變電站檢修過程中檢修隔離閉鎖系統(tǒng)應(yīng)用

李維康 國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司

電力生產(chǎn)中，為確保人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全，避免各類誤操作事故的發(fā)生，必須采取防誤閉鎖措施，其中在電力生產(chǎn)現(xiàn)場安裝防誤閉鎖裝置是防誤閉鎖措施實現(xiàn)的重要手段[1]。在變電站中，當(dāng)有設(shè)備要進行檢修時，相關(guān)運行人員須對檢修設(shè)備進行隔離操作，以切斷該設(shè)備的高壓電、高壓氣、高壓水等各種危險源的來路，最終將指定檢修設(shè)備與其他運行設(shè)備設(shè)施隔離出來，確保檢修工作中人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全。本文將一種隔離閉鎖功能應(yīng)用于防誤閉鎖系統(tǒng)中，該功能首先對不同檢修隔離措施進行劃分，然后通過對不同檢修隔離的逐步授權(quán)實現(xiàn)在設(shè)備檢修中的多設(shè)備間隔離措施的閉鎖功能。

一、隔離開關(guān)操作原則分析

由于電力行業(yè)當(dāng)中對于隔離開關(guān)的操作并沒有進行明確的規(guī)定使得變電運行人員在遇到突發(fā)事故時并沒有規(guī)定作為指導(dǎo)。這時為了給變電運行人員提供工作指導(dǎo)，在處理電氣故障時變電運行人員一般要遵循設(shè)備保護原則和操作順序優(yōu)先原則。

重要設(shè)備保護指的變電人員在進行隔離開關(guān)時要注重一些電氣設(shè)備的防護工作。在電力的運輸和供應(yīng)過程當(dāng)中需要保護一些重要電力設(shè)備不因操作失誤或者電壓驟降而出現(xiàn)電力設(shè)備損壞的情況。相關(guān)的規(guī)定同樣也明確了負荷側(cè)隔離開關(guān)操作要優(yōu)先進行，這么做的意義在于能夠保護電路的母線不受損[2]。而切斷負荷側(cè)隔離開關(guān)能夠保證整個電路運行的安全，即使在切斷了負荷側(cè)操作開關(guān)以后，就算遇到了一些突發(fā)性的電路問題或者故障，也不會影響當(dāng)前電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，這就極大增加了整個電力系統(tǒng)的安全性[3]。重要設(shè)備通常指的是對整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行造成影響的相關(guān)設(shè)備。若是這些重要設(shè)備出現(xiàn)了故障和問題可能會導(dǎo)致整個電網(wǎng)的安全運行，保護重要設(shè)備也就間接保護整個電網(wǎng)的安全運行。

操作順序優(yōu)先原則是在重要設(shè)備保護的基礎(chǔ)上衍生出的一個概念。其是對電力設(shè)備的重要程度進行劃分，按照設(shè)備的重要程度作為衡量操作順序的一個標(biāo)準(zhǔn)。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)了安全問題，工作人員就能夠按照設(shè)備的重要程度在腦中形成一個重要電力設(shè)備的先后保護表。工作人員只有保障了重要設(shè)備的安全才能保證整個電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。

為此，整個隔離開關(guān)的操作都要遵循重要設(shè)備保護和操作順序優(yōu)先兩大原則，基于這兩個原則工作人員才能在相關(guān)規(guī)定描述籠統(tǒng)的情況下做出正確的操作，才能確保隔離開關(guān)的操作不會影響到整個變電運行。

二、檢修隔離措施劃分

電廠運行人員對檢修設(shè)備所做的隔離操作，可以根據(jù)措施內(nèi)容以及涉及保護范圍的不同，劃分為單一措施、措施鏈和檢修隔離區(qū)3 類。單一措施是指對現(xiàn)場設(shè)備的單一步驟的隔離措施。例如，斷路器、隔離開關(guān)的分合，地線的掛接等。措施鏈?zhǔn)怯蓡我淮胧┌凑找欢樞蛳群笸瓿傻囊幌盗懈綦x措施，這些單一措施之間在防誤閉鎖系統(tǒng)里具有一定的閉鎖關(guān)系[4]。例如，切斷一條線路供電，需斷開線路的斷路器，再按順序斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)。檢修隔離區(qū)是指滿足單個設(shè)備安全檢修條件的最小措施范圍，通常由多個措施鏈構(gòu)成。

在變電站中往往存在著多個工作面同時交叉進行的現(xiàn)象，導(dǎo)致對不同設(shè)備的措施范圍間的隔離措施互相重疊，在這種情況下必須保證每一項檢修任務(wù)的安全性和其隔離措施的完整性，有效地保證每項檢修任務(wù)對應(yīng)的隔離措施尤其是與其他任務(wù)交叉重疊部分不被破壞。

