變電站防誤操作技術(shù)方案的選擇

變電站防誤操作技術(shù)方案的選擇

0防誤封閉技術(shù)方案的不統(tǒng)一,出現(xiàn)了一些重要的不統(tǒng)一車站避免誤操作的有效措施是防止員工遭受錯(cuò)誤的操作，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的有效技術(shù)措施。隨著計(jì)算機(jī)和電網(wǎng)的應(yīng)用，防止誤操作的電氣工程的生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展和完善。由于中國不同地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行水平和管理等非技術(shù)因素的差異，中國不同地區(qū)電網(wǎng)的誤誤封閉技術(shù)方案不統(tǒng)一，存在多種形式。有些方案重復(fù)了安裝，增加了建設(shè)成本，給運(yùn)營和操作帶來了不便。為了解決目前國內(nèi)變電站防止電氣誤操作措施方案不統(tǒng)一的狀況,在國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)(110~500kV變電站二次系統(tǒng)部分)工作中,對(duì)變電站防止電氣誤操作措施方案進(jìn)行了專題調(diào)查研究,提出了典型配置方案。1“五防”功能根據(jù)文獻(xiàn),防誤裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)“五防”功能,包括:防止誤分、誤合斷路器;防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)或手車觸頭;防止帶電掛(合)接地線(接地刀閘);防止帶接地線(接地刀閘)合斷路器(隔離開關(guān));防止誤入帶電間隔?！拔宸馈惫δ艹胺乐拐`分、誤合斷路器”現(xiàn)階段因技術(shù)原因可采取提示性措施外,其余四防功能必須采取強(qiáng)制性防止電氣誤操作的措施。文獻(xiàn)中對(duì)強(qiáng)制性防止電氣誤操作措施的定義為:在設(shè)備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點(diǎn)或鎖具,在設(shè)備的手動(dòng)操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具,同時(shí)盡可能按技術(shù)條件要求防止走空程操作。2變電站“五防”系統(tǒng)方案2006年12月—2007年3月,在國家電網(wǎng)公司基建部的組織下,國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)(110~500kV變電站二次系統(tǒng)部分)工作組對(duì)各網(wǎng)省公司110~500kV變電站二次系統(tǒng)的設(shè)備配置和運(yùn)行要求進(jìn)行了調(diào)研。根據(jù)變電站二次系統(tǒng)調(diào)研報(bào)告,我國各地區(qū)電網(wǎng)變電站防誤閉鎖措施的方案不統(tǒng)一,技術(shù)要求也有較大差異,存在著多種形式。可以分為3種方案:(1)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案。該方案采用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站全站設(shè)備的“五防”閉鎖功能,在我國華東地區(qū)(除福建電網(wǎng))、西北以及東北部分地區(qū)得到成功應(yīng)用,典型變電站有上海電網(wǎng)的500kV泗涇變電站、500kV徐行變電站、500kV顧路變電站;江蘇電網(wǎng)的500kV蘇州西變電站、500kV錫西南變電站、500kV吳江變電站;浙江電網(wǎng)的500kV義烏變電站、500kV富陽變電站、500kV溫南變電站;安徽電網(wǎng)的500kV銅貴變電站等。(2)監(jiān)控系統(tǒng)配置“五防”工作站閉鎖方案。該方案在監(jiān)控系統(tǒng)站控層配置“五防”工作站,通過“五防”工作站和現(xiàn)場(chǎng)操作鎖具實(shí)現(xiàn)全站電氣設(shè)備的“五防”閉鎖功能,在我國華北地區(qū)、華中和東北部分地區(qū)得到成功應(yīng)用,典型變電站有湖北電網(wǎng)500kV磁湖變電站、500kV黃岡變電站;湖南電網(wǎng)的500kV懷化變電站;江西電網(wǎng)的樂萬變電站等。(3)微機(jī)“五防”系統(tǒng)方案。該方案在變電站配置一套獨(dú)立的微機(jī)“五防”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全站電氣設(shè)備的“五防”閉鎖功能,該措施主要應(yīng)用于我國福建地區(qū)及其他地區(qū)的部分地區(qū)局,典型變電站有河南的500kV安陽變電站、500kV濮陽變電站等。