電力系統(tǒng)防誤閉鎖裝置發(fā)展研究

汪進(jìn)

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.131

摘 要：該文基于筆者在電力系統(tǒng)操作中碰到的問題，在閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了當(dāng)前電力系統(tǒng)防誤閉鎖裝置的發(fā)展情況和趨勢(shì)，探討了常規(guī)五防技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，凝練了自己的觀點(diǎn)，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 防誤閉鎖 裝置 五防

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（c）-0131-02

電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備誤操作事件頻繁發(fā)生，嚴(yán)重的往往會(huì)造成電網(wǎng)瓦解、設(shè)備損壞、人員傷亡等安全事故事件，嚴(yán)重地影響了電網(wǎng)、設(shè)備的安全運(yùn)行和人身安全。為有效防止誤操作事故事件的發(fā)生，1990年在整個(gè)行業(yè)提出了電氣設(shè)備五防要求：（1）防止誤入帶電間隔；（2）防止誤分、合開關(guān)；（3）防止帶負(fù)荷誤分、合刀閘；（4）防止帶電掛接地線或合接地開關(guān)；（5）防止帶地線或接地開關(guān)合開關(guān)或刀閘。同時(shí)要求高壓帶電設(shè)備必須安裝防誤閉鎖裝置，防誤裝置能防止運(yùn)行人員和檢修維護(hù)人員誤入帶電間隔和誤操作電氣設(shè)備，防誤裝置安裝在部分一次設(shè)備、二次回路及其自動(dòng)化控制系統(tǒng)上，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行位置狀態(tài)進(jìn)行提示，對(duì)操作步驟進(jìn)行許可和閉鎖，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)防誤目的。

隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的廣泛應(yīng)用，防誤裝置從機(jī)械鎖、程序鎖、電氣閉鎖、電磁閉鎖發(fā)展到今天廣泛應(yīng)用的微機(jī)型防誤閉鎖系統(tǒng)，即傳統(tǒng)的微機(jī)防誤閉鎖、一體化防誤閉鎖和在線防誤閉鎖，極大地提高了防誤閉鎖系統(tǒng)的適用性及擴(kuò)展性。隨著微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的不斷推廣應(yīng)用和相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，集合不同閉鎖裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，目前電廠、變電站的防誤閉鎖設(shè)備的模式大多數(shù)都采用了微機(jī)閉鎖裝置、機(jī)械閉鎖及電氣閉鎖相結(jié)合的方式，并逐步發(fā)展到一體化五防閉鎖和在線式五防閉鎖，各種五防技術(shù)都有一定的適用范圍，在防止誤操作功能上也有一定的局限性。

1 當(dāng)前防誤閉鎖裝置的發(fā)展情況和趨勢(shì)

微機(jī)防誤閉鎖裝置具有許多的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比電氣閉鎖、機(jī)械程序鎖等有很大的優(yōu)勢(shì)，但是，從電廠、變電站使用的情況來(lái)看，防誤閉鎖裝置主要存在以下不足。

（1）早期較為簡(jiǎn)單的微機(jī)防誤閉鎖方式占主體，后期的一體化五防方式較少。五防裝置形式多樣，主要是微機(jī)防誤閉鎖裝置，并輔以電氣閉鎖和機(jī)械聯(lián)鎖，影響維護(hù)工作。

（2）采用早期較為簡(jiǎn)單的微機(jī)防誤閉鎖方式，其主要不足之處是：微機(jī)五防和與監(jiān)控完全分離，五防閉鎖系統(tǒng)缺乏有效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，容易發(fā)生因通信不暢、或五防與監(jiān)控對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息不一致不對(duì)應(yīng)等原因造成的操作閉鎖問題，增加了操作及維護(hù)的工作量，同時(shí)五防與監(jiān)控獨(dú)立的模式也造成變電站擴(kuò)建時(shí)施工難度的加大。

（3）變電站已采用集控中心模式（即是設(shè)立一個(gè)有人監(jiān)控的集控主站，管控周邊一定數(shù)量的無(wú)人值班的 220、110 kV子站），但各子站的防誤閉鎖裝置相互獨(dú)立，各自為政，操作及監(jiān)控均有諸多不便，增加了集控人員的工作量，影響管控水平。

（4）接地隔離開關(guān)和地線管理薄弱，地刀合地線的操作僅通過記錄本進(jìn)行記錄，查閱不便，操作人員填寫操作票時(shí)容易出錯(cuò)遺漏，從而造成漏分地刀或漏拆地線。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在 500 kV某站實(shí)際運(yùn)行中，帶接地隔離開關(guān)、地線送電占誤操作總數(shù)的39.4%。

