變電站防誤閉鎖裝置的功能及應(yīng)用

趙旭峰，朱學(xué)勇

（鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

變電所的誤操作事故是危害極大的責(zé)任事故，國家電網(wǎng)公司、省公司以及基層供電公司一直把此類事故列為必須杜絕的事故。在分析每年電力系統(tǒng)發(fā)生的幾起電力生產(chǎn)重大設(shè)備事故和造成人員重傷的情況后，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的防誤功能存在缺陷，不能起到防誤作用是導(dǎo)致發(fā)生事故的主要原因之一。按照圍家電網(wǎng)公司《防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定》，凡有可能引起事故的一次電氣設(shè)備，均應(yīng)裝設(shè)防誤裝置。如何有效應(yīng)用電氣設(shè)備的防誤閉鎖裝置，以防此類事故不再重演的課題亟待探討。

1 防誤閉鎖裝置的功能及使用技術(shù)

1.1 五防功能的實(shí)現(xiàn)方法和特點(diǎn)

目前變電站里對于手動操作的低電壓開關(guān)設(shè)備，一般采用機(jī)械方式達(dá)到機(jī)械聯(lián)鎖；電動操作的開關(guān)設(shè)備通過斷路器輔助轉(zhuǎn)換開關(guān)中的輔助接點(diǎn)按照一定的邏輯關(guān)系接入控制回路，以實(shí)現(xiàn)操作互鎖。閉鎖裝置主要有以下5類。

（1）機(jī)械閉鎖。機(jī)械閉鎖是靠隔離開關(guān)、接地閘刀操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)相互制約，從而達(dá)到相互聯(lián)鎖的閉鎖方式。其特點(diǎn)是閉鎖可靠，不易發(fā)生誤操作；這種閉鎖實(shí)現(xiàn)的前提是隔離開關(guān)和對應(yīng)的接地閘刀為一體化設(shè)備，如果要實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)和其他設(shè)備的隔離開關(guān)或接地閘刀的閉鎖就非常困難。若要實(shí)現(xiàn)，一般采用電氣閉鎖或其他跨間隔的閉鎖。

（2）電磁閉鎖。電磁閉鎖是利用斷路器、隔離開關(guān)、斷路器柜門等的輔助接點(diǎn)，接通或斷開需閉鎖的隔離開關(guān)、斷路器柜門等電磁鎖電源，使其操作機(jī)構(gòu)無法動作，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備之間的相互閉鎖。這種閉鎖裝置原理簡單，實(shí)現(xiàn)便捷，非同一體的開關(guān)設(shè)備之間就可實(shí)現(xiàn)閉鎖；它在干燥的環(huán)境下運(yùn)行比較可靠。但受我們的國情所限，大多安裝在35 kV及以下室內(nèi)設(shè)備上。在使用中由于輔助切換開關(guān)種種原因不能正常切換，以及電磁鎖不能滿足密封要求而容易受潮銹蝕，使電磁閉鎖在實(shí)際操作常常碰到銹蝕、失靈等機(jī)械故障，影響其正常使用，造成操作上的隱患。因此對室外高壓開關(guān)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖大多采用電氣邏輯閉鎖。

（3）電氣邏輯閉鎖。電氣回路邏輯閉鎖是利用斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的位置輔助接點(diǎn)接入需閉鎖的隔離開關(guān)或接地閘刀等電動操作回路上，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)設(shè)備之間的相互閉鎖。特點(diǎn)是二次回路復(fù)雜，安裝、維護(hù)工作量大，經(jīng)常需要檢修的同志協(xié)助或配合操作，以便及時(shí)消除閉鎖失靈。實(shí)現(xiàn)的基本條件是操作機(jī)構(gòu)的電動操作回路串接相應(yīng)隔離開關(guān)、接地閘刀及斷路器的位置輔助接點(diǎn)。目前110 kV及以上的室外隔離開關(guān)設(shè)備大多采用此類閉鎖裝置，但實(shí)際運(yùn)行情況離理想目標(biāo)差距太大，主要因素是設(shè)備位置輔助切換開關(guān)密封不好、銹蝕和切換不到位等。

