智能變電站防誤技術(shù)探討

王曉文，張 曉，于同偉，李籽良，金世鑫

(1.沈陽(yáng)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136; 2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006)

變電站作為電能輸送、分配的樞紐，一旦出現(xiàn)電氣誤操作，將導(dǎo)致設(shè)備損壞、系統(tǒng)故障、停電或人員傷亡。為防止電氣誤操作事故的發(fā)生，“五防”體系應(yīng)運(yùn)而生，它是對(duì)一次設(shè)備倒閘操作中出現(xiàn)的誤操作采取的技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一次設(shè)備操作的閉鎖邏輯校驗(yàn)及強(qiáng)制閉鎖，對(duì)二次設(shè)備操作一般只能起到提示作用。

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)不斷推進(jìn)，智能變電站在標(biāo)準(zhǔn)制定、設(shè)備研制和工程建設(shè)等領(lǐng)域取得了重大突破，智能化設(shè)備、數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用使得二次設(shè)備的錯(cuò)誤配置及誤操作所引起的二次設(shè)備防誤閉鎖問(wèn)題日益突出。

由于智能變電站一、二次操作邏輯判斷關(guān)聯(lián)較弱，無(wú)法形成一次設(shè)備與二次設(shè)備的完整防誤邏輯校驗(yàn)，防誤系統(tǒng)無(wú)法對(duì)操作票中的二次設(shè)備操作進(jìn)行核對(duì)和校驗(yàn)，使二次設(shè)備的錯(cuò)誤配置及誤操作所引起的一、二次設(shè)備關(guān)聯(lián)操作防誤需求和二次設(shè)備防誤閉鎖等問(wèn)題日益突出。

1 傳統(tǒng)“五防”概述

為了防止電氣誤操作事故的發(fā)生，保障人身安全和電網(wǎng)安全運(yùn)行，我國(guó)電力部門(mén)不斷采取措施應(yīng)對(duì)此種事故。依據(jù)長(zhǎng)期工作的經(jīng)驗(yàn)積累和總結(jié)，采取的措施分為管理措施和技術(shù)措施。管理措施是指電力部門(mén)頒布的各種反事故措施和相關(guān)安全管理規(guī)定，主要包括操作票制度、工作票制度和崗位責(zé)任制度等，由于各種原因，僅依靠管理措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對(duì)應(yīng)的技術(shù)措施主要是應(yīng)用電氣原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備的操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)制性閉鎖，即“五防”閉鎖技術(shù)?！拔宸馈遍]鎖技術(shù)要求是在1990年提出的，規(guī)定了電氣設(shè)備操作過(guò)程中防止出現(xiàn)誤操作的管理、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和使用原則。防誤裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：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)的防誤電氣閉鎖回路?；谶@個(gè)原則，提出了“五防”規(guī)定[1]。

“防誤技術(shù)”首先要從“五防”講起?！拔宸馈笔侵阜乐闺娏ο到y(tǒng)倒閘操作中經(jīng)常發(fā)生的5種惡性電氣誤操作事故的簡(jiǎn)稱?！拔宸馈遍]鎖的發(fā)展是隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的，相繼經(jīng)歷了機(jī)械閉鎖、機(jī)械程序閉鎖、電氣閉鎖、微機(jī)五防、一體化五防、在線式獨(dú)立五防等技術(shù)。隨著“五防”體系的發(fā)展和不斷完善，已形成較為成熟的運(yùn)行規(guī)程，從而起到確保安全操作一次設(shè)備的作用[2]。

隨著新技術(shù)發(fā)展，“五防”的內(nèi)容不斷細(xì)化，逐步形成了“五防”體系。但是，由于現(xiàn)場(chǎng)人員習(xí)慣叫法上的差異，通常以“五防”泛指“防誤”，即把“五防”和“防誤”等同為一個(gè)概念來(lái)講。實(shí)質(zhì)上，“防誤”的概念是大于“五防”的，隨著電力水平的快速發(fā)展，對(duì)電力事業(yè)發(fā)展提出更高要求，表明當(dāng)前的“五防”已不能滿足智能變電站防誤閉鎖全面性要求。針對(duì)智能變電站的智能防誤技術(shù)成為新的研究課題。