3錯(cuò)誤連接計(jì)劃隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,我國變電站設(shè)備防誤閉鎖措施大體經(jīng)歷了設(shè)備機(jī)械聯(lián)鎖、電氣閉鎖、微機(jī)“五防”系統(tǒng)閉鎖、監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖幾個(gè)過程。3.1備內(nèi)各元件操作構(gòu)成鎖機(jī)械聯(lián)鎖措施是利用電氣設(shè)備的機(jī)械聯(lián)動(dòng)部件對(duì)設(shè)備內(nèi)各元件操作構(gòu)成的閉鎖,屬于制造廠在設(shè)備操作機(jī)構(gòu)研發(fā)中采用機(jī)械鎖件設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖功能,一般作為單體設(shè)備檢修或調(diào)試時(shí)就地手動(dòng)操作的聯(lián)鎖措施。3.2引入電氣聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖措施是將斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的輔助接點(diǎn)接入受控設(shè)備電氣操作電源回路構(gòu)成的閉鎖,該方案閉鎖回路不允許設(shè)中間轉(zhuǎn)換設(shè)備,閉鎖回路簡(jiǎn)單直觀,便于運(yùn)行人員理解和操作,早期變電站基本都采用了電氣聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)變電站的“五防”功能。隨著我國變電站自動(dòng)化運(yùn)行水平的提高,電氣聯(lián)鎖已不適合作為全站防電氣誤操作的技術(shù)方案,基于電氣聯(lián)鎖方案的可靠性,可采用間隔內(nèi)設(shè)備之間的電氣聯(lián)鎖作為全站防電氣誤操作方案的強(qiáng)制性閉鎖措施。3.3硬件機(jī)械系統(tǒng)的原理20世紀(jì)90年代,采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的微機(jī)“五防”系統(tǒng)在我國電網(wǎng)中得到推廣應(yīng)用。如圖1所示,微機(jī)“五防”系統(tǒng)采用電編碼鎖對(duì)電動(dòng)操作設(shè)備的就地操作回路實(shí)施強(qiáng)制閉鎖;采用機(jī)械編碼鎖對(duì)手動(dòng)操作設(shè)備的操作機(jī)構(gòu)實(shí)施強(qiáng)制閉鎖,電腦鑰匙和鎖具之間不需要控制電纜連接,解決了電氣聯(lián)鎖措施的局限性,在早期的常規(guī)變電站取得了較好的應(yīng)用效果。隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控在我國電網(wǎng)系統(tǒng)的普及,微機(jī)“五防”系統(tǒng)發(fā)展為2種方案:(1)“五防”工作站方案:“五防”主機(jī)作為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)功能工作站,監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)操作時(shí)需經(jīng)“五防”主機(jī)判斷滿足防誤邏輯條件后才允許命令出口,設(shè)備就地操作時(shí)通過電腦鑰匙和鎖具實(shí)現(xiàn)“五防”功能。(2)獨(dú)立微機(jī)“五防”系統(tǒng)方案:微機(jī)“五防”系統(tǒng)配置獨(dú)立的閉鎖控制繼電器,閉鎖控制繼電器經(jīng)通信接口受控于“五防”主機(jī),其接點(diǎn)直接接入受控設(shè)備的電氣操作電源回路中,設(shè)備遠(yuǎn)方操作時(shí),由“五防”主機(jī)判斷防誤邏輯,條件滿足時(shí)閉鎖繼電器接點(diǎn)閉合,受控設(shè)備獲得操作電源處于允許操作狀態(tài);設(shè)備就地操作時(shí)通過電腦鑰匙和鎖具實(shí)現(xiàn)“五防”功能。3.4監(jiān)視和控制層監(jiān)控系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上可分為站級(jí)控制層和數(shù)據(jù)采集控制層,站級(jí)控制層設(shè)備主要布置在控制室和計(jì)算機(jī)室內(nèi),實(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)備的監(jiān)視和控制功能;數(shù)據(jù)采集控制層設(shè)備按電氣單元配置,實(shí)現(xiàn)本電氣單元內(nèi)設(shè)備的監(jiān)視和控制,通過冗余的以太網(wǎng)(或數(shù)據(jù)前置機(jī),早期監(jiān)控系統(tǒng)配置),可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集控制層設(shè)備之間以及與站級(jí)控制層設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。