摘要：安全是電力行業(yè)一個(gè)永恒的話題，“安全生產(chǎn)，預(yù)防為主”說明了安全生產(chǎn)，預(yù)防是關(guān)鍵。結(jié)合天廣三回天生橋500kV交流場(chǎng)五防專家系統(tǒng)投入生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行，文章闡述了該五防專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其功能，系統(tǒng)地分析了該系統(tǒng)的五防機(jī)理，以及在生產(chǎn)運(yùn)行維護(hù)方面的典型實(shí)例。

關(guān)鍵詞：天廣三回，五防，專家系統(tǒng)，機(jī)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(chǎng)，途經(jīng)百色、南寧、玉林，通過茂名站接入廣東電網(wǎng)，于2002年6月25日全線竣工投產(chǎn)，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(yīng)緊張的局面。天廣三回天生橋500kV交流場(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱500kV交流場(chǎng)）是在天廣直流送端天生橋換流站內(nèi)擴(kuò)建，與天廣直流220kV交流場(chǎng)通過一組750MVA聯(lián)絡(luò)變相連，天廣三回的建成，有力地改善了南方交、直流并聯(lián)系統(tǒng)的主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，但由于與天廣直流的電氣聯(lián)系非常緊密，因此天廣三回運(yùn)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(yùn)行。曾在羅馬線降壓運(yùn)行期間，因羅馬線近區(qū)（保護(hù)測(cè)距0.9km）故障導(dǎo)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(dǎo)致天廣直流閉鎖，甚至整個(gè)南方電網(wǎng)解列的嚴(yán)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(gè)站內(nèi)，但其監(jiān)控系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，該監(jiān)控系統(tǒng)配置了一臺(tái)獨(dú)立的五防專家系統(tǒng)工作站（如圖1），集微機(jī)五防和操作票專家系統(tǒng)于一體，因此對(duì)五防專家系統(tǒng)的深入



圖1 天生橋換流站500kV交流場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

分析、研究，不僅有利于本站運(yùn)行維護(hù)人員使用和維護(hù)該系統(tǒng)，避免誤操作事故發(fā)生，而且對(duì)天廣三回乃至整個(gè)南方電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(guó)西門子公司原裝進(jìn)口設(shè)備，為了減少對(duì)西門子公司技術(shù)上的依賴，天生橋500kV交流部分?jǐn)U建工程沒有采用西門子公司預(yù)留的設(shè)計(jì)方案，配備了一套完整且相對(duì)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，與直流場(chǎng)和220kV交流部分監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，采用雙冗余以太網(wǎng)配置，分為站控層和間隔層（見圖1），站控層設(shè)備布置在主控室，包括操作員工作站（2臺(tái)）、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(shè)備布置在現(xiàn)場(chǎng)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(shè)備均采用GPS對(duì)時(shí)。五防專家系統(tǒng)工作站掛接在雙冗余以太網(wǎng)上，設(shè)備由珠海優(yōu)特公司提供，配置為：商用工控機(jī)/20G硬盤/256M內(nèi)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(jī)械編碼鎖。該系統(tǒng)是根據(jù)電氣誤操作事故的原則設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)與監(jiān)控系統(tǒng)通訊，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)和電力系統(tǒng)對(duì)倒閘操作的“五防”要求，按照其五防規(guī)則進(jìn)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(jìn)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(dāng)操作員所操作的設(shè)備被五防系統(tǒng)判斷為不符合電力系統(tǒng)“五防”要求時(shí)，本次操作即被取消。如果操作員工作站故障或監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通訊異常時(shí)，操作員可以將傳輸有正確操作票的電腦鑰匙拿到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、地刀等進(jìn)行倒閘操作。

3、 五防機(jī)理

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

1）誤分合斷路器；

2）帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)；

3）帶地刀（接地線）合隔離開關(guān)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(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電力五防也由最初的一把鑰匙開一把鎖的機(jī)械掛鎖，發(fā)展到現(xiàn)在的微機(jī)五防。微機(jī)五防以其智能性，操作靈活方便，能達(dá)到防止倒閘操作五種誤操作事故發(fā)生的目的[2]。

