變電站檢修過程中檢修隔離閉鎖系統(tǒng)應(yīng)用

李維康 國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司

電力生產(chǎn)中，為確保人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全，避免各類誤操作事故的發(fā)生，必須采取防誤閉鎖措施，其中在電力生產(chǎn)現(xiàn)場安裝防誤閉鎖裝置是防誤閉鎖措施實(shí)現(xiàn)的重要手段[1]。在變電站中，當(dāng)有設(shè)備要進(jìn)行檢修時(shí)，相關(guān)運(yùn)行人員須對(duì)檢修設(shè)備進(jìn)行隔離操作，以切斷該設(shè)備的高壓電、高壓氣、高壓水等各種危險(xiǎn)源的來路，最終將指定檢修設(shè)備與其他運(yùn)行設(shè)備設(shè)施隔離出來，確保檢修工作中人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全。本文將一種隔離閉鎖功能應(yīng)用于防誤閉鎖系統(tǒng)中，該功能首先對(duì)不同檢修隔離措施進(jìn)行劃分，然后通過對(duì)不同檢修隔離的逐步授權(quán)實(shí)現(xiàn)在設(shè)備檢修中的多設(shè)備間隔離措施的閉鎖功能。

一、隔離開關(guān)操作原則分析

由于電力行業(yè)當(dāng)中對(duì)于隔離開關(guān)的操作并沒有進(jìn)行明確的規(guī)定使得變電運(yùn)行人員在遇到突發(fā)事故時(shí)并沒有規(guī)定作為指導(dǎo)。這時(shí)為了給變電運(yùn)行人員提供工作指導(dǎo)，在處理電氣故障時(shí)變電運(yùn)行人員一般要遵循設(shè)備保護(hù)原則和操作順序優(yōu)先原則。

重要設(shè)備保護(hù)指的變電人員在進(jìn)行隔離開關(guān)時(shí)要注重一些電氣設(shè)備的防護(hù)工作。在電力的運(yùn)輸和供應(yīng)過程當(dāng)中需要保護(hù)一些重要電力設(shè)備不因操作失誤或者電壓驟降而出現(xiàn)電力設(shè)備損壞的情況。相關(guān)的規(guī)定同樣也明確了負(fù)荷側(cè)隔離開關(guān)操作要優(yōu)先進(jìn)行，這么做的意義在于能夠保護(hù)電路的母線不受損[2]。而切斷負(fù)荷側(cè)隔離開關(guān)能夠保證整個(gè)電路運(yùn)行的安全，即使在切斷了負(fù)荷側(cè)操作開關(guān)以后，就算遇到了一些突發(fā)性的電路問題或者故障，也不會(huì)影響當(dāng)前電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，這就極大增加了整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性[3]。重要設(shè)備通常指的是對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行造成影響的相關(guān)設(shè)備。若是這些重要設(shè)備出現(xiàn)了故障和問題可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行，保護(hù)重要設(shè)備也就間接保護(hù)整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

操作順序優(yōu)先原則是在重要設(shè)備保護(hù)的基礎(chǔ)上衍生出的一個(gè)概念。其是對(duì)電力設(shè)備的重要程度進(jìn)行劃分，按照設(shè)備的重要程度作為衡量操作順序的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)了安全問題，工作人員就能夠按照設(shè)備的重要程度在腦中形成一個(gè)重要電力設(shè)備的先后保護(hù)表。工作人員只有保障了重要設(shè)備的安全才能保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為此，整個(gè)隔離開關(guān)的操作都要遵循重要設(shè)備保護(hù)和操作順序優(yōu)先兩大原則，基于這兩個(gè)原則工作人員才能在相關(guān)規(guī)定描述籠統(tǒng)的情況下做出正確的操作，才能確保隔離開關(guān)的操作不會(huì)影響到整個(gè)變電運(yùn)行。

