變電所防誤閉鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)探討

饒紹洲

國(guó)電江西豐城發(fā)電有限公司檢修部，江西 豐城 331100

0 引言

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是以微機(jī)保護(hù)技術(shù)為核心，利用多臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，改變常規(guī)的繼電保護(hù)裝置不能與外界通信的缺陷[1，2]。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，不僅可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，而且可以方便地監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作。本文主要對(duì)于變電所防誤閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)問題進(jìn)行分析與探討。

1 目前防誤閉鎖裝置存在的問題

隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，在新建和改造變電站時(shí)，隨著綜合自動(dòng)化程度越來越高、變電站設(shè)備日趨先進(jìn)、并達(dá)到減人增效的效果，防誤操作閉鎖裝置存在的問題越顯突出，以前沿用的一些閉鎖裝置的形式已經(jīng)不能適應(yīng)需要。目前，發(fā)電廠、變電站主要采用兩種閉鎖方式，一是老式的電氣閉鎖裝置與機(jī)械程序閉鎖相結(jié)合的形式達(dá)到閉鎖要求；二是采用微機(jī)防誤閉鎖裝管（分為獨(dú)立運(yùn)行的微機(jī)防誤系統(tǒng)、綜自微機(jī)防誤一體化系統(tǒng)）。這兩種操作閉鎖系統(tǒng)均存在一些具體問題：

1）“防誤拉合開關(guān)”是“五防”程序的第一步，老式變電站是采用由模擬屏上的紅、綠翻牌（紅、綠相當(dāng)于操作控制把手的鑰匙，各對(duì)應(yīng)合、拉開關(guān)）進(jìn)行對(duì)斷路器的操作。而綜合自動(dòng)化變電站的開關(guān)操作是用按鈕或遠(yuǎn)方微機(jī)控制，沒有硬閉鎖（如老式的紅、綠翻牌形式），使誤分、誤合開關(guān)的可能性大大增加，這個(gè)問題在目前的老變電站改造時(shí)尤為明顯。而且在沒有了第一步的程序，則接下去的防誤拉合隔離刀閘的程序就失去前提。

2）防誤閉鎖裝置應(yīng)以強(qiáng)制閉鎖為優(yōu)先，如機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖，目前11OkV及以下變電站防誤裝置的選擇中，仍然較多地使用機(jī)械閉鎖，僅能達(dá)到“三防”，有其固有缺點(diǎn)，如線路有電的情況、母聯(lián)兼旁路以及主變的檢修接地等很難單純用硬件閉鎖，而且根本不能融合到綜合自動(dòng)化的系統(tǒng)里面。

3）程序防誤，或稱為一體化防洪，也是一種電氣防誤閉鎖形式，如變電站綜自防誤、電廠DCS防誤，具有完備的實(shí)現(xiàn)電氣防誤系統(tǒng)的邏輯功能，但是對(duì)手動(dòng)操作設(shè)備具有很大的局限性。因?yàn)橛行┰O(shè)備不具有電氣操作回路，如手動(dòng)刀閘、設(shè)備網(wǎng)門以及臨時(shí)接地鎖等，需要另外加裝轉(zhuǎn)接鎖具、輔助開關(guān)等。

4）國(guó)內(nèi)近年來微機(jī)防誤閉鎖裝置的開發(fā)與應(yīng)用得到了較快的發(fā)展，并已逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。但現(xiàn)在主流產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模式基本上是一致的：即五防規(guī)則的管理由主機(jī)實(shí)現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的被控設(shè)備仍采用機(jī)械鎖（編碼鎖）。操作管理過程是運(yùn)行人員在微機(jī)防誤模擬屏上進(jìn)行操作預(yù)演，裝置根據(jù)典型的專家系統(tǒng)（在計(jì)算機(jī)和控制器中存儲(chǔ)了閉鎖電氣設(shè)備的“五防”操作規(guī)程）對(duì)操作進(jìn)行智能判斷，直至操作正確后，將正確的操作內(nèi)容傳送到電腦鑰匙；操作人員用電腦鑰匙到現(xiàn)場(chǎng)依步驟與串在開關(guān)、刀閘、地刀等控制回路的相應(yīng)編碼鎖進(jìn)行對(duì)位操作；操作完畢后再將電腦鑰匙中的當(dāng)前狀態(tài)信息返回給防誤主機(jī)進(jìn)行狀態(tài)更新，以實(shí)現(xiàn)防誤主機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的一致性。

