王 鳴，顧天雄

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315000）

為了有效防止電氣設(shè)備5種誤操作的發(fā)生（以下簡(jiǎn)稱五防），變電站的防誤已經(jīng)由最初的機(jī)械閉鎖、電磁閉鎖發(fā)展到現(xiàn)在的電氣閉鎖、微機(jī)五防、測(cè)控五防等多種類型，其中以電氣閉鎖和微機(jī)五防相結(jié)合的運(yùn)用最多，即變電站內(nèi)單一間隔實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖，間隔與間隔之間則采取微機(jī)五防的方式。但隨著變電站數(shù)量的不斷增加，現(xiàn)有的五防系統(tǒng)的弊端也逐漸顯露出來(lái)，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）變電站微機(jī)五防是通過(guò)維護(hù)人員直接定義設(shè)備間的操作閉鎖關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，變電站的主接線的變化、閉鎖邏輯的調(diào)整都需要運(yùn)行人員進(jìn)行人工干預(yù)，維護(hù)工作量大，而且核對(duì)困難。

（2）無(wú)論現(xiàn)有哪種防誤裝置，均不能判斷斷路器拉、合對(duì)變電站乃至系統(tǒng)帶來(lái)的影響，所以也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)防止誤拉、合斷路器的功能。

（3）變電站微機(jī)五防只能實(shí)現(xiàn)本站設(shè)備之間的操作閉鎖，無(wú)法實(shí)現(xiàn)和對(duì)端站設(shè)備間的操作閉鎖。

（4）變電站微機(jī)五防一般只配置1套系統(tǒng)，在微機(jī)系統(tǒng)故障而解除閉鎖時(shí)，五防功能完全失去。

（5）微機(jī)五防系統(tǒng)還存在“走空程”（操作過(guò)程中漏項(xiàng)）導(dǎo)致誤操作的問(wèn)題。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，“集中監(jiān)控，分散操作”運(yùn)行模式的確立和調(diào)控一體化系統(tǒng)的推廣，運(yùn)行體制也隨之改變，在監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）中不僅設(shè)備數(shù)量龐大，而且設(shè)備變動(dòng)也相對(duì)頻繁，如果仍采用常規(guī)人工定義操作邏輯的防誤方式，系統(tǒng)維護(hù)工作量將更加巨大，為此需要在監(jiān)控SCADA系統(tǒng)上采取新的五防判斷方式。

1 拓?fù)湮宸赖脑O(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)的功能

為了解決常規(guī)變電站五防系統(tǒng)存在的弊端，結(jié)合監(jiān)控SCADA的應(yīng)用，逐步提出了拓?fù)湮宸赖睦砟?。所謂拓?fù)湮宸?，主要是根?jù)電網(wǎng)內(nèi)電氣設(shè)備間的拓?fù)潢P(guān)系來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作的五防閉鎖。即根據(jù)設(shè)備之間五防操作閉鎖基本規(guī)則的要求，通過(guò)拓?fù)渌阉?，自?dòng)找出相互操作閉鎖的設(shè)備狀態(tài)，進(jìn)行自動(dòng)比較、判別，它不依賴于人工定義，自動(dòng)適應(yīng)電氣設(shè)備和電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。

電網(wǎng)拓?fù)浞治鲋薪?jīng)常用到的基本概念有：

電氣島：電網(wǎng)中連通的電氣設(shè)備所組成的集合。

接地島：電氣島中如果有接地隔離開(kāi)關(guān)處于合位或者電氣島中的某些設(shè)備設(shè)置了接地標(biāo)示牌，則該電氣島定義為接地島。

電氣活島：如果電氣島中有發(fā)電機(jī)或等值電源等設(shè)備，則稱為電氣活島。

電氣死島：如果電氣島中沒(méi)有發(fā)電機(jī)或等值電源等設(shè)備，則稱為電氣死島。

邏輯母線：是指通過(guò)1個(gè)或多個(gè)閉合開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)相連的若干節(jié)點(diǎn)，最終表示了非開(kāi)斷設(shè)備之間的連接關(guān)系。

連通支路：電氣設(shè)備的一端節(jié)點(diǎn)和另一端節(jié)點(diǎn)有路徑連通，這條路徑稱為連通支路。

2 系統(tǒng)拓?fù)湮宸赖墓δ芗捌鋵?shí)現(xiàn)方式

監(jiān)控SCADA能實(shí)現(xiàn)遙控操作的設(shè)備主要有開(kāi)關(guān)、閘刀和部分接地閘刀，以圖1為例，歸納幾種常規(guī)的典型拓?fù)湮宸缹?shí)現(xiàn)方式。

圖1中，電氣活島甲和電氣活島乙通過(guò)開(kāi)關(guān)501形成1個(gè)電氣活島，電氣活島甲和電氣活島乙可以是變電站內(nèi)的不同母線，也可以是兩個(gè)不同的變電站。

