變電站防誤關(guān)閉裝置的應(yīng)用

變電站防誤關(guān)閉裝置的應(yīng)用

0防誤封閉及相關(guān)組織管理手段在能源生產(chǎn)中，電氣錯(cuò)誤操作錯(cuò)誤是能源系統(tǒng)頻繁發(fā)生的事故之一，它可能會(huì)造成設(shè)備故障、大面積停電和人身傷害等嚴(yán)重事故。為了確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,避免各類誤操作事故的發(fā)生,必須實(shí)施防誤閉鎖及相關(guān)組織管理手段。從誤操作的過程來看,認(rèn)為誤操作由三部分組成,即運(yùn)行值班人員、檢修人員及其它人員的誤操作,還有因操作二次回路絕緣損壞造成的惡性事故。目前主要應(yīng)用的各種閉鎖方案是:機(jī)械閉鎖、電氣回路閉鎖、微機(jī)五防閉鎖和間隔層防誤閉鎖。1預(yù)防錯(cuò)誤和關(guān)閉的原則和主要內(nèi)容1.1防誤裝置的設(shè)計(jì)原則和運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)歷來十分重視系統(tǒng)的安全運(yùn)行,但是每年總會(huì)發(fā)生因電氣誤操作而導(dǎo)致的各類事故,造成了不必要的損失。為了有效防止運(yùn)行電氣設(shè)備誤操作引發(fā)的人身和重大設(shè)備事故,我國早在1990年就提出了電氣設(shè)備“五防”的要求,并以法規(guī)的形式規(guī)定了防誤裝置的管理、運(yùn)行、設(shè)計(jì)和使用原則。按照規(guī)定,防誤裝置的設(shè)計(jì)原則是:凡有可能引起誤操作的高壓電氣設(shè)備,均應(yīng)裝設(shè)防誤裝置和相應(yīng)的電氣閉鎖回路。國家電力公司2000年發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的第二章“防止電氣誤操作事故”第2.5條明確規(guī)定:采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí),遠(yuǎn)方、就地操作,均應(yīng)具備防誤閉鎖功能。1.2帶接地線下合濾波器防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān);帶電掛(合)地線(接地刀閘);防止帶接地線(接地刀閘)合斷路器(隔離開關(guān));防止誤入帶電間隔;防止誤分、合斷路器。用技術(shù)措施防止以上五種惡性誤操作,通常簡稱“五防”。2目前，主要應(yīng)用的封閉分析2.1機(jī)械關(guān)閉對于成套的高壓開關(guān)設(shè)備應(yīng)優(yōu)先采用機(jī)械閉鎖,對于敞開式設(shè)計(jì)的變電站,機(jī)械閉鎖僅限于刀閘與接地刀閘之間的閉鎖,其可靠性一般較高。2.2電氣鎖鎖不能安裝二次電纜鐵路保護(hù)電電氣防誤閉鎖是建立在二次操作回路上的一種防誤功能。一般通過在操作回路上串入斷路器和刀閘的輔助觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。理論上電氣聯(lián)鎖邏輯比較可靠,但是實(shí)際使用中存在很多嚴(yán)重的問題,如下:1)斷路器、刀閘等設(shè)備提供的輔助觸點(diǎn)有限且不同電壓等級(jí)間的聯(lián)系很不方便,相關(guān)閉鎖回路設(shè)計(jì)出現(xiàn)多余閉鎖或者閉鎖不到的情況。2)電氣防誤閉鎖的實(shí)現(xiàn)需要接入大量二次電纜,接線方式較為復(fù)雜,運(yùn)行維護(hù)較為困難,且運(yùn)行中存在開關(guān)輔助觸點(diǎn)工作不可靠的問題。3)電氣閉鎖防誤功能隨二次接線而定,不易增加和修改。