新型微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用

曹 昱

(武鄉(xiāng)西山發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 武鄉(xiāng) 046300)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對(duì)供電可靠性的要求越來越高，避免或減少電網(wǎng)事故的發(fā)生是電力系統(tǒng)追求的目標(biāo)。在引起電網(wǎng)事故的直接原因中，由自然原因、設(shè)備及繼電保護(hù)原因引起的電網(wǎng)事故的比例呈逐年下降趨勢(shì)，由人為造成的電網(wǎng)事故所占比例卻有所增加，且多為嚴(yán)重事故，如帶電誤合接地刀閘、帶負(fù)荷拉合刀閘、誤入帶電間隔等。因此，加強(qiáng)電氣設(shè)備的防誤操作具有重要意義。

微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的防誤原理是根據(jù)電力系統(tǒng)對(duì)倒閘操作的“五防”要求和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)，按照電力“五防”規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。微機(jī)遙控防誤閉鎖系統(tǒng)是微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的新發(fā)展，結(jié)合變電站電氣防誤閉鎖裝置功能和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用新技術(shù)，集站內(nèi)設(shè)備聯(lián)鎖式自動(dòng)防誤閉鎖和自動(dòng)防誤解鎖、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、操作監(jiān)視、遠(yuǎn)方監(jiān)控操作、操作培訓(xùn)、操作信息管理等功能于一體。在高度智能化的同時(shí)，全面地、徹底地實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖的各項(xiàng)功能，從裝置性違章上杜絕了誤操作的可能性。

1 系統(tǒng)組成方案

微機(jī)遙控防誤閉鎖系統(tǒng)硬件由上位機(jī)、主控機(jī)、若干個(gè)遙控電氣編碼鎖和遙控電氣編碼副鎖、直流電氣編碼鎖、機(jī)械編碼鎖等鎖具組成。系統(tǒng)軟件提供了一整套電廠電氣系統(tǒng)所需的防誤閉鎖功能，同時(shí)還包含一套專門為電力“五防”設(shè)計(jì)的模擬仿真系統(tǒng)及操作票專家系統(tǒng)軟件。針對(duì)電廠運(yùn)行專業(yè)的要求，對(duì)防誤閉鎖邏輯和操作票專家系統(tǒng)進(jìn)行特殊處理，以適應(yīng)發(fā)電廠機(jī)組運(yùn)行操作的特殊需要，完成操作票的自動(dòng)生成、修改、打印等功能。與電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)采用串口通信方式，將運(yùn)行實(shí)時(shí)信號(hào)傳送到微機(jī)遙控防誤閉鎖系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)刷新。微機(jī)防誤系統(tǒng)主控機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)各遙控電氣編碼鎖采用CAN網(wǎng)絡(luò)通迅方式。

2 閉鎖范圍

1)220 kV、110 kV、35 kV、10 kV 系統(tǒng)。閉鎖斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、接地線及網(wǎng)門(手車柜前后門)。

2)6 kV廠用系統(tǒng)。廠變間隔閉鎖高、低壓側(cè)斷路器、接地刀閘、接地線及網(wǎng)門(手車柜前后門)，雖然各開關(guān)柜自身帶有機(jī)械聯(lián)鎖，但是開關(guān)柜間沒有關(guān)聯(lián)閉鎖。另外，設(shè)置閉鎖后可防止走錯(cuò)間隔，避免因防誤閉鎖不全面而造成安全隱患。

3)特殊需求。對(duì)箱式變的網(wǎng)門進(jìn)行閉鎖。

3 閉鎖方式及邏輯的選擇

根據(jù)廠內(nèi)不同電壓等級(jí)電氣設(shè)備的情況，防誤閉鎖方式選擇均不相同，具體選擇方式如下:

