胡 林，梅增榮，馬月姣

(華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)中防誤操作技術(shù)的優(yōu)化策略

胡 林，梅增榮，馬月姣

(華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

歸納分析了電力生產(chǎn)企業(yè)常見(jiàn)誤操作的類型和產(chǎn)生機(jī)制，在常規(guī)防誤操作管理手段的基礎(chǔ)上，完善現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，提出了條件閉鎖、操作驗(yàn)證碼、操作審核3種防誤操作技術(shù)措施。實(shí)踐應(yīng)用表明改進(jìn)措施效果顯著，減少了發(fā)電運(yùn)行人員的誤操作。該技術(shù)措施可以為水力發(fā)電以外的其他電力生產(chǎn)企業(yè)參考應(yīng)用。

誤操作；安全管理；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；電力生產(chǎn)企業(yè)

0 引言

目前，電力生產(chǎn)企業(yè)一般采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA)系統(tǒng)對(duì)電力生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。該系統(tǒng)不僅可以完成單個(gè)水電廠的監(jiān)視和控制，還可以完成流域梯級(jí)水電廠的集中監(jiān)視和控制，是運(yùn)行人員的主要操作平臺(tái)。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)分析和改進(jìn)，增加防止人員誤操作的技術(shù)措施，對(duì)避免運(yùn)行人員誤操作、提高發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程的安全性具有重要作用和意義。

1 誤操作分類

根據(jù)誤操作的產(chǎn)生機(jī)制，誤操作主要分為操作順序錯(cuò)誤、操作對(duì)象錯(cuò)誤和操作性質(zhì)錯(cuò)誤。

1.1 操作順序錯(cuò)誤

為了實(shí)現(xiàn)某一項(xiàng)操作目的，運(yùn)行人員往往需要進(jìn)行一系列多步操作。如，在改變線路運(yùn)行方式的倒閘操作中，運(yùn)行人員每開展一步操作后，都要根據(jù)設(shè)備反饋的狀態(tài)信息再進(jìn)行下一步操作；如果運(yùn)行人員沒(méi)有按照規(guī)定順序操作，將會(huì)導(dǎo)致帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)、發(fā)電機(jī)無(wú)冷卻水轉(zhuǎn)動(dòng)等嚴(yán)重后果。

在常規(guī)情況下，水電廠的監(jiān)控系統(tǒng)使用PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)對(duì)復(fù)雜操作流程進(jìn)行順序控制，運(yùn)行人員在啟動(dòng)順控流程后，PLC按照預(yù)先制定的邏輯或時(shí)間順序完成整個(gè)操作過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，運(yùn)行人員的主觀判斷被機(jī)器的邏輯判斷取代，有效避免了因操作順序錯(cuò)誤導(dǎo)致的人為誤操作。

1.2 操作對(duì)象錯(cuò)誤

操作對(duì)象錯(cuò)誤是指運(yùn)行人員在發(fā)送操作命令時(shí)，將命令發(fā)送給錯(cuò)誤的對(duì)象，如以下2起誤操作事件。

(1) 2008年，某水電廠運(yùn)行人員操作監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，準(zhǔn)備投入某臺(tái)停機(jī)備用機(jī)組的制動(dòng)閘，結(jié)果誤投入另一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組的制動(dòng)閘，導(dǎo)致該臺(tái)機(jī)組制動(dòng)閘嚴(yán)重磨損，產(chǎn)生的粉塵污染了機(jī)組的轉(zhuǎn)子及定子線圈。

(2) 2015年，某水電廠在進(jìn)行機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行人員按計(jì)劃方案操作監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)來(lái)斷開試驗(yàn)機(jī)組的出口斷路器，結(jié)果誤斷開另一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組的出口斷路器，使該機(jī)組由并網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為空載運(yùn)行，導(dǎo)致全廠負(fù)荷降低了100 MW。

1.3 操作性質(zhì)錯(cuò)誤

操作性質(zhì)錯(cuò)誤是指運(yùn)行人員在操作時(shí)，發(fā)送了錯(cuò)誤的操作命令；但因?qū)嶋H生產(chǎn)過(guò)程中，操作性質(zhì)錯(cuò)誤很少產(chǎn)生不良影響，所以未被有效統(tǒng)計(jì)，如以下2種情況。

(1) 錯(cuò)誤命令未生效。如，運(yùn)行人員對(duì)合閘狀態(tài)的電氣開關(guān)錯(cuò)誤地發(fā)出合閘命令。

(2) 錯(cuò)誤命令未產(chǎn)生不良后果。如，在機(jī)組啟動(dòng)操作中，運(yùn)行人員錯(cuò)誤發(fā)出空轉(zhuǎn)或空載命令，由于空轉(zhuǎn)態(tài)和空載態(tài)是機(jī)組從停機(jī)開至發(fā)電的必經(jīng)狀態(tài)，運(yùn)行人員只需繼續(xù)發(fā)出發(fā)電命令即可完成操作。