4)電氣閉鎖只能防止斷路器、刀閘和接地刀閘的誤操作,對誤入帶電間隔,接地線的掛接(拆除)等則無能為力,不能實(shí)現(xiàn)完整的五防功能。2.3防鎖的實(shí)現(xiàn)微機(jī)五防是一種采用計(jì)算機(jī)技術(shù),用于高壓開關(guān)設(shè)備防止電氣誤操作的裝置。通常主要由主機(jī)、模擬屏、電腦鑰匙、機(jī)械編碼鎖和電氣編碼鎖等功能元件組成。依靠閉鎖邏輯和現(xiàn)場鎖具實(shí)現(xiàn)對斷路器、刀閘、接地刀閘、地線、遮攔、網(wǎng)門或開關(guān)柜門的閉鎖。微機(jī)五防閉鎖可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況編寫相應(yīng)的“五防”程序,可以實(shí)現(xiàn)較為完整的“五防”功能。目前微機(jī)五防存在的問題及其解決方法如下:2.3.1板的誤投、誤切保護(hù)壓板投切、分合直流操作電源、PT二次并列等二次操作無法進(jìn)行防誤操作邏輯判斷,無法閉鎖二次壓板的誤投、誤切;二次電源開關(guān)的誤分、誤合。解決方法:可以在直流電源、保護(hù)壓板、開關(guān)位置等原來屬于空操作但需要控制的地方做一些編碼鎖,這些編碼鎖不參與操作邏輯規(guī)則,但不可以跳過,需要在編碼鎖上對位后才可以執(zhí)行下一項(xiàng),在對位的同時(shí),設(shè)計(jì)上還可以讓電腦鑰匙發(fā)出語音提示,表示操作的正確性。2.3.2旁路刀閘操作判斷邏輯沖突的情況例如正常情況下要分合旁路刀閘時(shí),必須先將旁母開關(guān)斷開;如果再合上一把旁路刀閘,進(jìn)行等電位操作,此時(shí)的旁母開關(guān)必須再合位。這兩種情況下,對旁路刀閘的操作判斷邏輯是沖突的。再例如,雙母線分段帶旁路的主接線情況下,當(dāng)要斷開母分刀閘時(shí),必須其中一段母線上所有的開關(guān)在分位才可以斷;而如果此時(shí)旁母開關(guān)做母聯(lián)開關(guān)合環(huán)運(yùn)行也是可以操作母分刀閘的。這兩種情況下,對母分刀閘的操作判斷邏輯也是沖突的。解決方法:可以將一個(gè)開關(guān)做成兩種判斷邏輯,相當(dāng)于保護(hù)不同的定值區(qū)域,有運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行方式的變化來切換判斷邏輯。2.3.3緊急解鎖嘴唇。根據(jù)一般不在實(shí)際操作中,規(guī)定運(yùn)行人員在操作后應(yīng)檢查設(shè)備的操作是否到位,一些運(yùn)行時(shí)間較長的設(shè)備常會(huì)出現(xiàn)一次操作不到位的現(xiàn)象,需要重新操作使設(shè)備到位。微機(jī)防誤的電腦鑰匙一般采用前一項(xiàng)操作完成后即指向下一項(xiàng)操作的方式,不能重復(fù)前一項(xiàng)操作內(nèi)容,否則視為誤操作。在正常情況下,這種方式給操作人員帶來了方便,但對設(shè)備的重復(fù)操作,帶來了較大困難。大多數(shù)情況下只能利用緊急解鎖鑰匙來進(jìn)行設(shè)備的重復(fù)操作。解決方法:在微機(jī)防誤裝置上增加“允許設(shè)備重復(fù)操作”功能。當(dāng)提示操作與實(shí)際操作不符時(shí),如判別當(dāng)前被操作設(shè)備為已執(zhí)行過的前一項(xiàng)操作項(xiàng)時(shí),則給出提示信息,指出當(dāng)前設(shè)備的操作已經(jīng)被執(zhí)行,以便操作人員確定是否需要進(jìn)行設(shè)備的重新操作,“是”則將指示指向前一項(xiàng)操作項(xiàng)以便對其進(jìn)行重新操作。