覆蓋火電廠全廠的電氣五防系統(tǒng)實現(xiàn)

方楊猛

【摘 要】本文以我廠建設覆蓋全廠微機五防系統(tǒng)改造為藍本，介紹了火電廠微機五防系統(tǒng)的建設方法，并從運行、安全管理、經(jīng)濟型等角度進行分析和比較，對“五防”問題提出了一些新的見解，對實施方法提出諸多開創(chuàng)性的辦法，解決了微機五防覆蓋全廠的技術瓶頸，可供同類型電廠進行五防系統(tǒng)建設參考，意在使電氣防誤工作更加完善可靠。

【關鍵詞】五防 誤操作 微機防誤

1 引言

電力系統(tǒng)中的五防是指：防止誤分、合斷路器、防止帶負荷分、合隔離開關‘防止帶電掛（合）接地線（接地開關）、防止帶接地線（接地開關）合斷路器（隔離開關）、防止誤入帶電間隔。電氣“五防”功能的實現(xiàn)成了電力安全生產(chǎn)的重要措施之一。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，技術的不斷更新，防誤裝置得到不斷改進和完善。防誤系統(tǒng)的建設原則是：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設備，均應裝設防誤裝置和相應的防誤電氣閉鎖回路。為防止電氣誤操作，在人和設備之間，構筑技術措施防線，從設備操作過程全程防誤的角度出發(fā)，采用不同的技術措施，從根本上杜絕電氣誤操作的發(fā)生?；痣姀S的微機電氣五防系統(tǒng)長期以來并未覆蓋到升壓站以外的廠用電氣設備，究其原因，既有重視程度不夠的原因，更有技術方面實現(xiàn)起來困難較大的原因，本文結合我廠電氣“五防”現(xiàn)狀，從安全管理、五防技術、功能等方面進行了比較，對安裝過程中存在的問題進行了分析，并由此提出火電廠防誤系統(tǒng)設計安裝較為可行的解決方案。

2 我廠“五防”未改造前狀況

我廠電氣設備“五防”系統(tǒng)既有傳統(tǒng)的機械式、電磁式防誤方式，又有微機防誤方式。根據(jù)不同的電壓等級，其防誤方式、防誤功能各不相同，下面分系統(tǒng)加以介紹：

2.1 廠用低壓0.4kV PC饋線

采用低壓抽屜柜，其自身具備機械程序閉鎖裝置，主要功能為斷路器在試驗位置合閘后不能推進工作位置，在工作位置合閘后，斷路器不能拉出。但是無法防范人員走錯間隔。

2.2 廠用高壓10kV配電系統(tǒng)

其“五防”系統(tǒng)由傳統(tǒng)的機械程序閉鎖裝置構成。其中機械閉鎖裝置的功能為：當接地開關及斷路器在分閘位置時，手車才能從“試驗/隔離”位置移至“工作”位置。只有手車處于“試驗/隔離”或移開位置時，接地開關才能操作。斷路器只有在斷路器手車已正確處于“試驗/隔離”位置或“工作”位置時才能進行合閘操作。斷路器手車在“試驗/隔離”位置或“工作”位置時，但沒有控制電壓時，斷路器僅能手動分閘，不能合閘。手車在“工作”位置，二次插頭被鎖定，不能被拔除。當接地開關合閘后，電纜室才允許被打開，只有關閉電纜室門后，接地開關才允許被分閘。其原理為靠開關行程位置中的機械傳動裝置來完成閉鎖，結構比較復雜，可靠性較強，但操作比較煩瑣。尤其是運行人員定期測試設備絕緣時需要反復分合地刀。同樣也不能防范人員走錯間隔。

2.3 750kV升壓站系統(tǒng)

其“五防”系統(tǒng)由GIS操作回路順序互鎖和微機防誤裝置構成。其中GIS操作回路順序互鎖的功能為：隔刀的操作需要在斷路器和相鄰地刀均拉開的情況下進行；地刀的操作需要在相鄰的隔刀均拉開的情況下進行；線側地刀需要在線路隔刀拉開且線路無電的情況下進行；斷路器的操作不能在相鄰隔刀的操作過程中進行。其微機防誤閉鎖系統(tǒng)的功能，除具有“五防”功能外，還具有監(jiān)視、控制、防真培訓等功能。其將NCS所監(jiān)控的刀閘、斷路器位置上傳至微機五防系統(tǒng)，需要進行操作時，在五防系統(tǒng)中進行模擬，閉鎖規(guī)則滿足時，五防系統(tǒng)會按照模擬的操作順序許可NCS遠方操作，并且實時監(jiān)視開關、刀閘的變位情況。上述五防系統(tǒng)均無法對大量的就地手動操作進行防誤閉鎖。