三、變電檢修中隔離防誤系統(tǒng)檢修隔離功能

當(dāng)前廣泛應(yīng)用在電力現(xiàn)場的防誤閉鎖裝置由微機防誤閉鎖裝置、電氣防誤閉鎖、電磁閉鎖裝置、機械閉鎖裝置等組成。變電站運行人員在防誤主機上對檢修隔離任務(wù)的隔離措施在防誤軟件上進行模擬操作，將模擬好的檢修隔離任務(wù)通過傳輸適配器傳到電腦鑰匙上。隨后運行人員進行現(xiàn)場的隔離操作，操作每一步對設(shè)備名稱和狀態(tài)進行實時對位后使用電腦鑰匙解鎖設(shè)備的五防鎖具及智能鎖具，從而實現(xiàn)系統(tǒng)防誤閉鎖的功能。最后操作任務(wù)完畢后，將變更后的設(shè)備狀態(tài)傳輸?shù)椒勒`系統(tǒng)中。

為實現(xiàn)設(shè)備檢修中的多設(shè)備間隔離措施的閉鎖功能，在原有的綜合防誤系統(tǒng)中加入了檢修隔離授權(quán)功能。當(dāng)多項任務(wù)對應(yīng)的檢修隔離區(qū)存在措施重疊的部分時，將這幾項檢修任務(wù)合并為一個總的檢修任務(wù)，并對該任務(wù)設(shè)立相應(yīng)的措施范圍，即措施范圍需要滿足在該范圍內(nèi)所有設(shè)備的安全檢修要求[5]。將總的檢修隔離任務(wù)的隔離措施在防誤主機的防誤系統(tǒng)中進行模擬，通過傳輸適配器傳輸?shù)诫娔X鑰匙上，運行人員在隔離操作過程中用電腦鑰匙進行實時對位、解鎖，將變更后的設(shè)備狀態(tài)傳輸?shù)椒勒`系統(tǒng)中，所有的操作任務(wù)完成后，總檢修任務(wù)的措施范圍也在防誤系統(tǒng)中初步建立起來。

當(dāng)現(xiàn)場分別進行單個任務(wù)檢修時，運行人員在確認所做措施滿足該設(shè)備安全檢修要求并檢查相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)變更與措施要求一致后，在綜合防誤系統(tǒng)的防誤主機上對該任務(wù)模擬掛牌生成對應(yīng)的檢修隔離區(qū)，并將信息傳遞到檢修隔離管理器的檢修隔離授權(quán)鑰匙上，交由相關(guān)檢修人員保管，待檢修任務(wù)完成后由檢修人員將檢修隔離授權(quán)鑰匙交還，待檢修隔離授權(quán)鑰匙插入到檢修隔離管理器原來的位置上，防誤主機上對應(yīng)的檢修隔離區(qū)在系統(tǒng)里清除，表示該任務(wù)已經(jīng)完成[6]。通過電腦鑰匙建立的檢修措施范圍與通過檢修隔離授權(quán)系統(tǒng)建立的檢修隔離區(qū)通過標(biāo)識牌等構(gòu)成相互閉鎖，只有當(dāng)范圍內(nèi)所有檢修隔離牌交還在系統(tǒng)中清除后，設(shè)立的總的措施范圍的安全措施才能恢復(fù)。

四、隔離開關(guān)誤操作防范措施

為了避免隔離、接地隔離開關(guān)電氣防誤操，需控制電纜接線問題；簡化閉鎖電路繁雜度，簡化隔離、接地開關(guān)的電氣控制電路，提高設(shè)備維護工作的效率；直觀顯示受控隔離開關(guān)的閉鎖、解鎖、裝置狀態(tài)，實現(xiàn)隔離開關(guān)防電氣誤操作狀態(tài)的可視化目的，需要提出一種新型的數(shù)字化可電動操作的隔離開關(guān)電氣防誤操作的技術(shù)，該技術(shù)主要由數(shù)字化的智能閉鎖裝置實現(xiàn)[7]。

（一）智能閉鎖裝置

智能閉鎖裝置由電源、LED 信號燈、開關(guān)量采集裝置、隔離開關(guān)智能閉鎖裝置、通信接口、調(diào)試接口組成。

電源模塊輸入為直流220V 輸入，輸出3V 直流電壓，通過接口電路為邏輯模塊、通信接口提供工作電源，輸出12V 直流電壓，通過接口電路供給開關(guān)量采集。

開關(guān)量采模塊由光電隔離元件配置信號處理電路組成，由外部隔離開關(guān)位置輔助接點控制光電隔離元件的發(fā)光，采集隔離開關(guān)位置的數(shù)字狀態(tài)，并通過接口電路把采集到的信息傳遞給邏輯判斷模塊進行邏輯判斷。