二、檢修隔離措施劃分

電廠運(yùn)行人員對(duì)檢修設(shè)備所做的隔離操作，可以根據(jù)措施內(nèi)容以及涉及保護(hù)范圍的不同，劃分為單一措施、措施鏈和檢修隔離區(qū)3 類。單一措施是指對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的單一步驟的隔離措施。例如，斷路器、隔離開關(guān)的分合，地線的掛接等。措施鏈?zhǔn)怯蓡我淮胧┌凑找欢樞蛳群笸瓿傻囊幌盗懈綦x措施，這些單一措施之間在防誤閉鎖系統(tǒng)里具有一定的閉鎖關(guān)系[4]。例如，切斷一條線路供電，需斷開線路的斷路器，再按順序斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)。檢修隔離區(qū)是指滿足單個(gè)設(shè)備安全檢修條件的最小措施范圍，通常由多個(gè)措施鏈構(gòu)成。

在變電站中往往存在著多個(gè)工作面同時(shí)交叉進(jìn)行的現(xiàn)象，導(dǎo)致對(duì)不同設(shè)備的措施范圍間的隔離措施互相重疊，在這種情況下必須保證每一項(xiàng)檢修任務(wù)的安全性和其隔離措施的完整性，有效地保證每項(xiàng)檢修任務(wù)對(duì)應(yīng)的隔離措施尤其是與其他任務(wù)交叉重疊部分不被破壞。

三、變電檢修中隔離防誤系統(tǒng)檢修隔離功能

當(dāng)前廣泛應(yīng)用在電力現(xiàn)場的防誤閉鎖裝置由微機(jī)防誤閉鎖裝置、電氣防誤閉鎖、電磁閉鎖裝置、機(jī)械閉鎖裝置等組成。變電站運(yùn)行人員在防誤主機(jī)上對(duì)檢修隔離任務(wù)的隔離措施在防誤軟件上進(jìn)行模擬操作，將模擬好的檢修隔離任務(wù)通過傳輸適配器傳到電腦鑰匙上。隨后運(yùn)行人員進(jìn)行現(xiàn)場的隔離操作，操作每一步對(duì)設(shè)備名稱和狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)位后使用電腦鑰匙解鎖設(shè)備的五防鎖具及智能鎖具，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)防誤閉鎖的功能。最后操作任務(wù)完畢后，將變更后的設(shè)備狀態(tài)傳輸?shù)椒勒`系統(tǒng)中。

為實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修中的多設(shè)備間隔離措施的閉鎖功能，在原有的綜合防誤系統(tǒng)中加入了檢修隔離授權(quán)功能。當(dāng)多項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)的檢修隔離區(qū)存在措施重疊的部分時(shí)，將這幾項(xiàng)檢修任務(wù)合并為一個(gè)總的檢修任務(wù)，并對(duì)該任務(wù)設(shè)立相應(yīng)的措施范圍，即措施范圍需要滿足在該范圍內(nèi)所有設(shè)備的安全檢修要求[5]。將總的檢修隔離任務(wù)的隔離措施在防誤主機(jī)的防誤系統(tǒng)中進(jìn)行模擬，通過傳輸適配器傳輸?shù)诫娔X鑰匙上，運(yùn)行人員在隔離操作過程中用電腦鑰匙進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)位、解鎖，將變更后的設(shè)備狀態(tài)傳輸?shù)椒勒`系統(tǒng)中，所有的操作任務(wù)完成后，總檢修任務(wù)的措施范圍也在防誤系統(tǒng)中初步建立起來。

當(dāng)現(xiàn)場分別進(jìn)行單個(gè)任務(wù)檢修時(shí)，運(yùn)行人員在確認(rèn)所做措施滿足該設(shè)備安全檢修要求并檢查相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)變更與措施要求一致后，在綜合防誤系統(tǒng)的防誤主機(jī)上對(duì)該任務(wù)模擬掛牌生成對(duì)應(yīng)的檢修隔離區(qū)，并將信息傳遞到檢修隔離管理器的檢修隔離授權(quán)鑰匙上，交由相關(guān)檢修人員保管，待檢修任務(wù)完成后由檢修人員將檢修隔離授權(quán)鑰匙交還，待檢修隔離授權(quán)鑰匙插入到檢修隔離管理器原來的位置上，防誤主機(jī)上對(duì)應(yīng)的檢修隔離區(qū)在系統(tǒng)里清除，表示該任務(wù)已經(jīng)完成[6]。通過電腦鑰匙建立的檢修措施范圍與通過檢修隔離授權(quán)系統(tǒng)建立的檢修隔離區(qū)通過標(biāo)識(shí)牌等構(gòu)成相互閉鎖，只有當(dāng)范圍內(nèi)所有檢修隔離牌交還在系統(tǒng)中清除后，設(shè)立的總的措施范圍的安全措施才能恢復(fù)。