（4）微機(jī)防誤閉鎖。微機(jī)五防系統(tǒng)通過軟件將現(xiàn)場大量的二次閉鎖回路變?yōu)殡娔X中的五防閉鎖規(guī)則庫，實(shí)現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化。它主要由主計(jì)算機(jī)、電腦鑰匙、電氣編碼鎖、機(jī)械編碼鎖等功能元件組成。微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)是將斷路器、隔離開關(guān)、接地閘刀（接地線）、斷路器柜門的輔助接點(diǎn)（或結(jié)合一次主接線模擬圖板），通過微機(jī)編碼鎖具來實(shí)現(xiàn)閉鎖。

與傳統(tǒng)電氣五防相比，微機(jī)五防具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）微機(jī)五防系統(tǒng)一般不直接采用現(xiàn)場設(shè)備的輔助接點(diǎn)，接線簡單，通過五防系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫和現(xiàn)場編碼鎖具實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖。

（2）微機(jī)五防系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，編寫相應(yīng)的“五防”規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)較為完整的“五防”功能。缺點(diǎn)是在微機(jī)系統(tǒng)故障而解除閉鎖時(shí)，五防功能完全失去。另外，微機(jī)五防系統(tǒng)還存在“走空程”導(dǎo)致誤操作的問題。

缺點(diǎn)是在微機(jī)系統(tǒng)故障而解除閉鎖時(shí)，五防功能完全失去。另外，微機(jī)五防系統(tǒng)還存在“走空程”導(dǎo)致誤操作的問題。

微機(jī)五防系統(tǒng)主要操作過程是先在微機(jī)模擬屏上模擬操作，并將操作過程用編碼保存至電腦鑰匙，然后按照操作票內(nèi)容依次對電編碼鎖和機(jī)械編碼鎖進(jìn)行解鎖操作，也即對運(yùn)行人員進(jìn)行的實(shí)際操作進(jìn)行監(jiān)控，在操作過程中，電腦鑰匙給出操作提示，運(yùn)行人員應(yīng)按照電腦鑰匙的提示逐步地進(jìn)行正確的操作，若運(yùn)行人員的實(shí)際操作與電腦鑰匙的提示不符，電腦鑰匙將發(fā)出報(bào)警并強(qiáng)制閉鎖，從而有效地避免了誤操作事故的發(fā)生（圖1）。

微機(jī)防誤閉鎖引入了數(shù)字化的概念，具有一定的防誤效果。但其在使用過程中易出現(xiàn)操作繁瑣、速度慢和編碼鎖在污穢嚴(yán)重的地區(qū)，亦會發(fā)生銹蝕、卡澀，影響正常操作等不足制約了它的使用與推廣。

圖1 微機(jī)五防系統(tǒng)操作流程

（5）邏輯閉鎖。邏輯閉鎖系統(tǒng)是通過設(shè)備I/O測控單元對斷路器、隔離開關(guān)、接地閘刀等設(shè)備的位置輔助接點(diǎn)進(jìn)行采樣，并通過A/D變換轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場一次設(shè)備的防誤閉鎖（圖2）。它包括單元測控裝置的邏輯閉鎖以及站控監(jiān)控系統(tǒng)的后臺機(jī)邏輯閉鎖，后者通過后臺監(jiān)控軟件對前者上傳的設(shè)備位置的遙信量（數(shù)字量）進(jìn)行再次邏輯判斷，得出“允許”或“禁止”兩個(gè)結(jié)論。兩者上下級串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)場一次設(shè)備遠(yuǎn)控操作（即站內(nèi)SCADA控制）的兩級邏輯防誤閉鎖（圖3）。

監(jiān)控后臺機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備的主要流程為I/O測控裝置采樣現(xiàn)場設(shè)備的位置狀態(tài)，進(jìn)行邏輯判斷的同時(shí)上傳狀態(tài)信號至監(jiān)控后臺機(jī)，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)滿足邏輯閉鎖條件，I/O測控裝置和監(jiān)控后臺軟件的邏輯均判斷為允許時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)滿足遠(yuǎn)控現(xiàn)場設(shè)備的要求，此時(shí)，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出操作指令后，經(jīng)I/O測控裝置傳輸至現(xiàn)場設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)箱，完成對設(shè)備的遠(yuǎn)控。反之，當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)不滿足邏輯閉鎖條件時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖操作，達(dá)到防誤的目的（圖3紅色所示）。