3 現(xiàn)場實際情況對防誤閉鎖系統(tǒng)提出的要求及解決方案

為了彌補設備自身現(xiàn)有五防功能的不足，按照現(xiàn)場實際需要，結合技術可行性、經(jīng)濟性綜合

3.1 0.4kV低壓配電系統(tǒng)

（1）0.4kV轉機。數(shù)量較多、操作頻繁，正常運行中絕大多數(shù)時間運行運行態(tài)、或熱備態(tài)，遠方操作受熱控邏輯連鎖控制。（2）0.4kV靜態(tài)負荷。數(shù)量多，操作較為頻繁，在正常運行中絕大多數(shù)處于運行態(tài)，雙電源切換一般由就地實現(xiàn)。其防范重點在于冷、熱備轉換操作時走錯間隔，實際實施中采用給進出車操作孔加閉鎖的方法，閉鎖錯誤的進出車操作。（3）PC母線。在PC母線PT柜外安裝母線專用接地樁，閉鎖帶電掛母線接地線。

3.2 10kV配電柜

（1）10kV轉機。數(shù)量較多、操作頻繁，正常運行中絕大多數(shù)時間處于運行態(tài)或熱備態(tài)，遠方操作受熱控邏輯連鎖控制，操作回路設計中已禁止在工作位置就地合、分閘。其防范重點在于防止冷、熱備轉換操作時走錯間隔，防止帶電合地刀、帶地刀送開關。實際實施中采用在小車上安裝位置檢測器、進出車操作孔加裝機械編碼鎖、地刀操作孔加裝機械編碼鎖。當開關在分位時開放出車，當檢測到開關處于非工作位時開放合地刀，地刀分開后開放進車。（2）10kV干式變。數(shù)量較多、操作不頻繁，正常運行中基本處于運行態(tài)，高壓側開關遠方操作受DCS連鎖邏輯閉鎖，高壓側開關操作回路設計中已禁止在工作位置就地合、分閘，低壓側開關遠方操作受DCS連鎖邏輯閉鎖，低壓側開關操作同時受就地互鎖邏輯及備自投等自動裝置控制。其防范重點在于防止冷、熱備轉換操作時走錯間隔，防止帶電合地刀，防止帶地刀送開關，防止變壓器帶就地接地線送開關，防止誤入帶電變壓器。實際實施中小車上安裝位置檢測器、進出車操作孔加裝機械編碼鎖、地刀操作孔加裝機械編碼鎖、變壓器柜門安裝機械編碼鎖、變壓器就地安裝變壓器專用接地樁頭、變壓器低壓側開關進出車操作孔加裝閉鎖。當高壓側開關在分位且低壓側開關也在分位時，開放高、低壓側開關出車；當檢測到高壓側開關處于非工作位，且低壓側開關也處于非工作位時開放高壓側合地刀、低壓側掛接地線，開放變壓器柜門；高壓側地刀分開后且低壓側地線拆除后且變壓器就地柜門上鎖后，開放高、低壓側開關進車。（3）10kV母線工作及備用進線。正常運行中一個處于運行態(tài)、一個處于熱備態(tài)，遠方操作受DCS互鎖邏輯閉鎖且受快切裝置控制。其防范重點在于防止誤入帶電間隔，防止帶電掛接地線，防止帶接地線送開關。實際實施中，在開關后柜門開門螺栓處加裝機械編碼鎖、進出車操作孔加裝機械編碼鎖、后柜門外安裝進線專用接地樁頭。當相關啟備變或發(fā)變組全部停電、包括本開關不在工作位時開放后柜門，開放接地樁頭允許進行安裝接地線操作；發(fā)變組或啟備變系統(tǒng)接地線包括本柜接地線全部拆除后開放開關進車。（4）10kV母線PT。母線安裝專用母線接地樁，在10kV母線PT柜開柜螺栓上設機械編碼鎖，當該10kV段所有開關均不在工作位時開放后柜門開門，允許加掛接地線，當接地線線未拆除時閉鎖該10kV段所有開關進車。

3.3 750kV系統(tǒng)

（1）斷路器。數(shù)量少、操作較少，正常運行中絕大多數(shù)時間處于運行態(tài)，電動操作受就地電氣邏輯連鎖控制，就地無法手動操作。防范重點在于NCS上遠方誤操作，就地操作走錯間隔。實際實施中，在開關就地操作把手上加裝編碼閉鎖盒，在后臺設置五防遠方閉鎖。在后臺五防系統(tǒng)進行開關操作預演，五防邏輯通過后，開放NCS上進行遠方操作，當選擇就地操作模式時開放開關就地操作把手閉鎖盒，允許進行就地操作。（2）隔刀、地刀。數(shù)量多、操作較少，正常運行中隔刀常處于合閘狀態(tài)，地刀常處于分閘狀態(tài)，電動操作受就地電氣邏輯連鎖控制，就地手動操作無閉鎖。其防范重點在于NCS上遠方誤操作，就地電動操作走錯間隔，手動操作走錯間隔。實際實施中，在隔刀、地刀就地操作把手上安裝編碼閉鎖盒，在后臺設置五防遠方閉鎖，在隔刀、地刀就地機構箱安裝三相分相機械編碼鎖，在隔刀、地刀就地機構箱安裝分、合位置檢測器。在后臺五防系統(tǒng)進行隔刀、地刀操作預演，五防邏輯通過后，開放NCS上進行遠方操作，當選擇就地電動操作模式時開放開關就地操作把手閉鎖盒，允許進行就地電動操作，當選擇就地手動操作模式時，開放隔刀、地刀就地柜門，允許進行就地分相手動操作，如隔刀、地刀需要連續(xù)操作，可以通過就地位置檢測器實時進行對位。

