基于DCS系統(tǒng)的廠用電設(shè)備防誤配置策略

王帥雯

摘 要：本文針對廠用電系統(tǒng)中無機(jī)械防誤閉鎖或閉鎖不完善的斷路器變壓器組，詳細(xì)闡述了采用DCS控制系統(tǒng)的微機(jī)防誤閉鎖方案。方案對原機(jī)械閉鎖裝置不進(jìn)行大的改動(dòng)，采用原斷路器上傳至DCS控制系統(tǒng)的DI開關(guān)量，通過DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯編程判斷，輸出對應(yīng)的解鎖指令至就地電磁鎖，從而實(shí)現(xiàn)防誤操作的微機(jī)控制。本方案完善了斷路器變壓器組的五防閉鎖配置，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，便于控制室人員對現(xiàn)場操作情況的掌握和了解。方案采用現(xiàn)有的設(shè)施和電纜，僅增加少量的附件，項(xiàng)目投資少，實(shí)施便捷，同時(shí)也可作為機(jī)械閉鎖的冗余，進(jìn)一步提高設(shè)備防誤操作閉鎖能力。

關(guān)鍵詞：微機(jī)閉鎖；五防閉鎖；DCS系統(tǒng)；電磁鎖

1.引言

防止電氣誤操作事故是國家能源局印發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的重要項(xiàng)目。防止電氣誤操作事故除規(guī)范管理制度和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程等管理性防范措施外，設(shè)備采用防誤閉鎖裝置是極為重要的舉措。目前電廠或變電站在高壓、超高壓電壓等級（110KV及以上電壓等級）均設(shè)置了五防閉鎖系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖，而在配電電壓等級（35KV以下電壓等級）的系統(tǒng)往往是依托設(shè)備自身的五防閉鎖機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖功能。部分國產(chǎn)老配電系統(tǒng)設(shè)備在防誤閉鎖方面存在缺失或不完善，即使部分新設(shè)備由于使用的不規(guī)范或設(shè)備自身設(shè)計(jì)、質(zhì)量等原因，防誤閉鎖裝置存在失效，這就給現(xiàn)場操作人員埋下極大的安全隱患?？v觀歷年典型電氣誤操作事故，配電電壓等級是事故發(fā)生的高發(fā)區(qū)，而設(shè)備的機(jī)械防誤裝置失效使設(shè)備失去了最后一道關(guān)口，給安全生產(chǎn)帶來極大的不安全因素。

本文針對無五防閉鎖裝置或僅有簡單的機(jī)械閉鎖裝置的配電電壓系統(tǒng)設(shè)備，提出在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單的外部改造，利用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微機(jī)與電氣聯(lián)合作用的閉鎖裝置，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的五防閉鎖。對配有機(jī)械五防閉鎖裝置設(shè)備而言，也是一種冗余配置。而對于電氣閉鎖方案，微機(jī)閉鎖具有遠(yuǎn)程監(jiān)視的功能，使控制室人員能夠及時(shí)掌握和了解現(xiàn)場操作情況。本文以某電廠6KV廠用配電系統(tǒng)1臺(tái)6KV/380V變壓器，及變壓器高低壓側(cè)2臺(tái)斷路器為例進(jìn)行詳細(xì)闡述，通過DCS系統(tǒng)與電氣回路共同實(shí)現(xiàn)五防閉鎖。

2.6KV廠用電系統(tǒng)

2.1概況

某電廠廠用配電系統(tǒng)采用6KV配電設(shè)備，在同一房間內(nèi)布置了兩臺(tái)同型號、同廠家的6KV/380V變壓器。6KV真空斷路器只有自帶的、功能簡單的機(jī)械防誤閉鎖裝置，也因年久存在部分防誤閉鎖的功能失效。若要在原有開關(guān)柜修復(fù)或進(jìn)一步完善機(jī)械閉鎖功能，存在加工生產(chǎn)困難，尤其是目前已經(jīng)停產(chǎn)的開關(guān)柜型。

變壓器為老式變壓器，盤門只有機(jī)械鎖，目前僅采用普通鑰匙來進(jìn)行關(guān)閉。變壓器進(jìn)線6KV真空斷路器與變壓器之間無五防閉鎖設(shè)施，出線380V框架斷路器與上級之間也無電氣聯(lián)鎖裝置。

2.2存在的安全隱患分析

6KV斷路器一般配置有防誤閉鎖裝置，如合閘狀態(tài)不能對手車進(jìn)行移位，斷路器在工作位置不能打開電纜室盤門等；但部分老開關(guān)柜柜型存在防誤閉鎖不完善或防誤機(jī)構(gòu)不可靠，有較大安全隱患，如斷路器合閘狀態(tài)能由檢修位推至工作位，工作位合閘狀態(tài)可以拉出斷路器，而在設(shè)備運(yùn)行過程中，驗(yàn)證機(jī)械閉鎖裝置是否正常有較大難度，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。

變壓器由于未設(shè)置帶電閉鎖盤門電磁鎖，使變壓器在運(yùn)行中也能打開柜門，一旦操作人員走錯(cuò)間隔，誤開帶電運(yùn)行的變壓器柜門，將給操作人員人身帶來極大安全風(fēng)險(xiǎn)，造成嚴(yán)重后果。

