微機防誤閉鎖誕生已經(jīng)20多年了，作為一種較早在變電站使用的微機技術，經(jīng)過了幾代技術的發(fā)展變遷，成為成熟又實用化的一個技術分支。信息技術、控制技術、計算機技術的發(fā)展，為此提供了保證，特別是這些技術應用于電力系統(tǒng)，在微機保護如日中天般已經(jīng)得到推廣的同時，微機防誤閉鎖技術同樣處于不斷的發(fā)展中。

任何技術發(fā)展都是循序漸進的，微機防誤閉鎖技術發(fā)展也是多項技術交織在一起成長的，所以本文以產(chǎn)品中的關鍵技術為主線加以闡述，對目前正在使用的技術及未來的走向做一個拋磚引玉的探討。

1、 微機防誤閉鎖的發(fā)展歷史

第一代微機防誤裝置的突破在于：1)首次把嵌入式控制技術應用到電力系統(tǒng)防止誤操作上;2)首次抽象出防誤閉鎖操作規(guī)則的數(shù)學模型，創(chuàng)立了至今仍然應用的AEMO規(guī)則邏輯表達式;3)獨創(chuàng)性的使用鑰匙、鎖具編碼識別技術，針對幾乎沒法使用的室外鎖具推出了一種非常簡單的但非?？煽康膾戽i;4)現(xiàn)場設備狀態(tài)采用記憶對位，避免了放置大量電纜，降低了對防誤主機性能和容量的限制。

模擬屏主機采用8位單片機，集中對屏面設備采樣，屏上各項提示采用數(shù)碼顯示，電腦鑰匙也采用8位單片機，人機界面采用數(shù)碼顯示，防誤閉鎖操作規(guī)則編寫靈活，能夠適應變電站復雜的操作順序。由于變電站是常規(guī)的操作屏、常規(guī)保護裝置，微機閉鎖系統(tǒng)，首次突破性的提出“模擬屏+電腦鑰匙+掛鎖”方案，從可靠性、操作規(guī)則靈活性上，解決了長期困擾電力系統(tǒng)的誤操作難題。從此電力系統(tǒng)防誤操作告別了機械閉鎖、電磁閉鎖，進入微機閉鎖時代。

但是使用過程中仍然不方便，人機交互不直觀、電腦鑰匙體積較大，設備變位得不到立即反映，不利于操作人員使用等缺陷變成突出的難題。

微機技術的發(fā)展，特別是分布式控制技術的發(fā)展，防誤閉鎖系統(tǒng)進入了第二個發(fā)展階段，此階段主要技術集中在：

1) 分布式處理技術：模擬屏體內(nèi)發(fā)展出簡單的網(wǎng)絡，對各個屏內(nèi)元件的位置采集和控制采用分布在屏內(nèi)的I/O板卡完成，這樣可以提高可靠性;

2) 人機界面：采用大屏幕VFD漢字顯示技術，電腦鑰匙實現(xiàn)了雙行漢字界面，電腦鑰匙體積明顯的縮小和便于攜帶;

3) 電氣閉鎖技術：通過開關閉鎖繼電器，實現(xiàn)了斷路器的電氣閉鎖;

4) 實時采集技術：斷路器設備的位置能夠及時采集回來，實時對位，

5) 實用化技術：本階段最重要的是一系列技術的實用化。

從此微機閉鎖技術走向成熟，市場也逐步形成，用戶開始認識到各種閉鎖裝置中，微機防誤閉鎖裝置才是真正出路，微機防誤閉鎖設備在變電站設備中，作為一個細分市場的地位得以確立。在發(fā)現(xiàn)有利可圖情況下，一些廠家紛紛模仿，成就了一批微機閉鎖生產(chǎn)廠家，奠定了微機防誤市場堅實基礎。

第一代變電站自動化設備，主要集中在使用RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和當?shù)乇O(jiān)控，這時發(fā)展起來的第二代微機防誤裝置完全能夠滿足要求，但是，隨著變電站自動化技術的發(fā)展，微機保護、測控裝置迅速采用，無人值班變電站、集控站在5年左右的時間迅速推廣，原來看得著摸得著的設備，一下子被一個又一個黑匣子代替，變電站日常運行中關鍵數(shù)據(jù)被爆炸式的數(shù)據(jù)量所淹沒，變電站運行值班人員不得不面對一系列形形色色設備，特別是變電站監(jiān)視、操作界面，有的主張在當?shù)匚C，有的主張在保護監(jiān)控屏上設備小顯示器，運行人員和設備的交互被強制性的剝奪了?，F(xiàn)場看不到、柜體上不全面，微機上不可靠，運行操作更加復雜化了，運行管理模式一時間無法適應，如何讓運行人員從海量般繁瑣的數(shù)據(jù)中找到關鍵數(shù)據(jù)，從分散的各個設備界面上找到故障設備，如何簡化運行步驟、降低運行人員的工作負擔，微機防誤裝置作為變電站運行安全的核心裝置，面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。由此發(fā)展一種從復雜技術中解放人員的運行操作界面成為緊迫的需求――變電站綜合操作系統(tǒng)應運而生。