（5）設(shè)備檢修作業(yè)安全措施仍有漏洞，仍存在誤操作的隱患，如檢修設(shè)備的操作權(quán)限由運(yùn)行人員掌握，存在一經(jīng)模擬操作即可向檢修設(shè)備誤送電的可能性，強(qiáng)制約束的措施不足。

（6）電廠、變電站的端子箱、機(jī)構(gòu)箱、保護(hù)屏的門一般是用通用鎖具上鎖的，采用的鑰匙也往往是通用鑰匙，有些門甚至能直接用螺絲刀、普通鑰匙等工具開啟，閉鎖功能很差，難以杜絕作業(yè)人員隨意擴(kuò)大作業(yè)范圍，難以杜絕誤入間隔情況的發(fā)生。

（7）現(xiàn)有的傳統(tǒng)微機(jī)防誤裝置技術(shù)較為落后。鎖具故障率高，日常維護(hù)量大。安裝在戶外的鎖具，容易發(fā)生銹蝕或卡澀，影響操作票的執(zhí)行程度。電腦鑰匙離線工作。存在“走空程”的隱患?！白呖粘獭笔侵鸽娔X鑰匙打開編碼鎖，但未對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作就進(jìn)行下一項(xiàng)操作，離線工作的電腦鑰匙在解鎖本步操作對(duì)象的編碼鎖后，不能及時(shí)獲得該設(shè)備的操作狀態(tài)，在無(wú)法判斷該步操作是否完成的情況下，進(jìn)入下一步操作項(xiàng)的解鎖，將導(dǎo)致“走空程”。

（8）現(xiàn)在一部分電廠、變電站只實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控閉鎖，在電腦監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)閉鎖功能，其缺點(diǎn)是不能判斷線路上是否掛了接地線，且現(xiàn)地操作沒有閉鎖功能。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用，電廠、變電站自動(dòng)化經(jīng)歷從無(wú)到有、從初級(jí)階段到高級(jí)階段的發(fā)展，近幾年，數(shù)字化電廠、變電站的出現(xiàn)使電廠、變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，為防誤閉鎖提供許多新思路、新手段，目前發(fā)展的兩個(gè)趨勢(shì)：一是實(shí)行監(jiān)控閉鎖一體化，形成一體化五防，解決五防與監(jiān)控圖形數(shù)據(jù)庫(kù)不一致的問題，提高五防可靠性；二是通過分布式現(xiàn)場(chǎng)總線將五防機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)鎖具連接起來(lái)，由防誤主機(jī)控制鎖具的解鎖和閉鎖操作控制閉鎖繼電器的分、合狀態(tài)，同時(shí)具備鎖具閉鎖狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集功能，操作過程完全取消電腦鑰匙，形成在線式獨(dú)立五防系統(tǒng)。在線式獨(dú)立五防系統(tǒng)主要由五部分組成，即五防機(jī)、分布式現(xiàn)場(chǎng)總線、控制器、五防閉鎖節(jié)點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)鎖具，五防機(jī)從監(jiān)控系統(tǒng)獲取一次設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。因此具備了以下優(yōu)點(diǎn)。

①實(shí)時(shí)防誤閉鎖系統(tǒng)。在線式獨(dú)立五防系統(tǒng)的解閉鎖操作由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)控制，五防機(jī)根據(jù)操作票中的操作序列，向網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備發(fā)送解鎖命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)閉鎖設(shè)備的自動(dòng)解鎖，無(wú)須多次往返主控室與一次現(xiàn)場(chǎng)。

②防“走空程”。在線式獨(dú)立五防實(shí)時(shí)監(jiān)視操作票的執(zhí)行情況，只有當(dāng)前項(xiàng)操作完成后，才解鎖下一步操作，有效解決微機(jī)五防的“走空程”問題，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

③實(shí)時(shí)防誤邏輯判斷及實(shí)時(shí)閉鎖功能。在操作票執(zhí)行過程中，五防機(jī)采集通信信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析判斷一次設(shè)備的閉鎖邏輯和一次設(shè)備狀態(tài)信息，一旦發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備異常變位信息，如誤動(dòng)或跳閘，馬上提供解決措施和方法，有效閉鎖操作票執(zhí)行。

