朱英杰，潘朝文

（南京電力工程設(shè)計(jì)有限公司，江蘇南京210013）

近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，新建110 kV變電站基本采用綜合自動(dòng)化控制，程序化操作、數(shù)字化變電站也開始涌現(xiàn)，老變電站基本上都已完成無人值班改造，隨之而來的對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)行值班方式的變革，對(duì)防誤裝置提出了更高的要求，因此，變電站防誤設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮如何適應(yīng)新的運(yùn)行方式，提高防誤水平。

1 幾種五防裝置比較

常規(guī)防誤閉鎖方式有：機(jī)械程序鎖、電氣閉鎖、微機(jī)防誤閉鎖、“邏輯閉鎖＋電氣閉鎖”。這些閉鎖方式經(jīng)過了多年的使用和運(yùn)行考驗(yàn)，優(yōu)缺點(diǎn)均已充分顯示。

1.1 機(jī)械程序掛鎖

機(jī)械程序鎖操作邏輯由廠家和運(yùn)行單位在鎖具安裝前共同制定，現(xiàn)場(chǎng)操作必須嚴(yán)格按照此邏輯進(jìn)行操作，很不靈活，部分主接線不能適用；程序掛鎖是按間隔進(jìn)行配置的，每個(gè)間隔的隔離開關(guān)、接地刀閘、網(wǎng)門掛鎖都是惟一的，按一個(gè)變電站20個(gè)間隔，每個(gè)間隔5把鎖，備用鑰匙箱內(nèi)就要放100把鑰匙，非常不利于管理。機(jī)械程序鎖還有無法防止誤拉斷路器、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)。

1.2 電氣閉鎖

電氣閉鎖是指通過二次電纜將有關(guān)斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的位置串入有關(guān)設(shè)備控制回路，來實(shí)現(xiàn)“五防”功能的一種技術(shù)。電氣閉鎖是電力系統(tǒng)發(fā)展過程中經(jīng)過不斷完善和總結(jié)而發(fā)展起來的一套行之有效的防誤閉鎖方法，實(shí)現(xiàn)起來方便、可靠[3]。對(duì)于檢修人員的誤操作(無票操作、誤碰設(shè)備等)，其他形式的防誤閉鎖可能失去作用，電氣閉鎖就成了最后一道防線[3]。不管以后運(yùn)行操作模式如何改變，遠(yuǎn)方操作、就地操作最終都要通過設(shè)備的控制回路。

雖然有以上優(yōu)點(diǎn)，但電氣閉鎖需要敷設(shè)大量的二次電纜，對(duì)于戶外非GIS變電站，要全部通過電氣閉鎖實(shí)現(xiàn)，投資較大；電氣閉鎖一般只能防止斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘的誤操作，對(duì)誤入帶電間隔、接地線的掛接(拆除)等則無能為力，對(duì)于雙母線、主變?nèi)齻?cè)的防誤實(shí)現(xiàn)較為困難，不能實(shí)現(xiàn)完整的“五防”功能。另外，因一次設(shè)備質(zhì)量較差，隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)不到位而影響操作的故障時(shí)有發(fā)生[4]。

1.3 微機(jī)五防

微機(jī)五防系統(tǒng)主要由主機(jī)、電腦鑰匙、編碼鎖、模擬屏等功能元件組成。微機(jī)五防系統(tǒng)中預(yù)存一次接線圖和所有一次設(shè)備的操作規(guī)則，當(dāng)運(yùn)行人員在計(jì)算機(jī)上模擬預(yù)演時(shí)，計(jì)算機(jī)將對(duì)每一步操作進(jìn)行判斷，符合“五防”原則則通過，違反“五防”原則則拒絕執(zhí)行。預(yù)演結(jié)束后，計(jì)算機(jī)將正確的操作票內(nèi)容通過五防主機(jī)傳送到電腦鑰匙中，運(yùn)行人員持電腦鑰匙到現(xiàn)場(chǎng)操作[5]。

微機(jī)五防系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，編寫相應(yīng)的“五防”規(guī)則，有很強(qiáng)的靈活性；其最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以給臨時(shí)接地點(diǎn)加裝編碼鎖，能控制臨時(shí)接地線。