在英特爾摩爾定律的天才預見下，CPU飛速發(fā)展，大容量高性能CPU為解決微機防誤閉鎖遇到的問題提供了基礎。降低運行負擔又能夠適應變電站自動化的發(fā)展的“綜合操作屏”誕生了。本階段由于發(fā)展的迅猛，出現(xiàn)了分化，一部分原因是一些廠家技術儲備一時未跟上，一部分原因是，部分人員的指導思想是“為技術而技術”，應用為“技術”服務，人為“技術”服務。所以在當適合于變電站應用的“綜合操作屏”被用戶認可時，陷于純技術泥潭的分支也一直在蹣跚而行。

這個階段的技術主要體現(xiàn)在：

1)“三屏合一”綜合操作技術：由于微機監(jiān)控、保護的采用，“三屏合一”技術解決了老式控制屏不能滿足數(shù)字信息顯示障礙;微機保護、監(jiān)控裝置有的在控制室、有的在開關柜上，故障情況下，微機保護的大量信息很難讓運行人員立即定位故障，采用“三屏合一”技術解決了原來運行人員關心的故障信息反饋問題;由于防誤操作的模擬屏和運行操作的操作屏都需要一次系統(tǒng)接線圖，所以把模擬屏融入控制屏中，通過功能切換，既節(jié)省了空間，也使得“兩票三制”的安全管理流程獲得流暢的滿足。

2)RFID技術：由于部分變電站規(guī)模增加，特別是集控站投運，參與閉鎖的點數(shù)膨脹，原來的編碼資源不能滿足，而RFID技術是新近發(fā)展起來的用于取代過去條形碼智能數(shù)字標簽，不會重碼，識別技術成熟，應用到變電站防誤操作的鎖具上，堵塞了重碼安全漏洞，省去了維護和調試工作量;

3)電腦鑰匙功能增強：采用大屏幕顯示器，可以顯示一條完整的操作步驟，對二次項的操作提示更加完善;傳輸采用IrDA高速紅外傳輸口，具備GPRS遠程傳輸功能，大容量可充電鋰電池;現(xiàn)場操作錄音功能等等都得到支持。

4)屏體數(shù)字化元件技術：如觸摸微動燈頭、可靠的數(shù)字表頭。控制屏、信號屏、模擬屏合并必須有數(shù)字元件的支持，而這些元件的可靠性和豐富的功能，保證綜合操作屏作為工業(yè)級產(chǎn)品受到廣泛的用戶歡迎;

5)32位嵌入式CPU及分布式多機技術：由于上面提到的變電站自動化產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，在變電站層面上，要求有強大的主機處理性能，信息實時性也必須要滿足，所以要求數(shù)據(jù)分級處理，綜合操作屏內(nèi)分布有多級高速信息傳輸網(wǎng)絡，通過主機、分機的協(xié)調處理，提供了一套功能強大，又方便實用的變電站運行設備;

6)嵌入式網(wǎng)絡通信技術：由于變電站逐步走向數(shù)字化，各設備信息都采用通信方式傳輸?shù)骄C合操作屏，對各種標準及事實標準規(guī)約的支持，使得綜合操作屏適應不同接口的變電站自動化系統(tǒng)。

所以自1999年綜合操作屏推出以來，經(jīng)過2000多座變電站采用，特別是一些發(fā)達地區(qū)的使用，已經(jīng)發(fā)展成為一種變電站的首選配置的設備。

2、 微機防誤閉鎖當前問題及關鍵技術發(fā)展

人們的需求永遠得不到滿足，技術的發(fā)展也就永遠不會停滯。

在變電站自動化不斷推廣和集控站越來越多的情況下，以下問題就凸現(xiàn)出來：

1) 遙控設備越來越多，集控站的遙控又多從計算機遠方進行，這些遠方控制設備操作的安全如何保證是難題;

2) 無人值班后，集控站作為運行主體，而一次設備又都在變電站，集控站操作、就地操作、檢修操作防誤閉鎖實現(xiàn)方式是什么樣的?