在重新操作條件下,設(shè)備或多或少存在一定的問題,在操作完成后,不立即指向下一項(xiàng)操作,而是由操作人員通過人機(jī)對話的方式確認(rèn)此項(xiàng)操作確已完成,才可以將設(shè)備閉鎖,并提示下一項(xiàng)操作的內(nèi)容,以便操作人員對該設(shè)備進(jìn)行多次重復(fù)操作,直到此設(shè)備操作到位為止。2.3.4操作任務(wù)的創(chuàng)建例如某無人值守變電站的主變停電操作,其高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)的倒閘操作可以同時(shí)進(jìn)行。但是五防主機(jī)一次只能給出一個(gè)操作任務(wù),電腦鑰匙也只能存儲(chǔ)一個(gè)操作任務(wù),只能完成一個(gè)任務(wù)后再輸入新的任務(wù),不能發(fā)揮幾個(gè)操作組同時(shí)操作以縮短操作時(shí)間的優(yōu)勢。解決方法:需要廠家修改自己的軟件系統(tǒng),使多個(gè)互不相干的操作任務(wù)可以同時(shí)下達(dá)到電腦鑰匙,同時(shí)需要增加電腦鑰匙的數(shù)量以配合多個(gè)操作組進(jìn)行多個(gè)獨(dú)立的操作項(xiàng)目。2.3.5帶掛接地線上編碼鎖的原因運(yùn)行人員操作時(shí)要做到三核對,即核對設(shè)備名稱、編號(hào)和位置,而微機(jī)五防模擬盤上只有接地點(diǎn)、接地線,卻沒有地線編號(hào)。地線上沒有編碼鎖,電腦鑰匙中也沒有地線編碼鎖編號(hào),更不存在電腦鑰匙與地線編碼鎖對應(yīng)位置的開、閉鎖操作。因此,不能確保防止帶電掛接地線的誤操作。解決方法:需要廠家修改軟件系統(tǒng),在邏輯判斷中加入對地線編號(hào)的識(shí)別,同時(shí)在地線上增加五防編碼鎖,使地線的裝拆嚴(yán)格納入五防的管理范圍。2.3.6未取得設(shè)備變位信息的情況例如手持電腦鑰匙操作期間,因設(shè)備自動(dòng)保護(hù)、遠(yuǎn)方操作等原因致使相關(guān)設(shè)備狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),由于電腦鑰匙無法及時(shí)獲得設(shè)備變位信息,故仍會(huì)繼續(xù)允許進(jìn)行設(shè)備操作,從而不能有效防止誤操作事故的發(fā)生。解決方法:需要引入間隔層防誤閉鎖以解決微機(jī)五防非在線性的缺點(diǎn)。3聯(lián)鎖裝置間通信聯(lián)鎖目前在實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化的變電站中,大都沒有在間隔層得空裝置中配置任何五防閉鎖功能。在變電站集控中心或調(diào)度遠(yuǎn)方操作變電站的斷路器和電動(dòng)刀閘時(shí),如果遠(yuǎn)方操作員站沒有五防閉鎖功能,將很容易引起誤操作。此外站控層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中開關(guān)、刀閘等操作機(jī)構(gòu)的位置信號(hào)從實(shí)際傳到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫,需要經(jīng)歷多個(gè)通信環(huán)節(jié)的影響,很難始終保持較高的實(shí)時(shí)性。在間隔層測控裝置中實(shí)現(xiàn)防誤操作最突出的特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性,在間隔層再加一層防護(hù)措施將更安全可靠。間隔層防誤閉鎖分為間隔內(nèi)閉鎖和間隔間聯(lián)鎖,間隔內(nèi)閉鎖因?yàn)閷?shí)時(shí)庫就在裝置本地而變得相當(dāng)簡單,間隔間聯(lián)鎖的信息一部分來源于裝置本地,另一部分源于聯(lián)鎖裝置。