獨(dú)立的微機(jī)防誤系統(tǒng)，對(duì)五防主機(jī)的依賴性較強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的“五防”規(guī)則全部裝在五防主機(jī)中，一旦主機(jī)出現(xiàn)故障，全站的五防功能全部失去。微機(jī)五防系統(tǒng)還存在“走空程”問題，現(xiàn)場(chǎng)用電腦鑰匙解鎖過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生鎖沒有打開，而電腦鑰匙的程序卻已經(jīng)走到了下一步的情況，此時(shí)只能靠強(qiáng)制解鎖，實(shí)質(zhì)上“五防”已經(jīng)形同虛設(shè)[3]。重要的是微機(jī)五防仍然是落后的離線式防誤系統(tǒng)，無法滿足變電站無人值班后的安全需求，與變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向相悖。

1.4 邏輯閉鎖＋電氣閉鎖

“邏輯閉鎖＋電氣閉鎖”方式是指利用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)所提供的強(qiáng)大硬件、軟件環(huán)境以及數(shù)據(jù)信息，斷路器、隔離開關(guān)位置及相應(yīng)的模擬量信息等采集到監(jiān)控系統(tǒng)中，通過軟件將現(xiàn)場(chǎng)大量的二次閉鎖回路和操作行為變?yōu)殡娔X中的“五防”閉鎖規(guī)則庫，間隔間的閉鎖由測(cè)控裝置的邏輯閉鎖條件實(shí)現(xiàn)，間隔內(nèi)的閉鎖由電氣閉鎖實(shí)現(xiàn)。

這種閉鎖方式結(jié)合了微機(jī)五防和電氣閉鎖的優(yōu)點(diǎn)，在解鎖操作時(shí)僅對(duì)本間隔設(shè)備解除操作閉鎖，大大簡(jiǎn)化了二次回路接線，實(shí)現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化，以及以往不能實(shí)現(xiàn)或者是很難實(shí)現(xiàn)的防誤功能，可以實(shí)現(xiàn)比較完整、可靠的防誤閉鎖[6]，應(yīng)該說是防誤閉鎖技術(shù)的飛躍。

紫椴(Tilia amurensis Rupr.)是椴樹科(Tiliaceae)椴樹屬高大落闊葉喬木。紫椴分布于我國(guó)東北、華北地區(qū)，是長(zhǎng)白山區(qū)域重要的用材樹種，被《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄(第一批)》定為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[1-3]。紫椴樹冠大而優(yōu)美，樹齡長(zhǎng)，抗煙、抗毒性強(qiáng)，秋季葉黃，是世界四大闊葉行道樹之一。紫椴木材紋理致密，色白質(zhì)輕富有彈性，不翹裂容易加工，是建筑、家具、雕刻等行業(yè)的重要用材。關(guān)于紫椴的研究，多集中在紫椴形態(tài)及分類學(xué)、生態(tài)及地理學(xué)以及育種造林學(xué)等方面[4-8]。

其缺點(diǎn)是對(duì)相關(guān)一次設(shè)備提出了更高的要求，“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”方式非常依賴于對(duì)一次設(shè)備狀態(tài)的正確識(shí)別，如果狀態(tài)不正確，就不能正確操作。一旦采用“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”的變電站出現(xiàn)不能遠(yuǎn)方操作，運(yùn)行人員要聯(lián)系一次設(shè)備的檢修人員進(jìn)行處理，如果故障不在一次設(shè)備上，還要聯(lián)系調(diào)度自動(dòng)化班來處理，處理流程過于繁雜，直接延誤了有效工作時(shí)間，影響了供電可靠性。據(jù)了解，采用該種設(shè)計(jì)思想的變電站的類似故障時(shí)有發(fā)生，由于調(diào)度要立即操作，實(shí)際上不得已現(xiàn)場(chǎng)大多采用解鎖操作，客觀上增加了不安全的幾率。

2 110 kV變電站五防設(shè)計(jì)

從以上的分析和比較可知，每一種閉鎖方式都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，變電站防誤設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)變電站的具體情況，合理配置，以適應(yīng)變電站運(yùn)行管理方式為準(zhǔn)則，并遵循“技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行安全可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格合理”的原則實(shí)施。