3) 閉鎖數(shù)據(jù)越來越重要，無論整個變電站還是調度中心都無法回避如何獲得閉鎖數(shù)據(jù)的問題，比如盡管原來調度不關心臨時接地線，但是無人值班后臨時接地線的狀態(tài)就變得異常重要，而變電站監(jiān)控裝置、自動化系統(tǒng)是沒有這些數(shù)據(jù)的;

4) 操作點多了，變電站自動化系統(tǒng)的一個“遠方/就地”無法解決一個設備一種狀態(tài)下只能有一個操作點的問題，唯一操作權問題如何解決，對安全運行非常重要;

5) 在集控站出現(xiàn)后，調度值班員的調度變得復雜，如何避免聯(lián)絡線的誤操作命令、如何避免誤下調度令以防大面積停電事故，都繞不開一個完善的防止誤操作系統(tǒng)的支持。

面對這些問題，特別是從微機防誤閉鎖的實際發(fā)展路線看，顯然不是自動化技術能夠獨立解決的，微機防誤閉鎖技術應該和自動化技術有機的結合，但是微機防誤閉鎖技術遵循自己的獨立發(fā)展路線，是一門既有理論支持又必須能夠實用化的技術，如果說自動化設備把微機閉鎖技術溶解了，那么安全問題就會顯現(xiàn)出來，因為兩類技術側重點不同，解決的是電力系統(tǒng)遇到的不同問題。下面就這些技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢與大家探討：

2.1 遙控閉鎖：

遙控操作的設備必須有強制性的電氣回路的硬閉鎖：因為遙控點對有人值班和無人值班站都可能是多個地方，當?shù)睾笈_、集控站、保護測控屏上都可以操作，而任何一個操作點只能進行自己范圍內(nèi)的軟件邏輯判斷，羅馬帝國時流行一個說法：“擁有三個主人的奴隸就成為了自由人!”，一個一次設備如果能夠接受多個主機的控制，也就成為沒有閉鎖的設備了。由此可見必須在控制回路這一個必經(jīng)之路的出口處把好關，實現(xiàn)強制閉鎖，才能根本解決問題，遙控閉鎖技術是唯一的選擇。

2.2 集控站防誤閉鎖：

集控站沒有具體的可操作設備，設備信息來自于各受控站，集控值班員、操作隊、保護所工作人員，都有可能在一定條件下操作設備，可供選擇的方式有三種：

1) 在集控站集中放置一套防誤閉鎖設備，參與閉鎖的設備數(shù)據(jù)庫來源于集控站的監(jiān)控系統(tǒng)和閉鎖系統(tǒng)中心的記憶數(shù)據(jù)庫，結構簡單，但不利于現(xiàn)場手動設備狀態(tài)的及時刷新，也無法實現(xiàn)現(xiàn)場操作的閉鎖，基本上不是一個完善的方案;

2) 受控站和集控站通過聯(lián)網(wǎng)方式組成一套系統(tǒng)，目前功能完善，既能保證在現(xiàn)場操作的閉鎖，也能夠保證集控站的操作閉鎖，目前看是主流的方案，實施過程中如果要對集控站監(jiān)控系統(tǒng)進行閉鎖，需要監(jiān)控系統(tǒng)和閉鎖系統(tǒng)雙方通信完成信息傳送，需要一定程度編寫程序完成配合;

3) 完全以受控站設備為主，整個系統(tǒng)具有Web/Brower結構的特點，集控站通過網(wǎng)絡以瀏覽器的方式進行預演，但實際的閉鎖仍然需要通過受控站的防誤閉鎖主機完成，在加上上面提到的遙控閉鎖技術，還可以降低多廠家復雜交互數(shù)據(jù)傳輸，受控站具備完善的閉鎖系統(tǒng)，所以集控站的監(jiān)控系統(tǒng)可以不設置獨立的軟件防誤，此技術需要完善的電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡的支持，所有變電站、集控站必須有可靠的以太網(wǎng)基礎，這點在一些發(fā)達地區(qū)已經(jīng)獲得成功實施。

2.3 統(tǒng)一的變電站數(shù)據(jù)描述和信息編碼：

變電站自動化能夠獲得的信息不完整，特別是某些輔助節(jié)點的不可靠、一些設備(地線、網(wǎng)門)更是沒有任何途徑獲得，目前的監(jiān)控系統(tǒng)的做法是人為置位，但實際上大家并未嚴格去做，也很難確定在什么時間置位，位置準確度是無法相信的，而此部分數(shù)據(jù)對無人值班變電站，對集控站值班人員、操作隊安全操作又是非常關鍵的數(shù)據(jù)，所以從閉鎖系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)是必然的，但是目前這項工作我國還沒有規(guī)范可循，這可能是微機閉鎖和自動化有效結合、統(tǒng)一變電站信息的一個障礙，也許未來IEC61850 的推廣能夠解決此問題。