2 智能防誤面臨的問(wèn)題

隨著“智能電網(wǎng)”概念的提出以及電子式互感器的廣泛應(yīng)用，智能變電站逐漸從理論研究走向工程實(shí)踐。當(dāng)前，智能變電站已處于全面推廣階段，各區(qū)域電網(wǎng)尤其110 kV電壓等級(jí)及以上的新建變電站均已采用不同的組網(wǎng)設(shè)計(jì)模式，按照智能變電站技術(shù)要求進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行。但目前智能變電站防誤閉鎖方面的技術(shù)研究和工程實(shí)踐都停留在“五防”閉鎖階段和變電站一次設(shè)備的防誤操作層面。隨著微機(jī)防誤技術(shù)的發(fā)展，一次設(shè)備的防誤已非常完善。智能變電站中二次設(shè)備防誤閉鎖問(wèn)題日益突出，對(duì)智能變電站防誤閉鎖的全面性提出了更高要求，傳統(tǒng)的“五防”已經(jīng)不能滿足智能變電站的需求[3]。

目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)事故頻發(fā)，迫切需要建立面向全站的一、二次設(shè)備的綜合防誤技術(shù)，防止智能變電站運(yùn)行、操作、檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)誤操作。在國(guó)網(wǎng)通報(bào)的變電站事故中，2014年10月某330 kV變電站由于合并單元檢修壓板設(shè)置與其運(yùn)行狀態(tài)不匹配導(dǎo)致線路故障引發(fā)變電站全停；2015年9月某220 kV變電站由于壓板投退順序錯(cuò)誤導(dǎo)致母差保護(hù)誤動(dòng)等。由于二次設(shè)備在電力系統(tǒng)中的特殊作用，要保證二次系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的正常反應(yīng)，繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)造成不可估量的損失。因此急需研究面向智能變電站一、二次設(shè)備的綜合防誤技術(shù)。

智能變電站最核心的技術(shù)革新在于使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)二次接線傳遞數(shù)字和模擬信號(hào)，原有直接可見(jiàn)、相互解耦、具象的二次接線由不直接可見(jiàn)、相互高度耦合、抽象的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流代替[4]。運(yùn)行人員無(wú)法明確掌握繼電保護(hù)及控制回路的運(yùn)行和動(dòng)作狀況。智能變電站除智能終端跳合閘出口壓板及檢修壓板為硬壓板外，其余均為GOOSE發(fā)送/接收軟壓板，存在著壓板數(shù)量多、不直觀、無(wú)“明顯電氣斷點(diǎn)”等特點(diǎn)，在操作過(guò)程中容易造成漏投退、誤投退等，因此需要研究智能變電站防誤操作技術(shù)及其可靠性校驗(yàn)技術(shù)，提高智能變電站二次系統(tǒng)操作的可靠性和效率。

3 智能變電站綜合防誤實(shí)現(xiàn)的條件

要實(shí)現(xiàn)面向全站一、二次設(shè)備的綜合防誤技術(shù)，建立一、二次設(shè)備之間的聯(lián)系是關(guān)鍵。智能變電站監(jiān)控一體化業(yè)務(wù)平臺(tái)可為建立聯(lián)系提供條件。

智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)按照全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的基本要求，通過(guò)系統(tǒng)集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)站控層系統(tǒng)從單一的監(jiān)控向一體化、集成化方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一采集電網(wǎng)及電力設(shè)備的多種狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立變電站數(shù)據(jù)中心，全面反映一、二次設(shè)備運(yùn)行信息，并建立一、二次設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)。由于智能變電站監(jiān)控一體化的實(shí)現(xiàn)，滿足防誤操作全面性和強(qiáng)制性的要求，有效預(yù)控安全風(fēng)險(xiǎn)。為開(kāi)發(fā)基于一體化業(yè)務(wù)平臺(tái)的綜合防誤軟件模塊，實(shí)現(xiàn)智能變電站一、二次設(shè)備間關(guān)聯(lián)控制操作的安全提供了可能性。