2.1 新建變電站

根據(jù)江蘇省電力公司 《變電站防誤操作技術(shù)規(guī)定.蘇電生〔2008〕631 號(hào)》規(guī)定，新建的 110 kV 變電站采用 “邏輯閉鎖+電氣閉鎖”來實(shí)現(xiàn)防誤操作功能，不再設(shè)置獨(dú)立的微機(jī)防誤系統(tǒng)。新建的110 kV變電站，采用綜自模式設(shè)計(jì)，所有斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)量全部以實(shí)遙信量上送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析、判斷設(shè)備是否具備操作條件提供了可能；設(shè)備的性能較好，輔助接點(diǎn)在多粉塵、潮濕及腐蝕性環(huán)境中也能保證良好的通斷性能，采用“邏輯閉鎖＋電氣閉鎖”是比較適用的。以隔離開關(guān)為例，其典型操作原理如圖1所示，圖中LD為遠(yuǎn)近控切換開關(guān)，PC和PO為近控操作按鈕，L為手搖操作電磁鎖（隔離開關(guān)自帶，廠家配套的手搖孔閉鎖）。

圖1 隔離開關(guān)閉鎖回路示意圖

應(yīng)用“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”需注意以下幾點(diǎn)：

（1）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有完善的全站性邏輯閉鎖功能。除判別本間隔電氣回路的閉鎖條件外，還必須對(duì)其他跨間隔的相關(guān)閉鎖條件進(jìn)行判別。接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行防誤判別的斷路器、隔離開關(guān)及接地刀閘等一次設(shè)備位置信號(hào)應(yīng)采用常開、常閉雙位置接入校驗(yàn)。

（2）應(yīng)將臨時(shí)接地點(diǎn)納入防誤系統(tǒng)。目前很多綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的防誤沒有考慮臨時(shí)接地裝置，許多人也是基于這一點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要用獨(dú)立的微機(jī)防誤系統(tǒng)。例如，目前大部分新上的10 kV開關(guān)柜中主變開關(guān)柜沒有主變側(cè)接地刀閘，現(xiàn)場(chǎng)一般在主變本體和10 kV穿墻套管間臨時(shí)設(shè)置了一個(gè)接地點(diǎn)，由于臨時(shí)設(shè)置的接地點(diǎn)無法閉鎖高、中壓側(cè)主變隔離開關(guān)，臨時(shí)地線的裝設(shè)同樣也無法受高、中壓側(cè)主變隔離開關(guān)位置閉鎖。因此，應(yīng)用“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”需將臨時(shí)接地點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)上傳監(jiān)控系統(tǒng)，并列入防誤閉鎖邏輯判別。

（3）應(yīng)將模擬量判別納入防誤閉鎖條件。加入模擬量判別使監(jiān)控系統(tǒng)判斷更可靠，操作更安全。主要有下列方面：①操作隔離開關(guān)時(shí)除判斷相應(yīng)的斷路器、接地閘刀拉開外，還必須判斷本回路電流互感器（TA）二次無電流，其判斷電流的整定值超過采樣零漂即可。如果操作隔離開關(guān)時(shí)，斷路器絕緣拉桿已拉斷，盡管機(jī)械指示分開、輔助接點(diǎn)到位，但實(shí)際上斷開未分開。若不加模擬量判別，已經(jīng)能繼續(xù)操作下去了，就會(huì)發(fā)生帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，若加了電流判別，就可以禁止操作；②雙母線停役一條母線前拉母聯(lián)斷路器時(shí)應(yīng)判斷其TA無電流，防止還有元件遺漏在停役母線上沒有倒過來；③母線接地刀閘的操作應(yīng)判別電壓互感器（TV）二次無電；④出線接地刀閘的閉鎖條件中加入本線路無電判據(jù)。出線側(cè)有TV的線路，出線接地刀閘操作應(yīng)有TV次級(jí)無電的閉鎖，不需再裝設(shè)帶電顯示器；出線側(cè)無TV時(shí)，宜裝設(shè)帶電顯示器，出線有電時(shí)帶電顯示器應(yīng)有接點(diǎn)動(dòng)作閉鎖接地刀閘操作。