目前國(guó)內(nèi)防誤操作裝置根據(jù)動(dòng)作原理大致可分為機(jī)械型、電氣型、電腦型三大類。

1）機(jī)械型：可分為直接式和間接式。

直接式有：鋼絲彈簧輪軸傳動(dòng)閉鎖，機(jī)械連桿傳動(dòng)閉鎖。

間接式有：鑰匙盒閉鎖,電控鑰匙盒閉鎖,簡(jiǎn)易接地樁,機(jī)械程序鎖，紅綠翻牌等。

2）電氣型：電氣報(bào)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(jī)型五防系統(tǒng)兩類。

天生橋站500kV交流場(chǎng)所采用的UT-2000IV型裝置屬于微機(jī)型五防系統(tǒng)，下面對(duì)該裝置如何實(shí)現(xiàn)其五防功能作詳細(xì)分析。

UT-2000IV型軟件系統(tǒng)中已經(jīng)輸入了500kV交流場(chǎng)的電氣一次主接線圖和每一個(gè)設(shè)備的操作規(guī)則，該系統(tǒng)通過冗余LAN網(wǎng)與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，獲得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行人員在工作站上對(duì)任何一個(gè)設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，五防系統(tǒng)就根據(jù)預(yù)先編寫好的規(guī)則對(duì)每一項(xiàng)操作進(jìn)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(dá)到了防誤的目的。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中，經(jīng)常遇到監(jiān)控系統(tǒng)故障或是某一項(xiàng)操作進(jìn)行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題而導(dǎo)致操作無(wú)法在運(yùn)行人員工作站上完成，這時(shí)就需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，怎樣實(shí)現(xiàn)防誤功能，下面將分別進(jìn)行分析。

3.1對(duì)斷路器的閉鎖：

DNBS-2型電編碼鎖在電氣相當(dāng)于一個(gè)常開接點(diǎn)，它被串接到斷路器手動(dòng)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(xiàn)地控制柜上，每一把鎖的編碼都是唯一的，操作員要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的每一個(gè)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(nèi)，電腦鑰匙判斷該斷路器為要操作的正確設(shè)備就將編碼鎖的兩個(gè)接點(diǎn)接通，操作員即可對(duì)該斷路器進(jìn)行手動(dòng)操作，操作完畢，電腦鑰匙被操作員拔出，該編碼鎖又恢復(fù)其常開接點(diǎn)狀態(tài)。由于電編碼鎖是串在手動(dòng)操作回路中，所以對(duì)原有的重合閘和斷路器保護(hù)沒有任何影響。

3.2對(duì)隔離開關(guān)、地刀的閉鎖：

本站500kV交流場(chǎng)的隔離開關(guān)和地刀均使用相同的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可以分相操作，也可以三相聯(lián)動(dòng)，五防實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)和地刀的閉鎖方法一樣，即在隔離開關(guān)和地刀的就地控制箱上裝設(shè)DNBS-3型機(jī)械編碼鎖，每一個(gè)操作機(jī)構(gòu)的鎖的編碼是唯一的，操作員的電腦鑰匙通過探頭檢測(cè)操作的對(duì)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(shí)，才允許開鎖。如果走錯(cuò)間隔，電腦鑰匙不能開鎖，并發(fā)出警告聲提示操作員，達(dá)到了閉鎖的目的。