控制操作功能作為智能變電站高級(jí)應(yīng)用中較成熟的技術(shù)，目前已在變電站內(nèi)得到廣泛應(yīng)用[5]。目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的控制操作只實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備的防誤操作，即在智能變電站建設(shè)階段，“五防”閉鎖邏輯從傳統(tǒng)的獨(dú)立設(shè)置轉(zhuǎn)變?yōu)榕c后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)一體化設(shè)置，一體化的“五防”系統(tǒng)基于智能變電站監(jiān)控一體化業(yè)務(wù)平臺(tái)采用模塊化軟件配置，已經(jīng)完善地實(shí)現(xiàn)了全站設(shè)備的“五防”功能。但是二次設(shè)備的防誤操作未納入順序控制，并且二次設(shè)備的操作閉鎖邏輯也未實(shí)現(xiàn)，智能變電站綜合防誤中的二次防誤亟待研究開(kāi)發(fā)。可以借鑒一次防誤的技術(shù)體系，將二次設(shè)備的防誤功能融入到智能變電站控制操作系統(tǒng)中，由監(jiān)控系統(tǒng)一體化業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)適用于一、二次設(shè)備的綜合防誤模塊。綜合防誤軟件模塊作為一體化業(yè)務(wù)的一個(gè)新應(yīng)用模塊，需要與監(jiān)控系統(tǒng)、智能告警和順序控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)交互，并能替代“五防”的一次設(shè)備防誤閉鎖功能。該軟件模塊投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行后，將保障整個(gè)運(yùn)維檢修工作過(guò)程，提高安全生產(chǎn)水平，避免事故發(fā)生。該軟件模塊作為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作流程中的關(guān)鍵防誤環(huán)節(jié)，與監(jiān)控系統(tǒng)和順序控制系統(tǒng)均有復(fù)雜數(shù)據(jù)交換過(guò)程，并需要合理實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員的人工操作過(guò)程和自動(dòng)防誤閉鎖機(jī)制之間的協(xié)調(diào)交互關(guān)系。所有操作都要通過(guò)防誤閉鎖邏輯判斷后才能執(zhí)行，如果邏輯不滿足，則強(qiáng)制閉鎖。

4 結(jié)束語(yǔ)

“安全第一，預(yù)防為主”是我國(guó)一貫的安全生產(chǎn)方針，安全也是電力系統(tǒng)的根本性要求，是實(shí)現(xiàn)供電可靠性的基礎(chǔ)，可靠、完善的智能變電站防誤操作系統(tǒng)是提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的保障。根據(jù)智能電網(wǎng)的運(yùn)行與發(fā)展需求，亟待建立完善的智能變電站綜合防誤操作體系。應(yīng)用智能化設(shè)備、數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，解決智能變電站一、二次設(shè)備的綜合防誤問(wèn)題，將為提高供電可靠性提供重要保障。

[1] 柏志剛.變電站電氣防誤閉鎖與微機(jī)五防的應(yīng)用[J].新疆有色金屬,2011,34(2):135-136.

[2] 張紅軍,王 軍.基于66 kV系統(tǒng)雙母線接線母線隔離開(kāi)關(guān)防誤聯(lián)動(dòng)互鎖機(jī)構(gòu)研究[J].東北電力技術(shù),2015,36(12):33-35.

[3] 李 然,金元元,鐘麗波,等.變電站硬壓板狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)功能研究[J].東北電力技術(shù),2015,36(8):54-56，59.

[4] 葉 翔,劉 輝,周永忠，等.智能變電站圖模一體化設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)方案[J].江蘇電機(jī)工程,2014,33(3):41-44.

[5] 樊 陳,倪益民,竇仁暉，等.智能變電站順序控制功能模塊化設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(17):67-71.