電力系統防誤閉鎖裝置發展研究

汪進

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.131

摘 要：該文基于筆者在電力系統操作中碰到的問題，在閱讀大量相關文獻的基礎上，總結分析了當前電力系統防誤閉鎖裝置的發展情況和趨勢，探討了常規五防技術中存在的缺點，凝練了自己的觀點，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：電力系統 防誤閉鎖 裝置 五防

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（c）-0131-02

電力系統的電氣設備誤操作事件頻繁發生，嚴重的往往會造成電網瓦解、設備損壞、人員傷亡等安全事故事件，嚴重地影響了電網、設備的安全運行和人身安全。為有效防止誤操作事故事件的發生，1990年在整個行業提出了電氣設備五防要求：（1）防止誤入帶電間隔；（2）防止誤分、合開關；（3）防止帶負荷誤分、合刀閘；（4）防止帶電掛接地線或合接地開關；（5）防止帶地線或接地開關合開關或刀閘。同時要求高壓帶電設備必須安裝防誤閉鎖裝置，防誤裝置能防止運行人員和檢修維護人員誤入帶電間隔和誤操作電氣設備，防誤裝置安裝在部分一次設備、二次回路及其自動化控制系統上，對電氣設備的運行位置狀態進行提示，對操作步驟進行許可和閉鎖，進而實現防誤目的。

隨著新技術、新工藝、新材料的廣泛應用，防誤裝置從機械鎖、程序鎖、電氣閉鎖、電磁閉鎖發展到今天廣泛應用的微機型防誤閉鎖系統，即傳統的微機防誤閉鎖、一體化防誤閉鎖和在線防誤閉鎖，極大地提高了防誤閉鎖系統的適用性及擴展性。隨著微機防誤閉鎖系統的不斷推廣應用和相關技術的不斷發展，集合不同閉鎖裝置的優缺點，目前電廠、變電站的防誤閉鎖設備的模式大多數都采用了微機閉鎖裝置、機械閉鎖及電氣閉鎖相結合的方式，并逐步發展到一體化五防閉鎖和在線式五防閉鎖，各種五防技術都有一定的適用范圍，在防止誤操作功能上也有一定的局限性。

1 當前防誤閉鎖裝置的發展情況和趨勢

微機防誤閉鎖裝置具有許多的優點，對比電氣閉鎖、機械程序鎖等有很大的優勢，但是，從電廠、變電站使用的情況來看，防誤閉鎖裝置主要存在以下不足。

（1）早期較為簡單的微機防誤閉鎖方式占主體，后期的一體化五防方式較少。五防裝置形式多樣，主要是微機防誤閉鎖裝置，并輔以電氣閉鎖和機械聯鎖，影響維護工作。

（2）采用早期較為簡單的微機防誤閉鎖方式，其主要不足之處是：微機五防和與監控完全分離，五防閉鎖系統缺乏有效的實時數據，容易發生因通信不暢、或五防與監控對應的數據信息不一致不對應等原因造成的操作閉鎖問題，增加了操作及維護的工作量，同時五防與監控獨立的模式也造成變電站擴建時施工難度的加大。

（3）變電站已采用集控中心模式（即是設立一個有人監控的集控主站，管控周邊一定數量的無人值班的 220、110 kV子站），但各子站的防誤閉鎖裝置相互獨立，各自為政，操作及監控均有諸多不便，增加了集控人員的工作量，影響管控水平。

（4）接地隔離開關和地線管理薄弱，地刀合地線的操作僅通過記錄本進行記錄，查閱不便，操作人員填寫操作票時容易出錯遺漏，從而造成漏分地刀或漏拆地線。經統計，在 500 kV某站實際運行中，帶接地隔離開關、地線送電占誤操作總數的39.4%。

（5）設備檢修作業安全措施仍有漏洞，仍存在誤操作的隱患，如檢修設備的操作權限由運行人員掌握，存在一經模擬操作即可向檢修設備誤送電的可能性，強制約束的措施不足。

（6）電廠、變電站的端子箱、機構箱、保護屏的門一般是用通用鎖具上鎖的，采用的鑰匙也往往是通用鑰匙，有些門甚至能直接用螺絲刀、普通鑰匙等工具開啟，閉鎖功能很差，難以杜絕作業人員隨意擴大作業范圍，難以杜絕誤入間隔情況的發生。

（7）現有的傳統微機防誤裝置技術較為落后。鎖具故障率高，日常維護量大。安裝在戶外的鎖具，容易發生銹蝕或卡澀，影響操作票的執行程度。電腦鑰匙離線工作。存在“走空程”的隱患?！白呖粘獭笔侵鸽娔X鑰匙打開編碼鎖，但未對設備進行操作就進行下一項操作，離線工作的電腦鑰匙在解鎖本步操作對象的編碼鎖后，不能及時獲得該設備的操作狀態，在無法判斷該步操作是否完成的情況下，進入下一步操作項的解鎖，將導致“走空程”。

