五防系統(tǒng)在變電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘要：防誤閉鎖對(duì)于變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，隨著近些年電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)變電站的防誤閉鎖系統(tǒng)可靠性提出了更高的要求。論述了常用閉鎖方式的工作原理及特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例，介紹了五防系統(tǒng)在變電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用情況，指出主要設(shè)備防誤閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)過程和防誤效果。

關(guān)鍵詞：變電站；防誤閉鎖；微機(jī)閉鎖；五防系統(tǒng)

作者簡(jiǎn)介：鄧偉明（1975-），男，廣東廣州人，廣州穗明工程總承包有限公司經(jīng)營(yíng)管理部，助理工程師。（廣東 廣州 510000）

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）33-0223-02

在變電站操作的各個(gè)環(huán)節(jié)中，為避免誤調(diào)度、誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，提高變電站管理和運(yùn)行水平顯得日益重要。而建立變電站自動(dòng)化綜合防誤閉鎖系統(tǒng)是確保配網(wǎng)精心調(diào)度、安全運(yùn)行的重要技術(shù)措施。在這種情況下，有針對(duì)性研究綜合自動(dòng)化變電站的五防系統(tǒng)的閉鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)并討論其應(yīng)用關(guān)鍵問題，將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、變電站防誤系統(tǒng)防誤閉鎖的范圍

變電站防誤系統(tǒng)中需進(jìn)行強(qiáng)制閉鎖的1次設(shè)備有：斷路器、接地刀閘、隔離開關(guān)等。而斷路器強(qiáng)制閉鎖的操作方式有：調(diào)度和集控操作、站控層的操作、測(cè)控屏的操作以及現(xiàn)場(chǎng)就地的操作。其中對(duì)調(diào)度和集控操作采取測(cè)控裝置的閉鎖方式；對(duì)站控層的操作采取防誤閉鎖的軟件和測(cè)控裝置的閉鎖方式；對(duì)測(cè)控屏操作采取電氣編碼鎖的方式進(jìn)行閉鎖。對(duì)電動(dòng)刀閘可在多個(gè)地方實(shí)行操作，并需采取以下閉鎖方式：在調(diào)度和集控操作時(shí)，采取測(cè)控裝置的閉鎖方式；在站控層的操作時(shí)，采取防誤閉鎖的軟件及測(cè)控裝置的閉鎖方式；在端子箱采取電氣編碼鎖的閉鎖方式；在機(jī)構(gòu)箱的就地操作中，采取機(jī)械編碼鎖的閉鎖手段。前三種操作方式需和現(xiàn)場(chǎng)布線式單元的電氣閉鎖聯(lián)合使用。

二、變電站常用防誤閉鎖的方式

1.間隔層的防誤閉鎖方式

對(duì)于間隔層的防誤閉鎖可利用間隔層的測(cè)控裝置中可編程邏輯功能進(jìn)行。間隔層防誤閉鎖的在線閉鎖同樣能夠通過電氣設(shè)備本身位置的改變來實(shí)現(xiàn)，這種閉鎖的方式與傳統(tǒng)微機(jī)防誤相比更為實(shí)用。除此之外，間隔層防誤系統(tǒng)還能夠防止集控中心遙控操作或調(diào)度電動(dòng)刀閘、變電站的斷路器發(fā)生的錯(cuò)誤操作，進(jìn)一步保證了防誤方式的安全性和可靠性。

間隔間的連鎖以及間隔內(nèi)的閉鎖是間隔層防誤閉鎖的方式。其中，間隔間連鎖設(shè)備中的狀態(tài)信息主要源于兩部分，一部分在測(cè)控裝置中，一部分在裝置本地。間隔內(nèi)閉鎖設(shè)備中的狀態(tài)信息主要位于裝置本地，只有當(dāng)閉鎖條件需要用到測(cè)控裝置中的單元信息時(shí)，間隔層間才能夠進(jìn)行信息的互通，從而獲得實(shí)時(shí)的信息。間隔層防誤閉鎖中，通過邏輯計(jì)算間隔層的測(cè)控單元時(shí)，只有當(dāng)五防條件達(dá)到相關(guān)要求，且控制閉鎖接點(diǎn)閉合時(shí)方可進(jìn)行操作。[1]