在防非同期方面，I/O測控裝置將斷路器兩側(cè)電壓作為同期檢測點(diǎn)，其同期檢測部件檢測來自斷路器兩側(cè)的母線CVT及線路CVT輸入電壓的幅度、相角及頻率的瞬時(shí)值，實(shí)行自動同期捕捉合閘。同時(shí)裝置還設(shè)置有同期投退切換開關(guān)，在特殊運(yùn)行方式下靈活切換，滿足各種運(yùn)方要求。

圖3 邏輯防誤系統(tǒng)流程圖

可以看出邏輯閉鎖既有電氣閉鎖的位置接點(diǎn)采樣，又有微機(jī)防誤的數(shù)字化編程，是兩者在現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)下有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的數(shù)字化邏輯防誤閉鎖，其主要特點(diǎn)為信號傳輸容量大、判斷速度快、安全可靠。目前新投運(yùn)220 kV及以上變電所普遍開始應(yīng)用此類防誤閉鎖，常見的有RD800系統(tǒng)及南瑞中德的NSC-300UX監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 防誤閉鎖裝置的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，變電所自動化技術(shù)對電氣五防系統(tǒng)的要求進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)電氣防誤閉鎖方式已不能滿足要求，而作為變電所自動化運(yùn)用發(fā)展方向的邏輯防誤系統(tǒng)則擁有更完善的防誤要求。為防止測控裝置邏輯判斷失誤等情況的發(fā)生，在大力推廣應(yīng)用邏輯防誤系統(tǒng)的同時(shí)，保留設(shè)備間隔的電氣閉鎖回路或?qū)⑽宸老到y(tǒng)接點(diǎn)引入到電動操作回路中，應(yīng)該是比較有效的防誤閉鎖措施。新投運(yùn)的鎮(zhèn)江上黨500 kV開關(guān)站的防誤閉鎖裝置就是主要采用邏輯閉鎖和電氣閉鎖相結(jié)合的方式。以操作一臺500 kV隔離開關(guān)為例，整個(gè)防誤閉鎖共有4層，依次為：監(jiān)控后臺機(jī)邏輯閉鎖、測控單元邏輯閉鎖、電氣閉鎖、隔離開關(guān)和接地閘刀機(jī)械閉鎖（一體化設(shè)備）。

如圖4所示，電氣閉鎖和測控單元邏輯閉鎖在隔離開關(guān)的控制回路上前后串聯(lián)，達(dá)到雙重閉鎖的目的。正常操作情況下，遠(yuǎn)控操作需要滿足這4層閉鎖條件才能完成，誤操作的概率大大降低。當(dāng)然，如此多層次的閉鎖必然會牽涉到一個(gè)解鎖比較復(fù)雜的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，由于4層閉鎖的操作優(yōu)先級依次為站控層遙控操作→I/0測控屏操作→就地電動操作→就地手搖操作，后一級操作閉鎖前一級。在其中一層閉鎖發(fā)生故障時(shí)，可以通過解鎖或者到下一

層就地操作來完成。具體分為以下幾類情況。

（1）監(jiān)控后臺機(jī)故障，即監(jiān)控邏輯閉鎖判斷出現(xiàn)異常，此時(shí)在監(jiān)控系統(tǒng)上已經(jīng)無法完成遠(yuǎn)控操作。一般采取在I/O測控單元就地操作來完成。此時(shí)，除了監(jiān)控后臺機(jī)邏輯閉鎖外，其他閉鎖裝置正常介入。

（2）I/O測控裝置故障，由于監(jiān)控后臺機(jī)邏輯閉鎖的采樣由I/O測控裝置上傳，其邏輯判斷同樣會出現(xiàn)異常。為安全起見，一般考慮將I/O裝置解鎖，強(qiáng)制將控制回路的測控單元接點(diǎn)閉合（圖3 I/O測控柜中的“閉鎖”接點(diǎn)），完成控制回路的通暢，并在現(xiàn)場操作箱內(nèi)就地電動操作。

（3）電氣回路閉鎖故障，此時(shí)電氣閉鎖回路中的位置輔助接點(diǎn)異常，在檢查測控單元采樣無異常后，通過解鎖電氣閉鎖回路（圖3中的“解鎖”接點(diǎn)短接電氣閉鎖回路）。可以在監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)控操作或I/O測控裝置上就地操作，具體方法參照變電所現(xiàn)場規(guī)程。