3.五防配置策略

五防閉鎖一般采用的是機(jī)械閉鎖、程序鎖、電氣閉鎖及電磁鎖、微機(jī)閉鎖等主要型式。而實(shí)際應(yīng)用中，往往是幾種閉鎖型式的組合，對于高壓、超高壓系統(tǒng)除了設(shè)備的機(jī)械閉鎖，大多還有微機(jī)閉鎖裝置，對機(jī)械閉鎖裝置起到冗余和補(bǔ)充的作用。

電廠的控制系統(tǒng)大多采用了DCS控制系統(tǒng)，配電設(shè)備的模擬量或開關(guān)量信息均已送DCS控制系統(tǒng)，作為狀態(tài)顯示和熱工邏輯控制用，如斷路器分、合閘狀態(tài)，斷路器手車位置狀態(tài)等。因此采取基于DCS系統(tǒng)的微機(jī)五防閉鎖策略，可利用現(xiàn)有的設(shè)備信息、電纜等設(shè)施，僅需增設(shè)少量附件即可實(shí)現(xiàn)微機(jī)防誤閉鎖功能，項(xiàng)目具有投入小，實(shí)施簡潔等優(yōu)勢。采用微機(jī)防誤閉鎖與電氣防誤閉鎖的不同在于，微機(jī)防誤具有遠(yuǎn)方監(jiān)控的功能，起到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的作用，通過DI點(diǎn)變位信息的就能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握操作情況，并且DCS能夠?qū)v史信息進(jìn)行保存，有利于操作后的進(jìn)一步分析；而電氣防誤全部在就地開關(guān)柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)，缺少了遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)環(huán)節(jié)。

3.1斷路器防誤硬件配置

開關(guān)柜本體，增設(shè)4個(gè)電磁鎖，分別對斷路器艙室搖柄操作孔、斷路器艙室門操作把手、接地刀閘操作孔、電纜艙室門操作把手起閉鎖作用。使電磁鎖在未解鎖時(shí)，不能進(jìn)行相應(yīng)的操作。電磁鎖帶電才能解鎖，也就避免出現(xiàn)控制電源丟失后，失去防誤閉鎖功能。詳細(xì)功能見表1。

為實(shí)現(xiàn)微機(jī)閉鎖功能，還將使用開關(guān)柜DI點(diǎn)進(jìn)行邏輯組合形成判據(jù)。主要類型見表2。

3.2斷路器防誤邏輯

針對6KV手車式斷路器，配置了如下幾種防誤閉鎖方案，實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)下的防誤閉鎖功能：

（1）斷路器合閘狀態(tài)時(shí)，不能對手車進(jìn)行搖進(jìn)或搖出操作，僅當(dāng)斷路器在分閘狀態(tài)且二次插把插入時(shí)才能進(jìn)行操作；采用斷路器艙室搖柄操作孔電磁鎖鎖住手車搖柄插孔，電磁鎖未解鎖時(shí)，手車搖柄無法插入插孔，防止人員進(jìn)行手車操作。

（2）只有當(dāng)手車在試驗(yàn)位置時(shí)，才能打開斷路器艙室或電纜側(cè)艙室進(jìn)行操作；

（3）只有當(dāng)手車在試驗(yàn)位置時(shí)，才能進(jìn)行接地刀閘的操作；

（4）只有接地刀閘合閘時(shí)，才能打開電纜室門；

（5）電磁鎖為帶電解鎖，僅當(dāng)控制電源正常且回路完好時(shí)才能解鎖進(jìn)行操作；

3.3變壓器防誤硬件配置

變壓器柜門設(shè)1個(gè)帶電解鎖的電磁鎖，對變壓器柜門實(shí)現(xiàn)鎖住功能，防止未解鎖時(shí)打開柜門。詳細(xì)功能見表3。

3.3變壓器防誤邏輯

針對變壓器柜門，配置如下防誤閉鎖措施，避免在未作好隔離措施時(shí)打開變壓器柜門，僅當(dāng)以下條件全滿足時(shí)，方可解鎖打開柜門：

（1）對應(yīng)的高壓側(cè)斷路器在試驗(yàn)或檢修位置；

（2）高壓側(cè)斷路器接地刀閘已合閘；

（3）變壓器帶電顯示裝置指示不帶電；

（4）對應(yīng)低壓側(cè)斷路器在分閘狀態(tài)，且在非工作位置；

4.結(jié)論

采用DCS控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)斷路器變壓器組的五防閉鎖方案，在完善設(shè)備五防閉鎖功能的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)控制室對現(xiàn)場操作情況的掌握和了解。方案利用現(xiàn)有的設(shè)施和電纜，僅增加少量的附件，項(xiàng)目投資少，實(shí)施便捷，也可作為機(jī)械閉鎖的冗余，提高了設(shè)備防誤操作閉鎖能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家能源局.防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋義.北京：中國電力出版社出版，2014.

[2] 國家能源局.DL/T5136-2012火力發(fā)電廠、變壓站二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.北京：中國計(jì)劃出版社，2012.