2.機(jī)械的防誤閉鎖方式

五防系統(tǒng)中機(jī)械閉鎖方式主要通過設(shè)備機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)的互相制約，且動(dòng)作在符合其先后順序要求的前提下，實(shí)現(xiàn)相互閉鎖。機(jī)械閉鎖具有不易損壞、操作較為簡(jiǎn)便、檢修量小且閉鎖較為可靠等優(yōu)點(diǎn)，無需借助輔助工具就可進(jìn)行操作，根據(jù)正確的操作順序自動(dòng)解鎖。但機(jī)械閉鎖還存在一定缺陷，該閉鎖方式只能應(yīng)用在具備機(jī)械聯(lián)系的元件，而不能實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)系元件間的應(yīng)用。機(jī)械閉鎖方式在成套高壓設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛，而在敞開式變電站中，機(jī)械閉鎖只能用于接地刀閘和刀閘間的閉鎖。

3.電氣的防誤閉鎖方式

電氣防務(wù)閉鎖方式主要是在需要閉鎖的接地刀閘或刀閘等電動(dòng)操作的回路中，將刀閘或斷路器等設(shè)備輔助的接點(diǎn)串入，并通過接點(diǎn)斷開或接入來完成設(shè)備之間相互閉鎖的功能。

理論上而言，電氣防誤閉鎖可靠性較高，操作較為簡(jiǎn)便，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)間隔間的設(shè)備聯(lián)鎖和間隔內(nèi)設(shè)備閉鎖。但在實(shí)際操作過程中，電氣防誤閉鎖仍存在一定的不足之處，具體如下：

（1）電氣防誤閉鎖所需二次電纜數(shù)量較多且需預(yù)先埋設(shè)，而埋設(shè)、安裝與維護(hù)的工作量較大。同時(shí)二次回路較為復(fù)雜，且電氣閉鎖功能需根據(jù)二次接線確定，增加或修改較為困難。

（2）電氣防誤閉鎖在實(shí)現(xiàn)五防閉鎖的功能上存在缺陷，無法完整將其實(shí)現(xiàn)。此外，電氣防誤閉鎖只能避免刀閘、接地刀閘以及斷路器等出現(xiàn)的誤操作，而無法對(duì)裝拆的接地線、誤入帶電的間隔等進(jìn)行閉鎖。

（3）電氣閉鎖實(shí)際運(yùn)行過程中，由于設(shè)備切換的不到位、輔助開關(guān)的密封差或銹蝕等因素的存在，降低了開關(guān)輔助接點(diǎn)的可靠性，甚至?xí)?duì)閉鎖系統(tǒng)工作的可靠性造成嚴(yán)重的影響。

4.微機(jī)的防誤閉鎖方式

微機(jī)閉鎖主要是采用網(wǎng)絡(luò)通信以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)，防止高壓的開關(guān)設(shè)備電氣出現(xiàn)誤操作的一種防誤系統(tǒng)裝置。微機(jī)防誤系統(tǒng)的功能元件主要包括主機(jī)、電腦鑰匙、模擬屏、機(jī)械以及電氣編碼所等。微機(jī)防誤系統(tǒng)主要是通過將二次閉鎖的回路向計(jì)算機(jī)五防閉鎖的規(guī)則庫(kù)轉(zhuǎn)變，以此來達(dá)到微機(jī)防誤閉鎖數(shù)字化。微機(jī)閉鎖主要是依靠現(xiàn)場(chǎng)鎖具以及閉鎖邏輯來實(shí)現(xiàn)對(duì)刀閘、斷路器、接地刀閘、網(wǎng)門以及接地線等的閉鎖，從而達(dá)到完整五防閉鎖的目的。