5）而且現(xiàn)有絕大部分的防誤閉鎖裝置不能根據(jù)對(duì)側(cè)變電站的狀態(tài)進(jìn)行閉鎖判斷，即不具有網(wǎng)絡(luò)防誤功能。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看防誤裝置應(yīng)作為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，達(dá)到采集信息共享、操作直觀、簡(jiǎn)單易行，最終要求是所有的設(shè)備均能做到在線和集中監(jiān)控以及自診斷功能，并應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)防誤功能（如根據(jù)對(duì)側(cè)設(shè)備的狀況進(jìn)行閉鎖）。目前除綜合防誤一體化系統(tǒng)外，絕大部分的微機(jī)“五防”裝置都不能與自動(dòng)化系統(tǒng)接口，往往自成一體，獨(dú)立在綜自系統(tǒng)外，而且不具備自診斷和在線功能以及網(wǎng)絡(luò)防誤功能，其他老式的如程序鎖、電磁鎖更加不能達(dá)到要求。

2 設(shè)計(jì)思路初探

防誤閉鎖裝置應(yīng)立足于適應(yīng)現(xiàn)有變電站的改造和新建變電站的要求，以網(wǎng)絡(luò)化、智能型、在線式為基本設(shè)計(jì)理念，滿足復(fù)雜多變的運(yùn)行需要，從裝置和技術(shù)措施上做到防洪操作萬(wàn)無一失。概括起來講，可以稱為“六要素”思路，即：在線性、適應(yīng)型、網(wǎng)絡(luò)化、簡(jiǎn)易性、可靠性、共享性，并達(dá)到后臺(tái)五防、當(dāng)?shù)匚宸篮途o急解鎖的基本功能。

2.1 在線式要求

對(duì)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行、斷開、檢修這3種位置有一一對(duì)應(yīng)的位置信號(hào)結(jié)點(diǎn)，是“實(shí)遙信”而非“虛遙信”方式。設(shè)各能自動(dòng)判斷每個(gè)狀態(tài)是否滿足條件以決定是開放或閉鎖，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2.2 適應(yīng)各種邏輯的多樣性

根據(jù)各個(gè)變電站設(shè)備和接線的不同，管理員能根據(jù)運(yùn)行要求輸入設(shè)備每一個(gè)位置的邏輯判斷條件，并力求簡(jiǎn)單和隨時(shí)擴(kuò)充更改，是閉鎖裝置自動(dòng)判斷的邏輯依據(jù)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化和模塊化設(shè)計(jì)

采用分布式控制對(duì)每一個(gè)設(shè)備的閉鎖裝置（通常簡(jiǎn)稱為鎖具）進(jìn)行控制，該鎖具應(yīng)有盡量做到免維護(hù)、高可靠性的特點(diǎn)，把相關(guān)的每一個(gè)間隔做在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器內(nèi)作為一個(gè)子模塊。分布式控制器采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式與防誤主機(jī)相聯(lián)，主機(jī)的運(yùn)算和控制能力保證擴(kuò)容的需要。網(wǎng)絡(luò)化還應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)防誤的概念。

2.4 簡(jiǎn)易性和可靠性

有簡(jiǎn)便的人機(jī)對(duì)話，邏輯程序可由有經(jīng)過培訓(xùn)的運(yùn)行人員進(jìn)行設(shè)定，并能用模擬操作來進(jìn)行驗(yàn)證。安裝應(yīng)盡可能做到設(shè)備不停電，運(yùn)行維護(hù)應(yīng)簡(jiǎn)單可行，主機(jī)、模塊應(yīng)長(zhǎng)壽命有較高的可靠性。

2.5 集中控制以及與監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度SCADA系統(tǒng)接口等

能滿足現(xiàn)階段電力行業(yè)變電監(jiān)控的特點(diǎn)，能做到遠(yuǎn)方集中監(jiān)控，并根據(jù)需要與變電站監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方調(diào)度SCADA系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）進(jìn)行接口，使資源能有效共享，并盡量使運(yùn)行操作簡(jiǎn)便易行。

3 結(jié)論

隨著我國(guó)工業(yè)化社會(huì)建設(shè)的發(fā)展，電力工業(yè)的地位越顯重要，對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性也提出了越來越高的要求，同時(shí)電力系統(tǒng)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化也成為了發(fā)展趨勢(shì)。隨著電網(wǎng)接線越來越復(fù)雜，運(yùn)行操作越來越頻繁，減人增效的要求越來越迫切，防止電氣防誤操作這一電力系統(tǒng)頻發(fā)性故障的意義越來越重要。研究新型的適應(yīng)復(fù)雜接線和智能化、網(wǎng)絡(luò)化的微機(jī)防誤閉鎖裝置成為大家關(guān)注的變電站技術(shù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

[1]于清杰，蘇文博.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的若干問題分析[J].電力設(shè)備，2002，4.

[2]徐強(qiáng)超,劉沛.淺談變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中的幾個(gè)問題[J].江蘇電機(jī)工程，2005，6.