在工程中主要采用了監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案和監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案2種“五防”閉鎖措施方案。3.4.1測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)“五防”鎖邏輯判斷如圖2所示,對(duì)應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu),可以分別在2個(gè)站控層主計(jì)算機(jī)和間隔層測(cè)控裝置設(shè)置防誤閉鎖邏輯:(1)站控層主機(jī)設(shè)置“五防”閉鎖邏輯,該閉鎖邏輯采用主機(jī)中面向全站設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的電氣設(shè)備狀態(tài)量信號(hào)、相關(guān)電流或電壓采集信號(hào)作為判斷條件,必要時(shí)也可將操作員站上設(shè)置的接地線掛拆、檢修掛牌、閉鎖掛牌等虛擬信號(hào)設(shè)為判斷條件,實(shí)現(xiàn)完善的“五防”閉鎖邏輯。(2)間隔層設(shè)備采集本電氣單元內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)信號(hào),對(duì)于電氣設(shè)備位置狀態(tài)全部采用分、合閘位置雙態(tài)采集,因此測(cè)控裝置可以實(shí)現(xiàn)本間隔內(nèi)設(shè)備的“五防”閉鎖邏輯,對(duì)于與本單元以外設(shè)備之間的聯(lián)鎖可以通過測(cè)控裝置之間的通信交換相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)間隔間設(shè)備的“五防”閉鎖邏輯,在“五防”閉鎖邏輯判斷過程中,要求對(duì)裝置進(jìn)行自檢,一旦裝置本身存在軟件或硬件上的故障或存在通信通道故障,即閉鎖控制出口。測(cè)控裝置設(shè)置分、合閘命令出口繼電器和就地操作閉鎖繼電器2種功能的出口繼電器,如圖2所示,分、合閘命令出口繼電器(YKTJ、YKHJ)作用于操作命令,其接點(diǎn)分別接入受控設(shè)備的遠(yuǎn)方操作分、合閘回路,當(dāng)測(cè)控裝置收到控制命令且滿足“五防”要求時(shí),命令出口繼電器勵(lì)磁動(dòng)作,其接點(diǎn)直接啟動(dòng)電氣設(shè)備的接觸器;就地操作閉鎖繼電器(YKBJ)作用于就地操作閉鎖,當(dāng)設(shè)備處于就地操作且滿足“五防”要求時(shí),該接點(diǎn)閉合,允許就地電動(dòng)或手動(dòng)操作,否則該接點(diǎn)斷開,閉鎖就地操作。3.4.2防作站和測(cè)控裝置都可以實(shí)現(xiàn)防誤鎖到設(shè)備運(yùn)該方案將微機(jī)“五防”系統(tǒng)的功能和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起。如圖3所示,監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)置1臺(tái)“五防”工作站(“五防”工作站是監(jiān)控系統(tǒng)的1個(gè)節(jié)點(diǎn),可以配置專用的“五防”工作站,也可以集成到操作員站上),“五防”工作站的功能與微機(jī)“五防”系統(tǒng)中“五防”主機(jī)相同,“五防”工作站通過通信接口從監(jiān)控系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)獲得電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),控制室操作時(shí)采用“五防”工作站的閉鎖邏輯以及監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)控裝置內(nèi)的閉鎖邏輯實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖;測(cè)控柜操作時(shí)通過測(cè)控裝置內(nèi)的閉鎖邏輯實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖;設(shè)備就地操作時(shí)則由微機(jī)防誤系統(tǒng)的電腦鑰匙、鎖具來實(shí)現(xiàn)。站內(nèi)全部可操作(電動(dòng)、手動(dòng))的一次電氣設(shè)備加裝鎖具(電編碼鎖、機(jī)械編碼鎖);手動(dòng)機(jī)構(gòu)的隔離開關(guān)或接地刀、網(wǎng)門、遮欄門等采用電編碼鎖或掛鎖式機(jī)械編碼鎖進(jìn)行閉鎖。4預(yù)防誤差處理技術(shù)和性能的比較4.1變電站主要操作方式隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用,變電站的運(yùn)行方式發(fā)生了改變,對(duì)于變電站電氣設(shè)備的操作一般采用分層操作原則:(1)調(diào)度中心/集控中心操作;(2)變電站控制室操作;(3)變電站測(cè)控柜后備操作;(4)變電站設(shè)備機(jī)構(gòu)箱檢修操作。