四、隔離開關(guān)誤操作防范措施

為了避免隔離、接地隔離開關(guān)電氣防誤操，需控制電纜接線問題；簡化閉鎖電路繁雜度，簡化隔離、接地開關(guān)的電氣控制電路，提高設(shè)備維護(hù)工作的效率；直觀顯示受控隔離開關(guān)的閉鎖、解鎖、裝置狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)防電氣誤操作狀態(tài)的可視化目的，需要提出一種新型的數(shù)字化可電動(dòng)操作的隔離開關(guān)電氣防誤操作的技術(shù)，該技術(shù)主要由數(shù)字化的智能閉鎖裝置實(shí)現(xiàn)[7]。

（一）智能閉鎖裝置

智能閉鎖裝置由電源、LED 信號(hào)燈、開關(guān)量采集裝置、隔離開關(guān)智能閉鎖裝置、通信接口、調(diào)試接口組成。

電源模塊輸入為直流220V 輸入，輸出3V 直流電壓，通過接口電路為邏輯模塊、通信接口提供工作電源，輸出12V 直流電壓，通過接口電路供給開關(guān)量采集。

開關(guān)量采模塊由光電隔離元件配置信號(hào)處理電路組成，由外部隔離開關(guān)位置輔助接點(diǎn)控制光電隔離元件的發(fā)光，采集隔離開關(guān)位置的數(shù)字狀態(tài)，并通過接口電路把采集到的信息傳遞給邏輯判斷模塊進(jìn)行邏輯判斷。

通信接口是實(shí)現(xiàn)本就地裝置、其他就地裝置、圖形顯示單元的數(shù)據(jù)交換的通信接口，由具備光纖通信功能的收、發(fā)端口及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)，收到其他裝置發(fā)送來的閉鎖信息后，通過接口電路傳遞給邏輯判斷模塊，同時(shí)通過接口電路接收邏輯判斷模塊傳遞來的閉鎖信息，通過發(fā)送端口向其他閉鎖裝置發(fā)送信息。

智能閉鎖裝置安裝于隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，LED 燈由綠色運(yùn)行燈、黃色異常燈、紅色閉鎖燈、綠色解鎖燈組成，就地裝置正常時(shí)運(yùn)行點(diǎn)亮、異常燈熄滅，自檢故障時(shí)異常燈點(diǎn)亮，同時(shí)運(yùn)行燈熄滅、閉鎖燈點(diǎn)亮；智能閉鎖裝置由通信口及自身開關(guān)量采集到的信息量判斷受控隔離開關(guān)在被閉鎖狀態(tài)時(shí)閉鎖燈點(diǎn)亮、解鎖燈熄滅；判斷受控隔離開關(guān)無閉鎖時(shí)，閉鎖燈點(diǎn)熄滅、解鎖燈點(diǎn)亮，智能閉鎖裝置設(shè)有通信接口，用于傳遞信息，調(diào)試接口用于調(diào)試計(jì)算機(jī)調(diào)取裝置狀態(tài)，將閉鎖邏輯導(dǎo)入裝置內(nèi)。

智能閉鎖裝置需解決現(xiàn)場運(yùn)行人員遇到的種種實(shí)際問題，同時(shí)能直觀顯示隔離開關(guān)的閉鎖狀態(tài)，以便運(yùn)行人員實(shí)時(shí)掌握操作過程中的各電氣設(shè)備狀態(tài)。隨著智能電網(wǎng)的日漸發(fā)展，人們越來越關(guān)注各類電氣設(shè)備之間的信息共享，這就要求該裝置具有組網(wǎng)能力以適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。綜合上述情況，設(shè)計(jì)了一種新型的隔離開關(guān)智能閉鎖裝置。