3.1 斷路器閉鎖方式的選擇

某電廠斷路器的操作均在監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行，而斷路器的操作方式又有同期合閘方式、遠(yuǎn)方遙控操作方式、遠(yuǎn)方手動(dòng)操作方式、就地手動(dòng)操作方式等幾種。閉鎖方式選擇既要充分考慮運(yùn)行方式的變化、操作順序的變化，又要考慮實(shí)際操作過程中若發(fā)生開關(guān)位置信號(hào)異常時(shí)的操作方式，還要考慮如何能最大程度地簡(jiǎn)化操作人員的操作程序和確保閉鎖系統(tǒng)安全有效。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)行操作人員交流操作，對(duì)斷路器不同的操作方式提出采取多種閉鎖方式。并網(wǎng)斷路器的同期合閘方式因需要自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，采用軟邏輯閉鎖方式;并網(wǎng)斷路器的遠(yuǎn)方手動(dòng)操作方式則采用遙控編碼鎖閉鎖，安裝在相應(yīng)的測(cè)控屏內(nèi);其余斷路器的遠(yuǎn)方操作方式采用遙控編碼鎖閉鎖方式。6 kV廠用系統(tǒng)斷路器因遠(yuǎn)方、就地操作回路均設(shè)置在開關(guān)柜二次儀表室內(nèi)，采用在開關(guān)柜操作開關(guān)附近位置安裝遙控編碼鎖閉鎖，同時(shí)作用于遠(yuǎn)方、就地操作方式。6 kV以上高壓斷路器一般不允許就地操作，故暫不考慮這些斷路器的就地手動(dòng)操作方式的防誤閉鎖。廠變低壓側(cè)開關(guān)因其操作方式主要集中在就地操作，為了簡(jiǎn)化接線，在操作按鈕附近安裝直流電氣鎖的閉鎖方式，使用電腦鑰匙進(jìn)行就地解鎖操作。

3.2 隔離開關(guān)及接地刀閘閉鎖方式

該廠隔離開關(guān)集中在220 kV和110 kV系統(tǒng)，操作方式為遠(yuǎn)方操作和就地操作方式。遠(yuǎn)方操作回路設(shè)置在控制室電子設(shè)備間測(cè)控屏內(nèi)，閉鎖方式選擇遙控編碼鎖閉鎖方式，遙控編碼鎖安裝在斷路器的控制正電源與跳、合閘回路之間，同時(shí)閉鎖跳、合閘。就地操作方式在刀閘操作機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，采用機(jī)械編碼鎖閉鎖操作機(jī)構(gòu)門方式，使用電腦鑰匙進(jìn)行就地解鎖操作。

220 kV和110 kV系統(tǒng)接地刀閘的操作均采用就地手動(dòng)操作，閉鎖采用機(jī)械編碼鎖，使用電腦鑰匙進(jìn)行就地解鎖操作，考慮“防走空”程序，避免開鎖后不操作設(shè)備直接進(jìn)行下一步操作，在刀閘的斷開和合閘位置增加位置檢測(cè)鎖。

3.3 接地線閉鎖方式

在升壓站各間隔內(nèi)設(shè)置臨時(shí)接地樁，在高壓配電室內(nèi)開關(guān)柜后墻上的接地扁鐵上合理設(shè)置臨時(shí)接地樁，均采用機(jī)械編碼鎖強(qiáng)制閉鎖，使用電腦鑰匙進(jìn)行解鎖操作。