3.3對(duì)網(wǎng)門、臨時(shí)接地線的閉鎖：

網(wǎng)門的閉鎖是通過在門上加裝DNBS-3型機(jī)械編碼鎖，臨時(shí)接地線的閉鎖是將接地線固定在一個(gè)特殊的接地樁上，在接地樁上加裝DNBS-3型機(jī)械編碼鎖，將可以進(jìn)入網(wǎng)門和裝設(shè)、拆除接地線的判斷條件輸入五防系統(tǒng)，開鎖時(shí)，將輸入了正確網(wǎng)門、臨時(shí)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(cè)操作的對(duì)象是否正確，當(dāng)電腦鑰匙上存貯的編碼和所本身的編碼一致時(shí)，允許開鎖。由于本站500kV交流場(chǎng)的低壓電抗器采用的是玻璃鋼絕緣支柱，低抗運(yùn)行時(shí)無(wú)須用網(wǎng)門隔離，所以該項(xiàng)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(shí)現(xiàn)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(diào)用預(yù)存票、典型票）→進(jìn)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(xiàn)場(chǎng)操作）→通過電腦鑰匙回傳設(shè)備狀態(tài)（因電腦鑰匙故障無(wú)法回傳時(shí)，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(shí)現(xiàn)五防功能的關(guān)鍵，其次，操作票專家系統(tǒng)是操作員與該系統(tǒng)的人機(jī)接口（HMI），是否符合操作員的操作習(xí)慣也是一個(gè)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(diào)用預(yù)存票，調(diào)用典型票。操作員可以根據(jù)自己的習(xí)慣、愛好選擇其中一種適合自己習(xí)慣的開票方式，實(shí)現(xiàn)同樣的開票功能。系統(tǒng)采用開放式設(shè)計(jì)，給操作員使用帶來了很大方便，用戶可以自定義設(shè)備編號(hào)、修改開票術(shù)語(yǔ)、自定義操作票樣式、對(duì)歸檔數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、修改設(shè)備的閉鎖條件和修改一次主接線圖，給系統(tǒng)的擴(kuò)展帶來方便。安全可靠的用戶管理模式：可以根據(jù)不同操作、維護(hù)人員的需要，給不同的用戶定義不同的權(quán)限，權(quán)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(yīng)用實(shí)例

由于場(chǎng)地限制，天生橋500kV交流場(chǎng)最終采用國(guó)內(nèi)少見的四角形接線，如圖4所示。羅馬線連接云南電網(wǎng)，天馬線與天生橋二級(jí)電站相連，馬百線是天廣三回的天生橋到百色段，通過1#聯(lián)變與天廣直流的220kV交流場(chǎng)相連。由四角形接線的脆弱性可知：當(dāng)某一條線路停運(yùn)后，只要是與之對(duì)角的開關(guān)異常跳閘，就將導(dǎo)致整個(gè)500kV交流場(chǎng)解體；一臺(tái)開關(guān)處于檢修狀態(tài)，與之相對(duì)的開關(guān)異常將導(dǎo)致兩臺(tái)開關(guān)之間的出線被迫停運(yùn)。因此一旦發(fā)生誤操作，所造成的后果將不堪設(shè)想，甚至有可能波及到天廣直流的220kV交流場(chǎng)，五防專家系統(tǒng)在500kV交流場(chǎng)的安全可靠運(yùn)行中具有及其重要的作用，下面就投運(yùn)以來的幾個(gè)具體實(shí)例進(jìn)行分析說明。



圖4 天生橋500kV交流場(chǎng)四角形主接線

5.1 20816隔離開關(guān)聯(lián)鎖：

2002年04月25日，交流場(chǎng)啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，按照試驗(yàn)要求從220kV中壓側(cè)對(duì)1#聯(lián)變（750MVA）進(jìn)行充電，由于涌流較大，導(dǎo)致220kV側(cè)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(lián)鎖邏輯實(shí)現(xiàn)了防止聯(lián)變從中壓側(cè)充電。修改后的20816隔離開關(guān)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(lián)變高壓側(cè)PT有電壓。這個(gè)條件嚴(yán)格地限制了1#聯(lián)變只能從高壓側(cè)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(shí)現(xiàn)方法比用硬接簡(jiǎn)單可靠。

5.2 馬百線高抗投切邏輯：

帶有高抗的500kV線路，啟動(dòng)時(shí)必須將高抗接入，運(yùn)行