該裝置主要由6 部分組成，分別為：（1）電源模塊，采用220V 直流電源供電；（2）信號(hào)模塊，由于裝置需長期在戶外運(yùn)行，環(huán)境較為惡劣，未設(shè)計(jì)液晶顯示屏，避免因液晶顯示屏故障而增加檢修成本，而是直接點(diǎn)亮LED 燈進(jìn)行正?；蚋婢甘?，當(dāng)收不到采集裝置的信息時(shí)應(yīng)告警輸出；（3）通信模塊，閉鎖裝置使用光纖網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)在各裝置之間進(jìn)行閉鎖信息的傳輸；（4）調(diào)試接口，就地裝置設(shè)置調(diào)試口，用于閉鎖程序的寫入、讀?。唬?）功能模塊，就地裝置采集閉鎖信息進(jìn)行邏輯判斷后，輸出邏輯判斷結(jié)果于被閉鎖元件的電氣操作回路中，以實(shí)現(xiàn)閉鎖功能，基于設(shè)備安全運(yùn)行角度考慮當(dāng)就地裝置失效時(shí)應(yīng)告警、輸出閉鎖量防止隔離開關(guān)因閉鎖裝置誤動(dòng)；（6）開入模塊，就地裝置設(shè)置開關(guān)量采集功能，采集到的信息數(shù)字化后由網(wǎng)絡(luò)傳遞給需要數(shù)據(jù)的設(shè)備。

（二）裝置功能實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)好隔離開關(guān)智能閉鎖裝置硬件后，研制上位管理機(jī)用于連接就地閉鎖裝置，實(shí)現(xiàn)在管理機(jī)上可讀取閉鎖裝置狀態(tài)，同時(shí)可制定就地裝置的閉鎖邏輯，并將邏輯下裝至就地閉鎖機(jī)中；當(dāng)閉鎖邏輯下裝至就地閉鎖機(jī)后，上位管理機(jī)可離線。

按照選定主接線方式選擇線路間隔進(jìn)行隔離刀閘防止誤操作的邏輯編寫，將閉鎖邏輯寫入就地裝置，進(jìn)行邏輯正確性驗(yàn)證，驗(yàn)證無誤后調(diào)試各閉鎖裝置、上位機(jī)組網(wǎng)，以滿足現(xiàn)場操作要求[8]，這種方式解決了傳統(tǒng)閉鎖功能依賴二次接線程度高的缺點(diǎn)，閉鎖邏輯依據(jù)實(shí)際主接線方式實(shí)時(shí)制定，裝置簡單可靠、安全性高。

此外，閉鎖信息通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸，為信息共享提供方便，解決了傳統(tǒng)二次接線閉鎖方式不適用于數(shù)字化智能變電站的問題，同時(shí)采用裝置失效后輸出閉鎖條件設(shè)計(jì)原理，保證裝置失效后防止隔離開關(guān)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，保證設(shè)備安全運(yùn)行，提高了電網(wǎng)設(shè)備的安全防控水平。

五、結(jié)束語

綜上所述，為滿足電網(wǎng)需求，提高檢修工作的效率，變電站日常的檢修工作中通常存在著同一工期內(nèi)有多個(gè)工作面或多支隊(duì)伍同時(shí)施工的情況，因此防誤閉鎖系統(tǒng)除了對(duì)設(shè)備單一操作流程、操作回路、操作位置等進(jìn)行閉鎖和提示的功能，還應(yīng)加入檢修中的多設(shè)備間隔離措施的閉鎖功能。

隔離閉鎖系統(tǒng)操作離不開相關(guān)規(guī)則和原則，當(dāng)然也少不了變電站工作人員自身所做的努力。為了避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的影響和操作，需要避免不必要的失誤，為此工作人員需要保持小心嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，確保所做工作都在規(guī)定的允許范圍內(nèi)，有關(guān)隔離開關(guān)的各項(xiàng)操作能夠引起人們足夠的重視，從而減少失誤發(fā)生的可能性。