（8）現在一部分電廠、變電站只實現了監控閉鎖，在電腦監控系統中實現閉鎖功能，其缺點是不能判斷線路上是否掛了接地線，且現地操作沒有閉鎖功能。

隨著計算機技術、電子技術、通信技術、信號處理技術等新技術的應用，電廠、變電站自動化經歷從無到有、從初級階段到高級階段的發展，近幾年，數字化電廠、變電站的出現使電廠、變電站自動化技術產生質的飛躍，為防誤閉鎖提供許多新思路、新手段，目前發展的兩個趨勢：一是實行監控閉鎖一體化，形成一體化五防，解決五防與監控圖形數據庫不一致的問題，提高五防可靠性；二是通過分布式現場總線將五防機與現場鎖具連接起來，由防誤主機控制鎖具的解鎖和閉鎖操作控制閉鎖繼電器的分、合狀態，同時具備鎖具閉鎖狀態及設備狀態的實時采集功能，操作過程完全取消電腦鑰匙，形成在線式獨立五防系統。在線式獨立五防系統主要由五部分組成，即五防機、分布式現場總線、控制器、五防閉鎖節點及現場鎖具，五防機從監控系統獲取一次設備實時數據。因此具備了以下優點。

①實時防誤閉鎖系統。在線式獨立五防系統的解閉鎖操作由網絡系統自動控制，五防機根據操作票中的操作序列，向網絡中的設備發送解鎖命令，實現對閉鎖設備的自動解鎖，無須多次往返主控室與一次現場。

②防“走空程”。在線式獨立五防實時監視操作票的執行情況，只有當前項操作完成后，才解鎖下一步操作，有效解決微機五防的“走空程”問題，降低作業風險。

③實時防誤邏輯判斷及實時閉鎖功能。在操作票執行過程中，五防機采集通信信號數據，實時分析判斷一次設備的閉鎖邏輯和一次設備狀態信息，一旦發現一次設備異常變位信息，如誤動或跳閘，馬上提供解決措施和方法，有效閉鎖操作票執行。

④便捷的操作方式。在線獨立五防方式下，現場操作按操作步驟排列自動允許或閉鎖；省卻電腦鑰匙的步驟，解鎖的整個過程快捷、簡單，減少鎖具的應用和維護。多任務并行操作時多組操作人員可不分前后順序同時進行操作，提高工作效率，并能實時監控操作過程。

⑤多層次防誤。構建站控層、間隔層、過程層由上而下的三級防誤體系，其中站控層和間隔層均實現全站范圍內的邏輯閉鎖。

2 常規五防技術介紹

（1）微機防誤閉鎖是指采用計算機技術，在模擬屏或計算機上進行模擬操作，對模擬操作過程進行監控和提醒，對誤操作步驟進行報警和閉鎖，在模擬操作結束并步驟符合五防等要求后，將所有操作步驟傳輸寫入五防電腦鑰匙，強制運行人員或檢修維護人員按正確步驟操作設備。微機防誤裝置構成一般包括：五防主機、模擬屏（或模擬操作用計算機）、電腦鑰匙、編碼鎖具等元件組成，主要是防止運行人員或檢修維護人員在電廠、變電站高壓開關設備上發生誤操作行為。（2）電氣閉鎖是指在設備控制回路串入輔助接點或感應設備有無電壓等方式實現設備間的相互閉鎖，如：加入刀閘、接地刀閘、開關的輔助接點，包括電氣回路、電磁鎖、帶電顯示裝置等。（3）程序閉鎖是指通過帶有操作順序鎖具或限制普通鎖具取匙順序的方式閉鎖設備，強制操作人員按固定步驟執行操作的閉鎖設備。（4）機械聯鎖是指在互相有誤操作影響的機械電氣設備上安裝的閉鎖機械構件，只有達到相關條件，該構件才能解鎖，允許另一設備進行操作，如帶地刀的刀閘上一般就安裝能相互卡阻閉鎖的金屬擋板。（5）一體化五防是指統一融合監控系統和五防系統的圖形和數據庫等信息，將傳統單一的五防功能融入監控系統中，使監控系統同時兼具五防閉鎖功能。（6）在線式五防是指通過分布式現場總線將五防機與現場鎖具連接起來，由防誤主機控制鎖具的解鎖和閉鎖，控制閉鎖繼電器的分合。

3 技術觀點

電廠、變電站電氣設備防誤閉鎖技術是一個永恒的主題。隨著現代計算機科學技術和通信網絡的飛速發展，電廠、變電站的管理已逐步轉變為“智能化”“無人化”。這些變化必然對微機防誤閉鎖系統提出越來越高的要求。該文通過分析對比電廠、變電站防誤閉鎖裝置的一般要求和各種形式主要得出如下結論。（1）五防閉鎖的一般要求為：①防止誤拉（合）斷路器；②防止帶負荷拉（合）隔離開關；③防止合隔離開關（斷路器）時帶地線（接地刀閘）；④防止誤入帶電間隔，即為只有間隔不帶電，才能進入；⑤防止帶電掛地線，合接地刀閘。（2）電廠、變電站防誤閉鎖的主要形式分為常規防誤閉鎖方式和微機閉鎖方式，機械閉鎖、電氣閉鎖和電磁閉鎖為主要代表的常規閉鎖方式在過去的防誤操作中起到至關重要的作用。（3）微機防誤閉鎖系統是通過計算機和網絡通信等技術將斷路器、隔離開關、接地刀閘、臨時接地線、網口（柜口）等設備的電氣閉鎖條件、倒閘操作規則編輯成計算機程序，并通過現場防誤鎖具來實現防誤閉鎖功能的一種方法。是當今防誤閉鎖領域最為先進的技術。主要分為離線式微機防誤閉鎖系統、在線式微機防誤閉鎖系統和綜合式微機防誤閉鎖系統。

參考文獻

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