三、綜合自動(dòng)化變電站中五防系統(tǒng)的具體應(yīng)用

本文主要就五防系統(tǒng)在220kV綜合自動(dòng)化變電站中的應(yīng)用進(jìn)行分析，其中，220kV變電站及110kV配電裝置主要設(shè)備采用的是戶外GIS；且10kV電容器主要采用戶外的布置，而10kV系統(tǒng)應(yīng)用成套的高壓開關(guān)柜。

1.變電站防誤閉鎖的系統(tǒng)配置

（1）間隔層的防誤閉鎖。本變電站實(shí)現(xiàn)間隔層的防誤閉鎖主要是通過測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)。其中，邏輯閉鎖的數(shù)據(jù)可來源于本間隔，也可由其他間隔的測(cè)控裝置經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)獲得。

（2）機(jī)械防誤閉鎖。本變電站實(shí)現(xiàn)機(jī)械防誤閉鎖功能的設(shè)備主要是10kV成套的高壓開關(guān)設(shè)備。此外，機(jī)械閉鎖還可在刀閘、接地刀閘之間應(yīng)用。

（3）電氣防誤閉鎖。220kV、110k變電站中的GIS設(shè)備，其自身就已具備完整電氣防誤閉鎖的功能，可直接實(shí)現(xiàn)刀閘、接地刀閘以及斷路器之間的電氣閉鎖功能。此外，刀閘、接地刀閘以及電容器網(wǎng)門之間也能同時(shí)實(shí)現(xiàn)本間隔電氣閉鎖的功能。

（4）微機(jī)防誤閉鎖。本變電站的站控層中配置的五防閉鎖系統(tǒng)主要采用的是專門的五防機(jī)，且能與監(jiān)控機(jī)互相通訊，采集設(shè)備實(shí)時(shí)的位置。現(xiàn)場(chǎng)CIS匯控柜刀閘、斷路器等設(shè)備操作的把手和測(cè)控柜斷路器操作的把手均實(shí)現(xiàn)了電編碼鎖。此外，監(jiān)控機(jī)現(xiàn)場(chǎng)操作或遠(yuǎn)程遙控時(shí)，只有當(dāng)模擬符合五防的條件，方可執(zhí)行相應(yīng)操作命令，從而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立且完整的閉鎖功能。

根據(jù)不同操作的對(duì)象和方式，以上閉鎖方式才會(huì)在不同的地方得到應(yīng)用。

2.變電站防誤系統(tǒng)的工作情況

（1）斷路器的防誤系統(tǒng)。本變電站斷路器主要有三種操作方式：其一，監(jiān)控機(jī)遠(yuǎn)方遙控操作。其二，通過CIS匯控柜斷路器的操作把手進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)就地操作，主要是電氣防誤閉鎖以及微機(jī)防誤閉鎖在發(fā)揮作用。其三，主要是通過測(cè)控屏強(qiáng)電的操作把手對(duì)斷路器實(shí)施遠(yuǎn)程的操作。測(cè)控屏或監(jiān)控機(jī)遠(yuǎn)方遙控操作時(shí)，間隔層防誤閉鎖、電氣防誤閉鎖以及微機(jī)防誤閉鎖三者同時(shí)進(jìn)行防誤的控制。但需注意的是，無論是哪一種操作方式，均需通過提示性的閉鎖來實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的操作。[2]

（2）GIS設(shè)備接地刀閘和刀閘的防誤系統(tǒng)。本次220kV、110kV變電站中，GIS設(shè)備接地刀閘及刀閘的操作主要從以下幾方面進(jìn)行，其中，圖1所示的是刀閘的控制回路圖。

1）監(jiān)控機(jī)的遙控操作。監(jiān)控機(jī)對(duì)刀閘實(shí)施遙控操作的過程中，SBT處于遙控狀態(tài)時(shí)，間隔層閉鎖、機(jī)械閉鎖以及微機(jī)閉鎖三者同時(shí)實(shí)施防誤控制操作。監(jiān)控機(jī)遙控下達(dá)命令后，微機(jī)防誤系統(tǒng)首先計(jì)算防誤閉鎖，且當(dāng)條件滿足時(shí)，方可下達(dá)與之相符的控制單元。此時(shí)，控制單元需進(jìn)行防誤閉鎖的計(jì)算，且條件滿足后LS接點(diǎn)閉合。而當(dāng)YF或YH的接點(diǎn)閉合時(shí)，連通刀閘電動(dòng)操作的回路，此時(shí)，遙控操作順利完成。