2.1 開(kāi)關(guān)的拓?fù)湮宸缹?shí)現(xiàn)方式

圖1 開(kāi)關(guān)、刀閘的連接

開(kāi)關(guān)的五防原則主要是防止走錯(cuò)間隔誤分、誤合開(kāi)關(guān)，其拓?fù)湮宸酪?guī)則有：

（1）開(kāi)關(guān)斷開(kāi)操作：如果開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，開(kāi)關(guān)任一端節(jié)點(diǎn)的電氣島由活島變?yōu)樗缻u，則提示用戶斷開(kāi)開(kāi)關(guān)可能導(dǎo)致設(shè)備失電。如果開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，導(dǎo)致電氣島解列，則提示用戶斷開(kāi)開(kāi)關(guān)可能導(dǎo)致系統(tǒng)解列。

如圖1所示，假定開(kāi)關(guān)501是電氣活島乙的唯一進(jìn)線開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)501正常運(yùn)行時(shí)，活島甲通過(guò)501開(kāi)關(guān)使電氣島乙成為活島。如果執(zhí)行開(kāi)關(guān)501斷開(kāi)操作，電氣活島乙因失去電源而將變成死島時(shí)，則提示用戶斷開(kāi)501開(kāi)關(guān)將造成電氣活島乙（所接母線或者變電站）失電，從而實(shí)現(xiàn)防止誤分501開(kāi)關(guān)。

（2）開(kāi)關(guān)合閘操作：開(kāi)關(guān)合閘操作有3個(gè)獨(dú)立判斷條件：開(kāi)關(guān)任一側(cè)閘刀合上，且兩側(cè)連線均無(wú)接地時(shí)方可合閘；開(kāi)關(guān)一側(cè)有電壓，另一側(cè)有接地時(shí)禁止合閘；開(kāi)關(guān)兩側(cè)刀閘均在分位，不論是否有接地，均可合閘。

如圖1所示，假定閘刀甲已合閘，閘刀乙斷開(kāi)，501開(kāi)關(guān)乙側(cè)接地閘刀合閘位置，此時(shí)，不管閘刀乙是否帶電，開(kāi)關(guān)501將不能合閘操作。

2.2 閘刀的拓?fù)湮宸缹?shí)現(xiàn)方式

閘刀的五防原則主要有防止帶接地合閘刀和防止帶負(fù)荷拉合閘刀，其拓?fù)湮宸酪?guī)則有：

（1）如果閘刀任一端節(jié)點(diǎn)屬于接地島，則不允許合閘操作，以免帶接地合隔離開(kāi)關(guān)。

（2）如果閘刀一端連母線、線路、變壓器、負(fù)荷，另一端連開(kāi)關(guān)且開(kāi)關(guān)在合位，或者兩端都連開(kāi)關(guān)或其他閘刀且它們都在合位，則禁止該閘刀分合閘操作。

（3）如果是等電位操作，必須母線處于同一個(gè)電氣島才可以進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)的分合操作。

如圖1所示，正常情況下開(kāi)關(guān)501間隔沒(méi)有運(yùn)行，處分閘位置，此時(shí)閘刀丙由于兩側(cè)接點(diǎn)的電氣島號(hào)不相同，將不能合閘操作；如果501開(kāi)關(guān)投入運(yùn)行，閘刀丙兩側(cè)接點(diǎn)的電氣島號(hào)被判斷一致，閘刀丙就可以合閘操作。

接地閘刀的五防原則是防止帶電合接地閘刀，其拓?fù)湮宸酪?guī)則有：通過(guò)系統(tǒng)拓?fù)浞治觯瑢㈦娋W(wǎng)分解為活島和接地島。如果接地刀閘的一端節(jié)點(diǎn)為活島則禁止接地刀閘的合操作，以免帶電合接地刀閘。

2.3 拓?fù)湮宸老到y(tǒng)人工置牌和人工置位

有些變電站由于遙信接點(diǎn)不足，其接地閘刀的信號(hào)并不能實(shí)時(shí)上傳，而部分設(shè)備檢修安全是掛接地線的形式，此時(shí)就可以通過(guò)人工置位或者人工掛牌的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)的一致，無(wú)論是接地閘刀人工置合還是接地線人工掛牌，該點(diǎn)所連接的電氣設(shè)備均被判斷為接地島，從而實(shí)現(xiàn)防止帶接地線合閘的功能。

在拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的邊界點(diǎn)，如某跨省線路的另一側(cè)并不在本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中，此時(shí)可以設(shè)置為活島標(biāo)志或根據(jù)線路的電壓測(cè)量值大于一定的定值則自動(dòng)判為活島,不允許合接地閘刀。