保證聯(lián)鎖裝置信息的實(shí)時(shí)性,是間隔層防誤閉鎖的重點(diǎn)。間隔層裝置間相互通信獲取聯(lián)鎖實(shí)時(shí)信息,這是系統(tǒng)對間隔層測控裝置提出的全新要求。顯然通信在間隔層防誤中扮演極其重要的角色,所以間隔層的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是高速以太網(wǎng),測控裝置應(yīng)該作為獨(dú)立的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)接入以太網(wǎng)。裝置聯(lián)鎖信息的獲得方法有兩種,一種是定時(shí)巡檢,另一種是實(shí)時(shí)查詢。定時(shí)巡檢實(shí)現(xiàn)起來比較容易,但是為了保證實(shí)時(shí)性,巡檢周期不能太長,這就增加了現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。實(shí)時(shí)查詢是在遙控選擇命令到達(dá)后啟動(dòng)聯(lián)鎖通信,所面臨的問題是能否及時(shí)發(fā)送遙控返校信息。也可以采用兩者相結(jié)合的方法,即巡檢+實(shí)時(shí)查詢。網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)測控裝置定時(shí)向其它測控裝置廣播本間隔的位置信號(hào),時(shí)間間隔可以是十幾分鐘或幾十分鐘。當(dāng)遙控命令到達(dá)后,測控裝置啟動(dòng)聯(lián)鎖,在上一次廣播到現(xiàn)在發(fā)生過位置變位的聯(lián)鎖間隔需要建立通信以獲得最新的位置信息,其它未發(fā)生變位的測控間隔只需給出一個(gè)未發(fā)生變位的確認(rèn)即可。這樣可以大大減少聯(lián)鎖信息獲得所需要的時(shí)間。此外,也可以通過建立聯(lián)鎖專用的通信網(wǎng)絡(luò)來減少聯(lián)鎖通信給網(wǎng)絡(luò)帶來的高負(fù)荷,同時(shí)也減少了聯(lián)鎖通信息獲得所需要的通信時(shí)間。間隔層聯(lián)鎖存在的問題主要是變電站投運(yùn)后,在變電站擴(kuò)建、測控單元軟件升級(jí)、測控單元異常處理后,受現(xiàn)場運(yùn)行條件的限制,難以對測控單元的閉鎖關(guān)系進(jìn)行完整的驗(yàn)收。這一方面需要在變電站基建過程中進(jìn)行詳盡的驗(yàn)收,確保閉鎖邏輯的重要性;另一方面,可以考慮解決間隔層的閉鎖邏輯驗(yàn)收問題,比如在測控單元間隔層增加一臺(tái)可以進(jìn)行模擬操作的工控機(jī),專門用于校驗(yàn)間隔層閉鎖邏輯的正確性。4實(shí)現(xiàn)了整體的鎖邏輯在實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化的變電站,全站共應(yīng)設(shè)計(jì)四層防誤閉鎖,根據(jù)操作方式不同,產(chǎn)生效力的閉鎖方法不同,它們分別是:站控層微機(jī)五防邏輯閉鎖,間隔層測控裝置邏輯閉鎖,本間隔不完全電氣閉鎖和刀閘與地刀的機(jī)械閉鎖。操作時(shí)站控層軟件對庫內(nèi)實(shí)時(shí)遙信信息進(jìn)行邏輯計(jì)算,當(dāng)滿足五防條件時(shí),相應(yīng)的遙控命令才能下達(dá),否則,將拒絕下達(dá)命令并彈出不滿足五防條件的信息,它所實(shí)現(xiàn)的閉鎖邏輯是完整、獨(dú)立的。類似的,操作時(shí)間隔層測控單元對采集的遙信信息也進(jìn)行邏輯計(jì)算,當(dāng)五防條件滿足時(shí),其控制的閉鎖觸點(diǎn)閉合,操作才可以進(jìn)行。當(dāng)閉鎖條件中涉及其它測控單元的信息時(shí),測控裝置間相互通