④便捷的操作方式。在線獨(dú)立五防方式下，現(xiàn)場(chǎng)操作按操作步驟排列自動(dòng)允許或閉鎖；省卻電腦鑰匙的步驟，解鎖的整個(gè)過程快捷、簡(jiǎn)單，減少鎖具的應(yīng)用和維護(hù)。多任務(wù)并行操作時(shí)多組操作人員可不分前后順序同時(shí)進(jìn)行操作，提高工作效率，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控操作過程。

⑤多層次防誤。構(gòu)建站控層、間隔層、過程層由上而下的三級(jí)防誤體系，其中站控層和間隔層均實(shí)現(xiàn)全站范圍內(nèi)的邏輯閉鎖。

2 常規(guī)五防技術(shù)介紹

（1）微機(jī)防誤閉鎖是指采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，在模擬屏或計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬操作，對(duì)模擬操作過程進(jìn)行監(jiān)控和提醒，對(duì)誤操作步驟進(jìn)行報(bào)警和閉鎖，在模擬操作結(jié)束并步驟符合五防等要求后，將所有操作步驟傳輸寫入五防電腦鑰匙，強(qiáng)制運(yùn)行人員或檢修維護(hù)人員按正確步驟操作設(shè)備。微機(jī)防誤裝置構(gòu)成一般包括：五防主機(jī)、模擬屏（或模擬操作用計(jì)算機(jī)）、電腦鑰匙、編碼鎖具等元件組成，主要是防止運(yùn)行人員或檢修維護(hù)人員在電廠、變電站高壓開關(guān)設(shè)備上發(fā)生誤操作行為。（2）電氣閉鎖是指在設(shè)備控制回路串入輔助接點(diǎn)或感應(yīng)設(shè)備有無(wú)電壓等方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的相互閉鎖，如：加入刀閘、接地刀閘、開關(guān)的輔助接點(diǎn)，包括電氣回路、電磁鎖、帶電顯示裝置等。（3）程序閉鎖是指通過帶有操作順序鎖具或限制普通鎖具取匙順序的方式閉鎖設(shè)備，強(qiáng)制操作人員按固定步驟執(zhí)行操作的閉鎖設(shè)備。（4）機(jī)械聯(lián)鎖是指在互相有誤操作影響的機(jī)械電氣設(shè)備上安裝的閉鎖機(jī)械構(gòu)件，只有達(dá)到相關(guān)條件，該構(gòu)件才能解鎖，允許另一設(shè)備進(jìn)行操作，如帶地刀的刀閘上一般就安裝能相互卡阻閉鎖的金屬擋板。（5）一體化五防是指統(tǒng)一融合監(jiān)控系統(tǒng)和五防系統(tǒng)的圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)等信息，將傳統(tǒng)單一的五防功能融入監(jiān)控系統(tǒng)中，使監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)兼具五防閉鎖功能。（6）在線式五防是指通過分布式現(xiàn)場(chǎng)總線將五防機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)鎖具連接起來(lái)，由防誤主機(jī)控制鎖具的解鎖和閉鎖，控制閉鎖繼電器的分合。

3 技術(shù)觀點(diǎn)

電廠、變電站電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)是一個(gè)永恒的主題。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，電廠、變電站的管理已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸悄芑薄盁o(wú)人化”。這些變化必然對(duì)微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)提出越來(lái)越高的要求。該文通過分析對(duì)比電廠、變電站防誤閉鎖裝置的一般要求和各種形式主要得出如下結(jié)論。（1）五防閉鎖的一般要求為：①防止誤拉（合）斷路器；②防止帶負(fù)荷拉（合）隔離開關(guān)；③防止合隔離開關(guān)（斷路器）時(shí)帶地線（接地刀閘）；④防止誤入帶電間隔，即為只有間隔不帶電，才能進(jìn)入；⑤防止帶電掛地線，合接地刀閘。（2）電廠、變電站防誤閉鎖的主要形式分為常規(guī)防誤閉鎖方式和微機(jī)閉鎖方式，機(jī)械閉鎖、電氣閉鎖和電磁閉鎖為主要代表的常規(guī)閉鎖方式在過去的防誤操作中起到至關(guān)重要的作用。（3）微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)將斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、臨時(shí)接地線、網(wǎng)口（柜口）等設(shè)備的電氣閉鎖條件、倒閘操作規(guī)則編輯成計(jì)算機(jī)程序，并通過現(xiàn)場(chǎng)防誤鎖具來(lái)實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖功能的一種方法。是當(dāng)今防誤閉鎖領(lǐng)域最為先進(jìn)的技術(shù)。主要分為離線式微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)、在線式微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)和綜合式微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)。

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