其中調(diào)度中心/集控中心操作方式為500kV變電站采用無人值班運(yùn)行方式的預(yù)留操作方式,目前國家電網(wǎng)公司500kV變電站主要采用控制室操作、測(cè)控柜操作和設(shè)備機(jī)構(gòu)箱檢修操作3種操作方式,根據(jù)文獻(xiàn),變電站內(nèi)各層操作均應(yīng)滿足“五防”閉鎖要求。根據(jù)變電站內(nèi)3種操作方式分別對(duì)目前500kV變電站常用的監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖、監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖、獨(dú)立微機(jī)“五防”系統(tǒng)3種“五防”閉鎖方案作技術(shù)上的比較。4.1.1“五防”關(guān)閉邏輯校驗(yàn)方案控制室操作為變電站正常運(yùn)行情況下的操作方式,監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常,運(yùn)行人員通過操作員站進(jìn)行操作。(1)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案。操作員站接收操作命令后,操作命令首先經(jīng)過主計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的“五防”閉鎖邏輯校驗(yàn)當(dāng)前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗(yàn)通過后開放控制出口,操作命令經(jīng)通信接口下傳至測(cè)控裝置,測(cè)控裝置收到命令后,再次根據(jù)測(cè)控裝置內(nèi)預(yù)設(shè)的“五防”閉鎖邏輯校驗(yàn)當(dāng)前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗(yàn)通過后測(cè)控裝置開放控制出口,相應(yīng)合閘或分閘出口繼電器勵(lì)磁,其接點(diǎn)閉合啟動(dòng)電氣設(shè)備機(jī)構(gòu)內(nèi)的接觸器;如果“五防”閉鎖邏輯不滿足或設(shè)備自檢存在故障,即閉鎖出口,其控制出口繼電器的接點(diǎn)均為打開狀態(tài)。(2)監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案。操作員站接收操作命令后,操作命令首先經(jīng)過“五防”工作站內(nèi)預(yù)設(shè)的“五防”閉鎖邏輯校驗(yàn)當(dāng)前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗(yàn)通過后開放控制出口,操作命令經(jīng)通信接口下傳至測(cè)控裝置,測(cè)控裝置收到命令后,再次根據(jù)測(cè)控裝置內(nèi)預(yù)設(shè)的“五防”閉鎖邏輯校驗(yàn)當(dāng)前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗(yàn)通過后測(cè)控裝置開放控制出口,相應(yīng)合閘或分閘出口繼電器勵(lì)磁,其接點(diǎn)閉合啟動(dòng)電氣設(shè)備機(jī)構(gòu)內(nèi)的接觸器;如果“五防”閉鎖邏輯不滿足或設(shè)備自檢存在故障,即閉鎖出口,其控制出口繼電器的接點(diǎn)均為打開狀態(tài)。(3)獨(dú)立微機(jī)“五防”系統(tǒng)閉鎖方案。操作員站接收操作命令后,操作命令首先經(jīng)過“五防”主機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的“五防”閉鎖邏輯校驗(yàn)當(dāng)前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗(yàn)通過后開放控制出口,操作命令經(jīng)通信接口下傳至測(cè)控裝置,測(cè)控裝置收到命令后即開放控制出口,相應(yīng)合閘或分閘出口繼電器勵(lì)磁,啟動(dòng)設(shè)備機(jī)構(gòu)內(nèi)的接觸器。4.1.2“五防”關(guān)閉邏輯校驗(yàn)方案測(cè)控柜操作作為監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備故障時(shí)的后備操作方式,也可作為電氣設(shè)備調(diào)試檢修時(shí)的操作方式,運(yùn)行人員在繼電器室通過測(cè)控裝置上的面板鍵盤進(jìn)行操作。(1)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案。操作人員通過測(cè)控裝置面板輸入操作口令進(jìn)入操作窗口,選擇操作對(duì)象并輸入操作命令后,測(cè)控裝置根據(jù)預(yù)設(shè)的“五防”閉鎖邏輯校驗(yàn)當(dāng)前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗(yàn)通過后測(cè)控裝置開放控制出口,相應(yīng)合閘或分閘出口繼電器勵(lì)磁,其接點(diǎn)閉合啟動(dòng)電氣設(shè)備機(jī)構(gòu)內(nèi)的接觸器;如果“五防”閉鎖邏輯不滿足或設(shè)備自檢存在故障,即閉鎖出口,其控制出口繼電器的接點(diǎn)均為打開狀態(tài)。