4 系統(tǒng)結構組織方案

為了能夠實現(xiàn)覆蓋全廠電氣設備的五防系統(tǒng)，需要得到所轄設備的實時狀態(tài)，實際中這些設備既有受DCS監(jiān)控的、也有受外圍系統(tǒng)監(jiān)控的，要求五防系統(tǒng)能夠同時從主機和外圍監(jiān)控系統(tǒng)中取得數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時、在線、自動對位，這在實際中是存在困難的，因為不論是主機DCS還是外圍監(jiān)控系統(tǒng)可能都沒有預留有與五防系統(tǒng)通訊的位置，而且即便是能夠提供通訊，外圍系統(tǒng)數(shù)量較多，通訊系統(tǒng)的設計將會變得極為復雜。為了解決這一問題，我們在實際實施中采用從SIS系統(tǒng)中取得相關開關刀閘位置，并且數(shù)據(jù)接口比較簡單，不必在SIS中制作數(shù)據(jù)轉發(fā)表，僅需得到所需開關量在SIS中的點描述即可。

對于750kV升壓站設備，在NCS系統(tǒng)中監(jiān)控，因為仍需由五防系統(tǒng)對遠方遙控操作進行閉鎖，必須與NCS系統(tǒng)直接通訊，故750kV設備的狀態(tài)信息由NCS直接轉發(fā)至五防機，更加可靠。

五防系統(tǒng)控制范圍包含全廠0.4kVPC及以上所有電氣設備，覆蓋面廣，相互之間距離較遠，僅在集控室布置五防工作站已不現(xiàn)實?？紤]分別在設備相對集中的主廠房、脫硫、除塵、化水、輸煤等五處值班室設置五防工作站。值班員需要對相關電氣設備進行操作時就近模擬操作、傳票，操作結束后就近進行鑰匙回傳對位。工作站電腦配置上，主廠房所轄設備較多，操作量大，需要獨立配置電腦，而對于外圍廠房，鑒于畢竟日常操作較少，獨立配置五防工作站電腦使用率太低，可以由原已配置MIS電腦兼任。由于五防系統(tǒng)閉鎖邏輯設計中，外圍系統(tǒng)與主廠房之間存在相互閉鎖，如某個外圍系統(tǒng)干式變由運行轉檢修需要高、低壓側開關均斷開且均不在工作位，由檢修轉冷備又需要高、低壓側地刀、接地線均已撤除才可進行，為了實現(xiàn)類似這樣的閉鎖邏輯功能，這就要求各五防工作站之間尚需進行數(shù)據(jù)交換，對于現(xiàn)有廠站單獨為五防系統(tǒng)通訊敷設光纜顯得工作量較大，且使用效率較低，可以使用現(xiàn)有各控制室與通訊機房已有通訊光纜的備用芯來實現(xiàn)組網(wǎng)。網(wǎng)絡拓撲借鑒集控站模式，即主產(chǎn)房五防工作站作為五防主機兼做服務器，外圍廠房五防工作站作為五防子站。對脫硫、除塵、化水、輸煤四臺外圍系統(tǒng)MIS兼做的五防子站電腦加裝五防專用網(wǎng)卡，組成獨立五防網(wǎng)絡。電氣五防系統(tǒng)結構圖1所示。

從上面的描述可以看出五防主機既要與實時控制I區(qū)的NCS系統(tǒng)通訊，又要與管理信息IV區(qū)的SIS外部區(qū)域和管理信息IV區(qū)的MIS客戶端通訊。按照電力二次系統(tǒng)安全防護的要求需要在系統(tǒng)中設置橫向物理隔離裝置，在具體設防位置的考慮上，我們最終決定在NCS與五防主機之間采取隔離措施，這樣隔離裝置的數(shù)量較少，便于施工，節(jié)約費用。

5 結語

經(jīng)過改造后的微機五防系統(tǒng)，覆蓋全廠0.4kVPC及以上所有電氣設備。系統(tǒng)結構較為簡單，工作十分穩(wěn)定，操作簡便。此種實施方案完全可以作為其他火電廠實施五防系統(tǒng)改造的范本。