2）匯控柜電動(dòng)操作。匯控柜帶動(dòng)操作過程中，通過遙控、近控轉(zhuǎn)換開關(guān)處于近控狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)微機(jī)防誤閉鎖滿足條件后，WSF接點(diǎn)會(huì)導(dǎo)通；而當(dāng)間隔層閉鎖滿足邏輯閉鎖條件時(shí)，LS1接點(diǎn)閉合；而當(dāng)電氣閉鎖回路條件符合時(shí)，LS2導(dǎo)通，刀閘電氣操作回路接通后，刀閘能夠完成電動(dòng)的操作。但需注意的是，任一層閉鎖關(guān)系達(dá)不到相應(yīng)的條件，操作均無法進(jìn)行。因此，在匯控柜內(nèi)的電動(dòng)操作刀閘的過程中，微機(jī)閉鎖、電氣閉鎖和間隔層邏輯閉鎖均會(huì)同時(shí)發(fā)生作用。

3）刀閘機(jī)構(gòu)箱的手動(dòng)操作。特定狀態(tài)下，刀閘機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)需將機(jī)構(gòu)箱操作孔蓋打開，此時(shí)，手動(dòng)、電動(dòng)閉鎖開關(guān)將自行斷開，這樣一來，刀閘電動(dòng)的操作回路將無法連通，手動(dòng)操作時(shí)，能有效避免電動(dòng)回路被接通后誤傷到操作的人員。

只有當(dāng)?shù)堕l電氣防誤閉鎖的邏輯條件達(dá)到要求時(shí)，才能打開機(jī)構(gòu)箱的操作孔蓋板，故進(jìn)行刀閘機(jī)構(gòu)箱的手動(dòng)操作時(shí)，電氣閉鎖會(huì)發(fā)生作用，微機(jī)閉鎖和間隔層閉鎖卻不能進(jìn)行手動(dòng)操作閉鎖。故需盡量減少或避免使用此操作。

（3）變電站10kV成套高壓開關(guān)設(shè)備的防誤系統(tǒng)。本變電站10kV成套高壓開關(guān)設(shè)備接地刀閘中具備與微機(jī)閉鎖成套的編碼鎖，其自身還具備機(jī)械聯(lián)鎖的功能。這就要求在操作10kV成套的高壓開關(guān)柜時(shí)，需要機(jī)械閉鎖以及微機(jī)閉鎖同時(shí)作用。

（4）本站10kV電容器刀閘及網(wǎng)門防誤系統(tǒng)。電容器打開網(wǎng)門或刀閘時(shí)，與之相關(guān)的設(shè)備將無法達(dá)到電氣閉鎖的邏輯條件。電容器操作過程中，機(jī)械閉鎖、電氣閉鎖以及微機(jī)閉鎖等能夠同時(shí)進(jìn)行防誤操作。本站變電站10kV電容器刀閘及網(wǎng)門電氣防誤閉鎖回路的操作圖，見圖2。

四、結(jié)論

隨著變電站向綜合化、智能化大步邁進(jìn)，五防綜合防誤閉鎖系統(tǒng)的應(yīng)用，毫無疑問將為電力事業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的安全保障。實(shí)踐表明，綜合利用上述閉鎖方式，能夠取得較好的防誤效果，值得推廣借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鵬程，翁水.綜合自動(dòng)化變電站防誤閉鎖系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].中國(guó)電力教育，2010，（S1）.

[2]李艷軍，張國(guó)紅.防誤閉鎖系統(tǒng)在220kV綜合自動(dòng)化變電站中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2011，（10）.