3.4 網(wǎng)門閉鎖方式

廠用變壓器前后網(wǎng)門安裝鎖不銹鋼鎖片，采用機(jī)械編碼鎖閉鎖，使用電腦鑰匙進(jìn)行解鎖操作。主要設(shè)備閉鎖方式見表1。

表1 主要設(shè)備閉鎖方式匯總表

3.5 電氣鎖的安裝方式

遙控編碼鎖和直流電氣編碼鎖安裝在斷路器的控制電源與分、合閘回路之間，遙控編碼鎖和直流電氣編碼鎖均受五防邏輯控制，當(dāng)遙控操作斷路器時(shí)，由微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)根據(jù)事先模擬的操作步驟自動(dòng)逐項(xiàng)發(fā)出命令至相應(yīng)的遙控編碼鎖進(jìn)行閉鎖或解鎖。需要就地操作時(shí)，將電腦鑰匙插入相應(yīng)的遙控編碼鎖或直流電氣編碼鎖內(nèi)，如被操作設(shè)備的編號(hào)和電腦鑰匙顯示的編號(hào)一致，則電腦鑰匙內(nèi)部接通遙控編碼鎖兩端，閉鎖解除，允許操作。操作時(shí)，當(dāng)電腦鑰匙檢測(cè)到有操作電流流過，且該電流又消失，即認(rèn)為本步操作結(jié)束，可執(zhí)行下一項(xiàng)操作，設(shè)置電流檢測(cè)回路可有效防止程序“空走”現(xiàn)象，若操作人員走錯(cuò)位置，電腦鑰匙通過遙控編碼鎖的編碼，檢測(cè)出設(shè)備和電腦鑰匙顯示的編號(hào)不一致，電腦鑰匙將拒絕接通鎖具兩端，并發(fā)出報(bào)警信息。遙控編碼鎖電氣原理接線圖見圖1。

圖1 遙控編碼鎖電氣原理接線圖

4 系統(tǒng)主要功能優(yōu)化及應(yīng)用

系統(tǒng)建設(shè)過程中，將電廠電氣系統(tǒng)安裝五防鎖具設(shè)備的操作規(guī)則，根據(jù)運(yùn)行方式及現(xiàn)場(chǎng)操作方式進(jìn)行五防邏輯設(shè)置，并儲(chǔ)存到系統(tǒng)中，系統(tǒng)只有經(jīng)模擬預(yù)演檢驗(yàn)無誤后，以正確的順序進(jìn)行操作方可解鎖，從而實(shí)現(xiàn)“五防”功能，滿足電力系統(tǒng)“五防”的要求。

4.1 設(shè)備對(duì)位

在系統(tǒng)內(nèi)制作了與實(shí)際相符的一次系統(tǒng)圖，圖形系統(tǒng)的模擬元件直觀地反映各系統(tǒng)的工作狀態(tài)。自動(dòng)對(duì)位的方式，可接收監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的實(shí)時(shí)遙信，系統(tǒng)檢測(cè)圖形系統(tǒng)各設(shè)備的狀態(tài)是否與實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)一致，若不一致，則自動(dòng)對(duì)位刷新狀態(tài)，無需手動(dòng)對(duì)位。當(dāng)某個(gè)開關(guān)位置信號(hào)未接入監(jiān)控系統(tǒng)或監(jiān)控?zé)o法采集信號(hào)時(shí)，需使用人工對(duì)位方式，人工核對(duì)圖形設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備狀態(tài)是否一致，如有不符，進(jìn)入手工設(shè)備狀態(tài)整定，同時(shí)，智能語(yǔ)音提示“手工修改設(shè)備狀態(tài)”，操作人員可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊接線圖上的設(shè)備元件，整定設(shè)備的分、合狀態(tài)，將一次設(shè)備狀態(tài)、二次設(shè)備狀態(tài)同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)保持一致，系統(tǒng)自動(dòng)保存整定后的狀態(tài)。記憶對(duì)位的方式，倒閘操作完畢，電腦鑰匙插回傳送座，通過記憶方式將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)反饋給防誤主機(jī)，實(shí)現(xiàn)圖形系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)一致;系統(tǒng)支持提前終止操作時(shí)的匯報(bào)對(duì)位，確保系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的一致性。

4.2 五防模擬操作及仿真培訓(xùn)

