基于DCS系統的廠用電設備防誤配置策略

王帥雯

摘 要：本文針對廠用電系統中無機械防誤閉鎖或閉鎖不完善的斷路器變壓器組，詳細闡述了采用DCS控制系統的微機防誤閉鎖方案。方案對原機械閉鎖裝置不進行大的改動，采用原斷路器上傳至DCS控制系統的DI開關量，通過DCS控制系統進行邏輯編程判斷，輸出對應的解鎖指令至就地電磁鎖，從而實現防誤操作的微機控制。本方案完善了斷路器變壓器組的五防閉鎖配置，同時又實現了遠程監控，便于控制室人員對現場操作情況的掌握和了解。方案采用現有的設施和電纜，僅增加少量的附件，項目投資少，實施便捷，同時也可作為機械閉鎖的冗余，進一步提高設備防誤操作閉鎖能力。

關鍵詞：微機閉鎖；五防閉鎖；DCS系統；電磁鎖

1.引言

防止電氣誤操作事故是國家能源局印發的《防止電力生產事故的二十五項重點要求》的重要項目。防止電氣誤操作事故除規范管理制度和標準化作業流程等管理性防范措施外，設備采用防誤閉鎖裝置是極為重要的舉措。目前電廠或變電站在高壓、超高壓電壓等級（110KV及以上電壓等級）均設置了五防閉鎖系統來實現防誤閉鎖，而在配電電壓等級（35KV以下電壓等級）的系統往往是依托設備自身的五防閉鎖機構來實現防誤閉鎖功能。部分國產老配電系統設備在防誤閉鎖方面存在缺失或不完善，即使部分新設備由于使用的不規范或設備自身設計、質量等原因，防誤閉鎖裝置存在失效，這就給現場操作人員埋下極大的安全隱患。縱觀歷年典型電氣誤操作事故，配電電壓等級是事故發生的高發區，而設備的機械防誤裝置失效使設備失去了最后一道關口，給安全生產帶來極大的不安全因素。

本文針對無五防閉鎖裝置或僅有簡單的機械閉鎖裝置的配電電壓系統設備，提出在現有設備基礎上進行簡單的外部改造，利用DCS系統實現微機與電氣聯合作用的閉鎖裝置，從而實現設備的五防閉鎖。對配有機械五防閉鎖裝置設備而言，也是一種冗余配置。而對于電氣閉鎖方案，微機閉鎖具有遠程監視的功能，使控制室人員能夠及時掌握和了解現場操作情況。本文以某電廠6KV廠用配電系統1臺6KV/380V變壓器，及變壓器高低壓側2臺斷路器為例進行詳細闡述，通過DCS系統與電氣回路共同實現五防閉鎖。

2.6KV廠用電系統

2.1概況

某電廠廠用配電系統采用6KV配電設備，在同一房間內布置了兩臺同型號、同廠家的6KV/380V變壓器。6KV真空斷路器只有自帶的、功能簡單的機械防誤閉鎖裝置，也因年久存在部分防誤閉鎖的功能失效。若要在原有開關柜修復或進一步完善機械閉鎖功能，存在加工生產困難，尤其是目前已經停產的開關柜型。

變壓器為老式變壓器，盤門只有機械鎖，目前僅采用普通鑰匙來進行關閉。變壓器進線6KV真空斷路器與變壓器之間無五防閉鎖設施，出線380V框架斷路器與上級之間也無電氣聯鎖裝置。

2.2存在的安全隱患分析

6KV斷路器一般配置有防誤閉鎖裝置，如合閘狀態不能對手車進行移位，斷路器在工作位置不能打開電纜室盤門等；但部分老開關柜柜型存在防誤閉鎖不完善或防誤機構不可靠，有較大安全隱患，如斷路器合閘狀態能由檢修位推至工作位，工作位合閘狀態可以拉出斷路器，而在設備運行過程中，驗證機械閉鎖裝置是否正常有較大難度，無法及時發現隱患。

變壓器由于未設置帶電閉鎖盤門電磁鎖，使變壓器在運行中也能打開柜門，一旦操作人員走錯間隔，誤開帶電運行的變壓器柜門，將給操作人員人身帶來極大安全風險，造成嚴重后果。