2.2 改造變電站

原有采用微機(jī)五防的變電站，如果一次設(shè)備具備條件，則可以對(duì)全站進(jìn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造，防誤按照“邏輯閉鎖＋電氣閉鎖”方式設(shè)計(jì)。一些變電站在進(jìn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造時(shí)，為減少施工難度、工作量及安全性，沒有重新敷設(shè)電纜采集隔離開關(guān)位置，一般只采集了斷路器和母線隔離開關(guān)的位置遙信，無法使用“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”方式，而且早期的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，很多不具備防誤操作閉鎖邏輯功能。對(duì)于這2種情況，可暫時(shí)使用獨(dú)立的微機(jī)防誤系統(tǒng)。如微機(jī)防誤系統(tǒng)不健全，可進(jìn)行升級(jí)改造，確保防誤功能的健全。升級(jí)改造時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）本間隔的電氣閉鎖應(yīng)予保留，防止微機(jī)防誤解鎖時(shí)沒有任何閉鎖，抬高操作風(fēng)險(xiǎn)。許多誤操作事故就是在獨(dú)立微機(jī)防誤系統(tǒng)實(shí)施解鎖時(shí)發(fā)生的。

（2）獨(dú)立微機(jī)防誤系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)與站端綜合自動(dòng)化系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)微機(jī)防誤系統(tǒng)對(duì)一次設(shè)備位置狀態(tài)的監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)“實(shí)遙信”，使得防誤主機(jī)一次接線圖與現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)一致，防誤主機(jī)和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。對(duì)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)沒有采集的設(shè)備位置信號(hào)，由電腦鑰匙回傳實(shí)現(xiàn)對(duì)位，確保模擬預(yù)演時(shí)設(shè)備位置顯示正確，有效防止誤操作。

（3）對(duì)電動(dòng)設(shè)備，編碼鎖具備應(yīng)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備電氣操作回路進(jìn)行控制，在本間隔端子箱中集中安裝；電動(dòng)設(shè)備手動(dòng)操作無閉鎖時(shí)，則應(yīng)在其機(jī)構(gòu)箱門上用編碼鎖閉鎖，避免在電動(dòng)操作失靈進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)跑錯(cuò)間隔。

原有110 kV及以下仍采用機(jī)械程序鎖的變電站，基本上都已完成無人值班改造，現(xiàn)場(chǎng)的控制屏功能取消，原來裝在“KK”開關(guān)防誤盒內(nèi)的程序鑰匙沒有地方裝設(shè)，實(shí)際上隔離開關(guān)操作就沒有了硬閉鎖措施，為解決此類問題，可考慮將隔離開關(guān)的鑰匙裝在開關(guān)防誤盒內(nèi)，斷路器拉開后，才能拿到隔離開關(guān)操作的鑰匙；或者采用將操作鑰匙串入斷路器控制回路中，當(dāng)斷路器處于合閘位置時(shí)，常閉接點(diǎn)打開，電控鎖無操作電源，操作鑰匙無法取出，當(dāng)斷路器處于分閘位置時(shí)，輔助接點(diǎn)閉合，電控鎖有操作電源可以打開，可以進(jìn)行隔離開關(guān)操作。

3 結(jié)束語

“五防”系統(tǒng)的發(fā)展，是適應(yīng)運(yùn)行管理模式變革的必然要求，新模式的最大難點(diǎn)是運(yùn)行人員要擔(dān)任五防設(shè)備維護(hù)的職責(zé)，實(shí)際上是生產(chǎn)觀念能否轉(zhuǎn)變的問題。

置于測(cè)控裝置內(nèi)部的“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”是比較徹底的“五防”解決方案，它取消了傳統(tǒng)意義上的模擬屏、智能鑰匙、掛鎖等硬件設(shè)施，極大地減少了硬件維護(hù)量，符合變電站無人值班的現(xiàn)狀，適應(yīng)變電運(yùn)行生產(chǎn)模式發(fā)展方向，但在功能方面還有待進(jìn)一步完善和提高。從目前的運(yùn)行情況來看，為安全可靠起見，在大力推廣應(yīng)用“邏輯閉鎖+電氣閉鎖”系統(tǒng)的同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況適度保留傳統(tǒng)閉鎖方式是有效的防誤閉鎖措施。

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