2.4 拓?fù)湮宸涝趯?shí)際中的應(yīng)用

以某典型事故案例說(shuō)明拓?fù)湮宸涝诠ぷ髦械膽?yīng)用。在圖2中，系統(tǒng)甲和系統(tǒng)乙分別屬于2個(gè)獨(dú)立的220 kV變電站，線路2PXX處于線路檢修狀態(tài)。線路工作結(jié)束后，進(jìn)行送電操作，調(diào)度下令系統(tǒng)甲側(cè)2PXX線由線路檢修改為冷備用，接著下令系統(tǒng)乙側(cè)2PXX線由線路檢修改為冷備用。當(dāng)系統(tǒng)甲側(cè)2PXX線由線路檢修改為冷備用操作完畢后，由于調(diào)度疏忽，在沒(méi)有再次核對(duì)系統(tǒng)乙側(cè)操作是否已經(jīng)完成的情況下，調(diào)度即令系統(tǒng)甲側(cè)2PXX線由冷備用改為運(yùn)行，在系統(tǒng)甲側(cè)進(jìn)行2PXX線空充線路操作時(shí)，造成了系統(tǒng)甲側(cè)2PXX開(kāi)關(guān)帶接地合閘的誤操作事故。如果采用拓?fù)湮宸肋M(jìn)行校驗(yàn)，就可以避免此事故?，F(xiàn)以拓?fù)湮宸佬ｒ?yàn)來(lái)分析說(shuō)明：

（1）線路2PXX工作結(jié)束，系統(tǒng)甲側(cè)2PXX線改為冷備用后，由于系統(tǒng)乙側(cè)2PXX線路接地閘刀尚處合閘位置，2PXX線路還是屬于接地島。

圖2 系統(tǒng)操作示意圖

（2）調(diào)度下令系統(tǒng)甲側(cè)2PXX線由冷備用改為運(yùn)行，由于2PXX線路尚處于接地島，系統(tǒng)甲側(cè)2PXX線路閘刀因合于接地島而不能通過(guò)防誤校驗(yàn)。

上述情況，尤其是送電線路對(duì)側(cè)處在接地島上而本側(cè)進(jìn)行送電操作，現(xiàn)有防誤裝置均無(wú)法實(shí)現(xiàn)防誤功能，通過(guò)拓?fù)湮宸赖男ｒ?yàn)，可以有效防止同類事故的發(fā)生。

3 拓?fù)湮宸赖膽?yīng)用及其前景

綜上分析，拓?fù)湮宸谰邆溟_(kāi)關(guān)、閘刀和接地閘刀操作的基本五防功能，它的核心理念是在監(jiān)控SCADA系統(tǒng)中的所有設(shè)備均可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)，并自行通過(guò)拓?fù)溥M(jìn)行分析判斷實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、閘刀和地刀的防誤操作，無(wú)須單獨(dú)進(jìn)行邏輯設(shè)置和人工維護(hù)，相對(duì)其他五防系統(tǒng)，拓?fù)湮宸烙兄Ｒ?guī)五防系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，特別是在非常規(guī)接線的送電操作和防止對(duì)側(cè)來(lái)電功能上，甚至還可以在整個(gè)監(jiān)控中心所轄的設(shè)備上輕松實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的防誤校驗(yàn)。

但對(duì)單一變電站由于狀態(tài)有較多的未知量，在現(xiàn)場(chǎng)檢修人員和運(yùn)行人員就地操作中并不能很好地實(shí)現(xiàn)其防誤功能?；诂F(xiàn)有變電站五防系統(tǒng)和拓?fù)湮宸栏饔衅鋬?yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)階段可以在倒閘操作中將拓?fù)湮宸篮同F(xiàn)場(chǎng)變電站防誤系統(tǒng)相結(jié)合，形成1套具備電網(wǎng)五防校驗(yàn)功能的組合系統(tǒng)。操作前，首先在監(jiān)控中心終端對(duì)需要操作的設(shè)備實(shí)施拓?fù)湮宸佬ｒ?yàn)，校驗(yàn)通過(guò)后再實(shí)施倒閘操作；監(jiān)控中心也可以根據(jù)各級(jí)調(diào)度的操作任務(wù)，在監(jiān)控系統(tǒng)中開(kāi)展模擬操作和系統(tǒng)的防誤校驗(yàn)，以此驗(yàn)證調(diào)度操作任務(wù)的正確性；應(yīng)用成熟后，可以逐步在監(jiān)控SCADA實(shí)施遙控操作，為全面推行程序化操作奠定基礎(chǔ)。

目前無(wú)人值班變電所實(shí)行 “集中監(jiān)控，分散操作”的方式已經(jīng)確立，隨著變電設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，監(jiān)控中心將實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、閘刀、接地閘刀甚至二次系統(tǒng)的遙控操作。因此，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)區(qū)域防誤，采用拓?fù)湮宸朗潜厝坏内厔?shì)。在今后的工作中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)五防裝置，完善管理機(jī)制，拓?fù)湮宸涝陔娋W(wǎng)的防誤應(yīng)用方面能夠發(fā)揮更大的作用。

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