3.五防配置策略

五防閉鎖一般采用的是機械閉鎖、程序鎖、電氣閉鎖及電磁鎖、微機閉鎖等主要型式。而實際應用中，往往是幾種閉鎖型式的組合，對于高壓、超高壓系統除了設備的機械閉鎖，大多還有微機閉鎖裝置，對機械閉鎖裝置起到冗余和補充的作用。

電廠的控制系統大多采用了DCS控制系統，配電設備的模擬量或開關量信息均已送DCS控制系統，作為狀態顯示和熱工邏輯控制用，如斷路器分、合閘狀態，斷路器手車位置狀態等。因此采取基于DCS系統的微機五防閉鎖策略，可利用現有的設備信息、電纜等設施，僅需增設少量附件即可實現微機防誤閉鎖功能，項目具有投入小，實施簡潔等優勢。采用微機防誤閉鎖與電氣防誤閉鎖的不同在于，微機防誤具有遠方監控的功能，起到遠程監護的作用，通過DI點變位信息的就能遠程實時掌握操作情況，并且DCS能夠對歷史信息進行保存，有利于操作后的進一步分析；而電氣防誤全部在就地開關柜內實現，缺少了遠程監護環節。

3.1斷路器防誤硬件配置

開關柜本體，增設4個電磁鎖，分別對斷路器艙室搖柄操作孔、斷路器艙室門操作把手、接地刀閘操作孔、電纜艙室門操作把手起閉鎖作用。使電磁鎖在未解鎖時，不能進行相應的操作。電磁鎖帶電才能解鎖，也就避免出現控制電源丟失后，失去防誤閉鎖功能。詳細功能見表1。

為實現微機閉鎖功能，還將使用開關柜DI點進行邏輯組合形成判據。主要類型見表2。

3.2斷路器防誤邏輯

針對6KV手車式斷路器，配置了如下幾種防誤閉鎖方案，實現各種狀態下的防誤閉鎖功能：

（1）斷路器合閘狀態時，不能對手車進行搖進或搖出操作，僅當斷路器在分閘狀態且二次插把插入時才能進行操作；采用斷路器艙室搖柄操作孔電磁鎖鎖住手車搖柄插孔，電磁鎖未解鎖時，手車搖柄無法插入插孔，防止人員進行手車操作。

（2）只有當手車在試驗位置時，才能打開斷路器艙室或電纜側艙室進行操作；

（3）只有當手車在試驗位置時，才能進行接地刀閘的操作；

（4）只有接地刀閘合閘時，才能打開電纜室門；

（5）電磁鎖為帶電解鎖，僅當控制電源正常且回路完好時才能解鎖進行操作；

3.3變壓器防誤硬件配置

變壓器柜門設1個帶電解鎖的電磁鎖，對變壓器柜門實現鎖住功能，防止未解鎖時打開柜門。詳細功能見表3。

3.3變壓器防誤邏輯

針對變壓器柜門，配置如下防誤閉鎖措施，避免在未作好隔離措施時打開變壓器柜門，僅當以下條件全滿足時，方可解鎖打開柜門：

（1）對應的高壓側斷路器在試驗或檢修位置；

（2）高壓側斷路器接地刀閘已合閘；

（3）變壓器帶電顯示裝置指示不帶電；

（4）對應低壓側斷路器在分閘狀態，且在非工作位置；

4.結論

采用DCS控制系統來實現斷路器變壓器組的五防閉鎖方案，在完善設備五防閉鎖功能的同時，又實現控制室對現場操作情況的掌握和了解。方案利用現有的設施和電纜，僅增加少量的附件，項目投資少，實施便捷，也可作為機械閉鎖的冗余，提高了設備防誤操作閉鎖能力。

參考文獻

[1] 國家能源局.防止電力生產事故的二十五項重點要求及編制釋義.北京：中國電力出版社出版，2014.

[2] 國家能源局.DL/T5136-2012火力發電廠、變壓站二次接線設計技術規程.北京：中國計劃出版社，2012.