P+ H& |- C7 [: `- r　　另外，由于軟件本身及所運行的平面軟件的原因，可能出現某種“邏輯陷阱”(例如 WIN’95 就存在浮點運算的邏輯陷阱，據說 WIN’98 已解決此問題)，導致不可預測的邏輯判斷失誤，這方面要求開發者在軟件編制中充分注意。
3.2　防誤閉鎖系統的可靠性
　　包括二個要素：一是硬件的可能性；另一個是軟件系統的可靠性。
　　a) 硬件的可靠性包括二個方面：一是使用性能的可靠性，常見的問題是硬件的抗機械疲勞能力，抗電氣絕緣老化能力，抗電化學腐蝕能力不夠；二是硬件的結構設計的可靠性。例如，過去曾發生過“走空程序”的問題，就是因為硬件的結構設計不夠周密，而造成的操作步驟跳空，這種現象是非常危險的，是電力系統幾十年來發生誤操作的原因之一。
　　b) 軟件系統可靠性除了要考慮軟件編寫邏輯嚴密性外，另一個問題是當系統中的某一部分(某每一個文件)意外損壞時，整個系統能否正常運行，還需要在軟件編制時，設計一定的“冗余”部分，加強邏輯運算與分析過程中程序間的交叉支持能力。

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