微機(jī)防誤系統(tǒng)在進(jìn)行帶五防邏輯判斷的主接線圖上進(jìn)行模擬預(yù)演操作，檢驗(yàn)倒閘操作票，對(duì)正確的操作予以通過，對(duì)錯(cuò)誤的操作實(shí)施閉鎖并以智能語(yǔ)音發(fā)出報(bào)警，以漢字形式給出報(bào)警提示，指示運(yùn)行人員查找操作過程中發(fā)生的問題，分析操作的安全性，復(fù)歸并選擇正確的操作步驟，達(dá)到提前防止各類誤操作的目的。系統(tǒng)在平時(shí)無操作時(shí)，可做為仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行模擬訓(xùn)練，提高運(yùn)行值班人員的業(yè)務(wù)水平，對(duì)生產(chǎn)管理人員進(jìn)行一些運(yùn)行方式的改變，也提供了一個(gè)很好的測(cè)試平臺(tái)。

4.3 圖形操作票專家系統(tǒng)

操作票專家系統(tǒng)是本次應(yīng)用的另一個(gè)重點(diǎn)，為方便系統(tǒng)的使用，會(huì)同運(yùn)行人員對(duì)電氣的操作票專門進(jìn)行歸類，對(duì)各種操作任務(wù)和操作步驟進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，匯總為典型操作票。由工程人員與運(yùn)行人員共同將典型操作票錄入系統(tǒng)，形成一套完整的操作票專家系統(tǒng)。系統(tǒng)可提供靈活多樣的開票功能，“手工開票”、“預(yù)存操作票調(diào)用”和“典型操作票調(diào)用”等多種開票方式。所有開票方式均可任意選擇其中一種方式，也可互相轉(zhuǎn)換使用。專家系統(tǒng)能開出并打印包括一、二次設(shè)備操作項(xiàng)及檢查、測(cè)量、驗(yàn)電、提示等特殊操作在內(nèi)的完整操作票，所開操作票整潔、規(guī)范、格式化。在運(yùn)行人員的日常工作過程中，大大減少了工作量，操作票的合格率也大幅上升。系統(tǒng)還支持操作票轉(zhuǎn)移功能，即在其中一把電腦鑰匙在操作過程中電量不足時(shí)，可通過防誤主機(jī)將剩余的操作票任務(wù)轉(zhuǎn)移到另一把鑰匙中，繼續(xù)操作。

4.4 緊急解鎖功能

由于電廠電氣系統(tǒng)與系統(tǒng)變電站有很大區(qū)別，在機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)緊急情況時(shí)，往往需要快速恢復(fù)系統(tǒng)供電，為了爭(zhēng)取時(shí)間，設(shè)置緊急操作模式，緊急時(shí)刻可以使用上位機(jī)或主控機(jī)的緊急解鎖功能，全部節(jié)點(diǎn)解鎖，以便快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。

5 結(jié)論

本文介紹了新型微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)在電廠中的典型應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、地刀、臨時(shí)接地線、網(wǎng)門的強(qiáng)制閉鎖，優(yōu)化了防誤閉鎖邏輯，系統(tǒng)與電氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，使整個(gè)微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)工作及時(shí)有效，遙控閉鎖裝置采用CAN總線通信方式，大大減少了二次電纜的用量，節(jié)約了項(xiàng)目投資。無論是遠(yuǎn)方操作還是就地現(xiàn)場(chǎng)操作，微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)均能正確及時(shí)地進(jìn)行五防邏輯判斷，防止人為誤操作事故的發(fā)生，為電廠的正常穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保證。在日常和機(jī)組的啟停操作中，操作票專家系統(tǒng)發(fā)揮了作用，減輕了運(yùn)行值班人員的工作量，緩解了人員緊張的局面，在對(duì)新員工的培訓(xùn)上，系統(tǒng)的仿真培訓(xùn)功能發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，員工的培訓(xùn)更直觀、更有針對(duì)性。

［1］鄭 嵐.微機(jī)防誤操作系統(tǒng)在500 kV變電站的應(yīng)用［J］.中國(guó)新技術(shù)產(chǎn)品，2012(1):15－16.

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