(2)監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案。運(yùn)行人員通過測(cè)控裝置進(jìn)行操作,由測(cè)控裝置內(nèi)的“五防”閉鎖邏輯實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的閉鎖功能。監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備故障時(shí),“五防”工作站無法從監(jiān)控系統(tǒng)獲取當(dāng)前全站設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信號(hào),此時(shí)變電站就地操作的鎖具閉鎖功能全部失效,即變電站設(shè)備就地操作失去“五防”閉鎖功能。(3)獨(dú)立微機(jī)“五防”系統(tǒng)閉鎖方案。監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備故障時(shí),“五防”主機(jī)無法從監(jiān)控系統(tǒng)獲取當(dāng)前全站設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信號(hào),微機(jī)“五防”系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)“五防”功能,此時(shí)變電站設(shè)備處于“五防”功能失效的狀態(tài),運(yùn)行人員必須到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電氣設(shè)備解鎖操作。4.1.3裝置工作聯(lián)鎖邏輯設(shè)計(jì)設(shè)備機(jī)構(gòu)箱操作為間隔處于停運(yùn)檢修狀態(tài)時(shí),運(yùn)行人員到配電裝置設(shè)備機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行的操作,具有就地電動(dòng)操作和就地手動(dòng)操作2種方式。(1)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)鎖措施。設(shè)備就地操作回路中串接測(cè)控裝置閉鎖繼電器接點(diǎn)(YKBJ),測(cè)控裝置校驗(yàn)當(dāng)前設(shè)備是否允許操作,如果滿足“五防”閉鎖邏輯,則閉鎖繼電器接點(diǎn)閉合,導(dǎo)通操作回路或電磁鎖開放就地電動(dòng)或手動(dòng)操作功能,如果不滿足“五防”閉鎖邏輯,閉鎖繼電器接點(diǎn)打開,斷開操作機(jī)構(gòu)或電磁鎖的操作電源閉鎖就地操作。(2)監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站聯(lián)鎖措施。設(shè)備就地操作回路中串接編碼鎖,由“五防”工作站根據(jù)防誤閉鎖規(guī)則生成操作程序,運(yùn)行人員通過電腦鑰匙到配電裝置依次打開編碼鎖對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。(3)獨(dú)立微機(jī)“五防”系統(tǒng)聯(lián)鎖措施。聯(lián)鎖邏輯和功能同監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案基本一致,由“五防”主機(jī)根據(jù)防誤閉鎖規(guī)則生成操作程序,運(yùn)行人員通過電腦鑰匙到配電裝置依次打開編碼鎖對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。3種閉鎖方案的技術(shù)特點(diǎn)和功能匯總?cè)绫?所示。4.2滿足“五防”功能的要求,增加了設(shè)備費(fèi)用以監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案為基準(zhǔn),3種閉鎖方案的經(jīng)濟(jì)比較如表2所示。根據(jù)上述的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較,監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案完善可靠,在各種運(yùn)行方式下都可以滿足全站設(shè)備的“五防”功能,而且充分利用了監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備資源,不增加新的費(fèi)用。監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案需要增加設(shè)備費(fèi)用,當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備故障時(shí),電氣設(shè)備就地操作失去“五防