2 防誤操作技術(shù)措施

針對(duì)人員誤操作所帶來(lái)的各種安全問(wèn)題，對(duì)南京南瑞集團(tuán)公司IMC大型集控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)條件閉鎖、操作驗(yàn)證碼、操作審核3種防誤操作技術(shù)措施，在實(shí)際應(yīng)用中取得顯著效果。

2.1 條件閉鎖

條件閉鎖是針對(duì)可能危害人或設(shè)備的操作，在PLC程序中設(shè)置前提條件；當(dāng)PLC接收到操作命令時(shí)，對(duì)比設(shè)備當(dāng)前的綜合狀態(tài)與預(yù)先設(shè)置的前提條件；如果條件不滿足，則認(rèn)定為收到錯(cuò)誤的操作命令而不予執(zhí)行。如以下2種前提條件。

(1) 對(duì)于隔離開關(guān)的分閘、合閘操作，首先判斷隔離開關(guān)兩側(cè)的斷路器是否為分閘狀態(tài)；如果不是分閘狀態(tài)，則拒絕執(zhí)行操作，從而實(shí)現(xiàn)了電力倒閘操作“五防”中的“防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)”策略。

(2) 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)閘投入操作，首先判斷機(jī)組轉(zhuǎn)速是否低于15 %額定轉(zhuǎn)速，機(jī)端電壓是否低于20 %額定電壓，機(jī)組與開關(guān)站母線的電氣連接是否斷開(機(jī)組出口斷路器與邊斷路器均處于分閘狀態(tài))；如果以上條件有不滿足的，則認(rèn)為有磨損制動(dòng)閘的危險(xiǎn)而拒絕執(zhí)行制動(dòng)閘投入操作，從而有效避免制動(dòng)閘嚴(yán)重磨損的事故。

條件閉鎖的技術(shù)措施對(duì)避免因操作對(duì)象錯(cuò)誤和操作性質(zhì)錯(cuò)誤引起的誤操作有明顯效果。

2.2 操作驗(yàn)證碼

操作驗(yàn)證碼功能是指在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中為每個(gè)操作對(duì)象(機(jī)組、斷路器、隔離開關(guān)等)設(shè)置唯一的設(shè)備編碼，將此編碼作為驗(yàn)證碼，并在常規(guī)的操作過(guò)程中增加輸入、比對(duì)驗(yàn)證碼的步驟。將操作流程由常規(guī)的“選擇對(duì)象→下達(dá)操作命令”改進(jìn)為“選擇對(duì)象→輸入驗(yàn)證碼→監(jiān)控系統(tǒng)確認(rèn)操作驗(yàn)證碼與被選中對(duì)象吻合→下達(dá)操作命令”。因梯調(diào)集控中心的設(shè)備控制范圍涵蓋多個(gè)水電廠，所以其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中操作驗(yàn)證碼的設(shè)置與水電廠有所不同。以小灣水電廠為例，當(dāng)電廠操作5號(hào)機(jī)組時(shí)，只需輸入操作驗(yàn)證碼“5F”，以區(qū)別于其他機(jī)組；當(dāng)集控中心操作5號(hào)機(jī)組時(shí)，則需輸入操作驗(yàn)證碼“XW5F”，以區(qū)別于所轄各電廠的其他機(jī)組。

以下對(duì)加入操作驗(yàn)證碼的效果進(jìn)行分析。加入操作驗(yàn)證碼前后，運(yùn)行人員發(fā)生操作對(duì)象錯(cuò)誤的概率分別為：

由于PA與PB遠(yuǎn)小于100 %，且PC遠(yuǎn)小于PB，因此：

式中，PA——錯(cuò)誤選擇對(duì)象的概率；PB——錯(cuò)誤輸入驗(yàn)證碼的概率；PC——在錯(cuò)誤選擇對(duì)象的條件下，錯(cuò)誤輸入驗(yàn)證碼，并且2者吻合的概率；PD——加入操作驗(yàn)證碼前，發(fā)生操作對(duì)象錯(cuò)誤的概率；PE——加入操作驗(yàn)證碼后，發(fā)生操作對(duì)象錯(cuò)誤的概率。