2.4 唯一操作權：

操作點多，造成閉鎖系統(tǒng)的復雜，為了能夠簡化系統(tǒng)，必須強制使用硬接點閉鎖，同時閉鎖系統(tǒng)必須有一個統(tǒng)一的指揮中心，也就是隨著無人值班和集控站的推廣，閉鎖系統(tǒng)不僅不該弱化，而且應該強化，個別地區(qū)可能為了在前期招投標及資金預算過程中省事，一咕腦的把工程劃分到自動化工程中，由自動化系統(tǒng)完成具有閉鎖的操作，但是實際上這是一種純粹的“想象要做正確事情，但不一定能夠做出正確的事情”的選擇，殊不知這樣為未來的運行和安全帶來了多大的后患，最終必然的結果是，投入運行一段時間后，必須再次投入資金和精力，再上一套完善的閉鎖系統(tǒng)。

2.5 調度自動化系統(tǒng)的防誤：

由于現(xiàn)在面臨的是集控站，不是獨立的單站，集控站人員管理的設備較多，自己都無法確定數(shù)據(jù)的百分百準確，調度更是無法從變電站獲得設備信息(如自動化系統(tǒng)無法采集到的檢修措施);在加上前面提到的自動化設備由于本身信息量龐大，調度值班員也面對龐大的信息，很容易出現(xiàn)誤下調度令的問題，除了要能夠把閉鎖數(shù)據(jù)納入統(tǒng)一的調度自動化系統(tǒng)中外，調度系統(tǒng)要能夠有一套措施保證調度命令的正確，所以在首先能夠獲取防誤閉鎖數(shù)據(jù)基礎上，利用EMS的拓撲分析技術，是調度防誤操作技術的一個趨勢。

2.6 多屏聯(lián)網(wǎng)技術：

在電廠網(wǎng)控系統(tǒng)、單元機組廠用電系統(tǒng)，一些用戶的大型變電站，一個站內(nèi)不同設備需要不同人員操作，這種場合多屏聯(lián)網(wǎng)技術是唯一可行的，這種技術的最大難點在復雜的數(shù)據(jù)交換，通信規(guī)約和功能配合必須嚴密完善，還要能夠靈活的適用于不同的用戶要求。

2.7 在線防誤閉鎖技術

最后需要關注的是目前出現(xiàn)的一種在線防誤閉鎖技術：就是除了斷路器實現(xiàn)強制的遙控閉鎖外，其他的手動設備的操作鎖具也都采用電氣控制(類似第一代技術中的電磁閉鎖)，但比第一代的鎖具更加完善，能夠采集鎖的狀態(tài)，也能夠間接采集設備的狀態(tài)，優(yōu)點是，閉鎖數(shù)據(jù)全部可以實時獲得，不必采用記憶對位，整個閉鎖系統(tǒng)就和微機監(jiān)控系統(tǒng)并行的成為一套實時系統(tǒng)了。但是現(xiàn)場需要大量鋪設電纜，另外鎖具長期使用的可靠性有待市場驗證，本技術如果能夠和電腦鑰匙優(yōu)勢結合在一起的化，可以獲得一定的改進。

3、 結束語

以上就微機閉鎖的發(fā)展進行了簡單的回顧，對最新的實施無人值班及集控站投運后遇到的問題進行了分析，對一些逃避前期設備選型矛盾而產(chǎn)生的弊端進行了提醒，目的是和用戶共同探討這一技術問題，為電力系統(tǒng)安全運行提供參考。

參考文獻：

[1] 國家電力公司.國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大發(fā)事故措施(試行)[M]，北京，中國電力出版社，2005.

[2] DL/T 687-1999.微機型防止電氣誤操作裝置通用技術條件 [S]，1999.

[3] 國家電力公司.變電站管理規(guī)范(試行)[M]，北京，中國電力出版社，2003.

[4] DL/T 5136-2001，火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)程[S]

[5] DL/T 5149-2001，220～500kV變電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計技術規(guī)程[S]

[6] DL/T 5226-2005，火力發(fā)電廠電力網(wǎng)絡計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計技術規(guī)定[S]

[7] 國家電力公司.防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定[M]，北京，中國電力出版社，2003.

[8] 國家電力公司.國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程(試行)[M]，北京，中國電力出版社，2005.

[9] 牛文渝，陳廷記.綜合自動化變電站建設中的問題[J].電氣時代，2005，8：88-89.

[10] 肖立，張瑜，劉音，等.集控站遙控操作時防誤閉鎖措施的實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2005，11：97-99.

作者簡介：衛(wèi)黨會(1966-)，男，山西陽城人，碩士研究生，主要從事電力系統(tǒng)自動化及安全防誤操作閉鎖方向的研究工作。