（4）在特殊操作條件下的解鎖，如斷路器分合閘被閉鎖，需要解鎖拉開兩側(cè)隔離開關(guān)來隔離故障斷路器等，由于電氣閉鎖和測控單元邏輯閉鎖的前后串聯(lián)，其閉鎖回路也是雙重性的，需要將電氣回路和測控單元邏輯閉鎖同時(shí)解鎖，而此時(shí)，監(jiān)控邏輯閉鎖系統(tǒng)由軟件對設(shè)備位置的遙信量進(jìn)行判斷仍處于閉鎖狀態(tài)，所以一般采用在I/O測控裝置上就地操作來完成此類特殊運(yùn)方的操作。

從以上幾類情況可以看出，采用分層的立體式防誤閉鎖系統(tǒng)對保障設(shè)備的安全運(yùn)行、減少誤操作的可能性是切實(shí)有效的。當(dāng)然鑒于其雙重化的閉鎖回路具有一定的復(fù)雜性，也對運(yùn)行人員熟悉相關(guān)閉鎖回路的程度提出了更高的要求。

2 防誤操作的管理措施

（1）認(rèn)真貫徹執(zhí)行《華東電網(wǎng)防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》，結(jié)合實(shí)際制定本企業(yè)的實(shí)施細(xì)則，并嚴(yán)格執(zhí)行。

（2）加大對一線員工的培訓(xùn)力度，使他們熟練掌握職責(zé)范圍內(nèi)的設(shè)備(包括防誤裝置)的現(xiàn)場布置、系統(tǒng)聯(lián)系、結(jié)構(gòu)原理、性能作用、操作程序。

（3）運(yùn)行人員在操作前應(yīng)認(rèn)真填寫、審核操作票，嚴(yán)格按照“六要八步”來執(zhí)行操作；操作中出現(xiàn)異常時(shí)，嚴(yán)禁在未查明原因前進(jìn)行強(qiáng)分、強(qiáng)合操作。在解鎖操作中，必須確認(rèn)是閉鎖裝置故障并在得到站長或上級領(lǐng)導(dǎo)的許可后，方可解鎖操作，并做好解鎖記錄，記錄解鎖的原因、時(shí)間、申請人及同意人，履行解鎖使用手續(xù)。

（4）加強(qiáng)防誤裝置的管理。明確防誤專責(zé)人，建立防誤裝置臺帳，制定電氣防誤閉鎖裝置的運(yùn)行規(guī)程和檢修制度。明確運(yùn)行人員巡回檢查要把防誤裝置作為檢查項(xiàng)目，防誤裝置的檢修試驗(yàn)應(yīng)列入相應(yīng)設(shè)備的檢修項(xiàng)目，對存在的問題要立即整改，保證防誤裝置安裝率、完好率、投入率100%。

（5）現(xiàn)場設(shè)備都應(yīng)按國電公司的安全設(shè)施規(guī)范化要求，有明顯、清晰的名稱、編號及色標(biāo)。電動刀閘操作箱亦應(yīng)納入規(guī)范化管理，電動按鈕應(yīng)使用雙重名稱，電動按鈕應(yīng)有防誤碰措施，操作后應(yīng)及時(shí)斷開操作電源，刀閘操作電源必須有獨(dú)立的控制開關(guān)。

（6）對于新建工程，五防閉鎖裝置要與主設(shè)備同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收、同時(shí)投入運(yùn)行，功能上必需滿足五防要求。

3 結(jié)束語

隨著電力系統(tǒng)的容量增加，電壓等級的不斷提高，電站綜合自動化系統(tǒng)得到應(yīng)用與推廣，電氣設(shè)備遠(yuǎn)控操作逐步全面普及，數(shù)字式邏輯防誤閉鎖應(yīng)運(yùn)而生，通過與現(xiàn)有成熟的防誤閉鎖裝置的有效結(jié)合，將大大提高變電站運(yùn)行設(shè)備操作的靈活性、可靠性。

[1]江蘇省電力公司.500 kV變電所通用運(yùn)行規(guī)程[S].2006.

[2]陳玉順.電氣二次防誤閉鎖與微機(jī)防誤閉鎖共同運(yùn)行的必要性[J].農(nóng)村電氣化，2005(9)：23-25.

[3]江蘇省電力公司.防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定[S].2003.