根據(jù)以上公式可知，操作驗(yàn)證碼對(duì)于避免因操作對(duì)象錯(cuò)誤引起的誤操作有明顯效果。實(shí)踐證明，承擔(dān)了某公司所有水電廠的大部分操作職能的某集控中心，在使用本項(xiàng)技術(shù)措施后，截至目前，還未發(fā)生因操作對(duì)象錯(cuò)誤而導(dǎo)致的誤操作事件。

2.3 操作審核

操作審核是指在下發(fā)較為重要的操作命令(機(jī)組開機(jī)、停機(jī)等)時(shí)，增加操作申請(qǐng)和審核環(huán)節(jié)。當(dāng)運(yùn)行值班員進(jìn)行重要操作時(shí)，首先在值班員工作站進(jìn)行操作申請(qǐng)；然后值長(zhǎng)在值長(zhǎng)工作站審核操作對(duì)象和操作性質(zhì)均無(wú)錯(cuò)誤后，許可該項(xiàng)操作；最后再由值班員在值班員工作站根據(jù)操作許可碼執(zhí)行該項(xiàng)操作，具體流程如圖1所示。

DL/T 1009—2006《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程》規(guī)定：“在監(jiān)控系統(tǒng)中，重要的控制操作應(yīng)有復(fù)核檢查，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)”；GB 26860—2011《電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分》中也規(guī)定：“對(duì)于較為復(fù)雜和重要的操作項(xiàng)目，由2人共同完成，其中一人對(duì)設(shè)備較為熟悉者做監(jiān)護(hù)，另一人實(shí)施操作”。但在工作中往往存在不嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程、違章操作的情況，并且對(duì)于梯調(diào)集控中心而言，所轄水電廠往往較多。以某集控中心為例，運(yùn)行大廳共配置3個(gè)值班員工作站和1個(gè)值長(zhǎng)工作站，3個(gè)值班員工作站分別負(fù)責(zé)下轄5個(gè)水電廠的監(jiān)視控制工作以及其他4個(gè)水電廠的監(jiān)視工作，集控容量14.2 GW。相對(duì)于本地監(jiān)控方式，既節(jié)約人力成本，又降低管理難度。

圖1 操作審核流程

因此，重要操作項(xiàng)目的監(jiān)控系統(tǒng)操作審核時(shí)不但要加入申請(qǐng)、審核、執(zhí)行步驟，還要在技術(shù)上杜絕運(yùn)行值班人員違章操作的可能性，實(shí)現(xiàn)值長(zhǎng)工作站對(duì)所有值班員工作站的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，提高操作安全性。操作審核機(jī)制不但對(duì)避免因操作對(duì)象錯(cuò)誤和操作性質(zhì)錯(cuò)誤引起的誤操作有明顯的效果，而且推進(jìn)了安全管理制度的執(zhí)行，對(duì)矯正運(yùn)行人員的違章行為具有積極影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

歸納分析了電力生產(chǎn)過(guò)程中可能導(dǎo)致不安全事件的人員誤操作類型，介紹了在某集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并取得顯著效果的3種防誤操作技術(shù)措施，并分別闡述了其作用機(jī)制和效果。這些技術(shù)措施和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)也可以為水電廠以外的其他電力生產(chǎn)企業(yè)改進(jìn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供借鑒和參考。

1 時(shí) 硯．群體動(dòng)力學(xué)在安全管理中違章行為矯正的應(yīng)用[D]．北京：北京交通大學(xué)，2008.

2 馬京源，李 哲，何宏明，等．電氣誤操作事故人因因素分析與控制[J]．中國(guó)電力，2010，43(5)：72-76.

3 吳錦源，梁國(guó)坤．順序控制在變電站倒閘操作中的應(yīng)用[J]．南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3(3)：46-48.

4 隋 彬，佟振清，楊 劍．雅礱江流域水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012，36(6)：18-20.

5 胡 林，王海達(dá)，唐睿高，等．集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造探討[J]．水電廠自動(dòng)化，2014，35(4)：1-5.

6 王宇航．南瑞監(jiān)控系統(tǒng)在湖北洞坪電廠監(jiān)控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J]．水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2013，37(5)：39-43.

7 電力行業(yè)水電站自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．DL/T 1009—2006水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程[S]．北京：中國(guó)電力出版社，2006.

8 全國(guó)高壓電氣安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．GB 26860—2011電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

2016-08-06;

2016-09-23。

胡 林(1983-)，男，工程師，主要從事梯級(jí)調(diào)度、集控中心及水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)管理等，email：hulin.lcjgs@163.com。

梅增榮(1968-)，男，高級(jí)工程師，主要從事電力生產(chǎn)企業(yè)安全監(jiān)察管理工作。

馬月姣(1978-)，女，高級(jí)工程師，主要從事梯級(jí)調(diào)度、集控中心及水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)管理等工作。