通信接口是實現(xiàn)本就地裝置、其他就地裝置、圖形顯示單元的數(shù)據(jù)交換的通信接口，由具備光纖通信功能的收、發(fā)端口及信號轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)，收到其他裝置發(fā)送來的閉鎖信息后，通過接口電路傳遞給邏輯判斷模塊，同時通過接口電路接收邏輯判斷模塊傳遞來的閉鎖信息，通過發(fā)送端口向其他閉鎖裝置發(fā)送信息。

智能閉鎖裝置安裝于隔離開關(guān)機構(gòu)箱內(nèi)，LED 燈由綠色運行燈、黃色異常燈、紅色閉鎖燈、綠色解鎖燈組成，就地裝置正常時運行點亮、異常燈熄滅，自檢故障時異常燈點亮，同時運行燈熄滅、閉鎖燈點亮；智能閉鎖裝置由通信口及自身開關(guān)量采集到的信息量判斷受控隔離開關(guān)在被閉鎖狀態(tài)時閉鎖燈點亮、解鎖燈熄滅；判斷受控隔離開關(guān)無閉鎖時，閉鎖燈點熄滅、解鎖燈點亮，智能閉鎖裝置設(shè)有通信接口，用于傳遞信息，調(diào)試接口用于調(diào)試計算機調(diào)取裝置狀態(tài)，將閉鎖邏輯導(dǎo)入裝置內(nèi)。

智能閉鎖裝置需解決現(xiàn)場運行人員遇到的種種實際問題，同時能直觀顯示隔離開關(guān)的閉鎖狀態(tài)，以便運行人員實時掌握操作過程中的各電氣設(shè)備狀態(tài)。隨著智能電網(wǎng)的日漸發(fā)展，人們越來越關(guān)注各類電氣設(shè)備之間的信息共享，這就要求該裝置具有組網(wǎng)能力以適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。綜合上述情況，設(shè)計了一種新型的隔離開關(guān)智能閉鎖裝置。

該裝置主要由6 部分組成，分別為：（1）電源模塊，采用220V 直流電源供電；（2）信號模塊，由于裝置需長期在戶外運行，環(huán)境較為惡劣，未設(shè)計液晶顯示屏，避免因液晶顯示屏故障而增加檢修成本，而是直接點亮LED 燈進行正常或告警指示，當(dāng)收不到采集裝置的信息時應(yīng)告警輸出；（3）通信模塊，閉鎖裝置使用光纖網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)在各裝置之間進行閉鎖信息的傳輸；（4）調(diào)試接口，就地裝置設(shè)置調(diào)試口，用于閉鎖程序的寫入、讀取；（5）功能模塊，就地裝置采集閉鎖信息進行邏輯判斷后，輸出邏輯判斷結(jié)果于被閉鎖元件的電氣操作回路中，以實現(xiàn)閉鎖功能，基于設(shè)備安全運行角度考慮當(dāng)就地裝置失效時應(yīng)告警、輸出閉鎖量防止隔離開關(guān)因閉鎖裝置誤動；（6）開入模塊，就地裝置設(shè)置開關(guān)量采集功能，采集到的信息數(shù)字化后由網(wǎng)絡(luò)傳遞給需要數(shù)據(jù)的設(shè)備。

（二）裝置功能實現(xiàn)

設(shè)計好隔離開關(guān)智能閉鎖裝置硬件后，研制上位管理機用于連接就地閉鎖裝置，實現(xiàn)在管理機上可讀取閉鎖裝置狀態(tài)，同時可制定就地裝置的閉鎖邏輯，并將邏輯下裝至就地閉鎖機中；當(dāng)閉鎖邏輯下裝至就地閉鎖機后，上位管理機可離線。

按照選定主接線方式選擇線路間隔進行隔離刀閘防止誤操作的邏輯編寫，將閉鎖邏輯寫入就地裝置，進行邏輯正確性驗證，驗證無誤后調(diào)試各閉鎖裝置、上位機組網(wǎng)，以滿足現(xiàn)場操作要求[8]，這種方式解決了傳統(tǒng)閉鎖功能依賴二次接線程度高的缺點，閉鎖邏輯依據(jù)實際主接線方式實時制定，裝置簡單可靠、安全性高。

此外，閉鎖信息通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸，為信息共享提供方便，解決了傳統(tǒng)二次接線閉鎖方式不適用于數(shù)字化智能變電站的問題，同時采用裝置失效后輸出閉鎖條件設(shè)計原理，保證裝置失效后防止隔離開關(guān)誤動的風(fēng)險，保證設(shè)備安全運行，提高了電網(wǎng)設(shè)備的安全防控水平。

五、結(jié)束語

綜上所述，為滿足電網(wǎng)需求，提高檢修工作的效率，變電站日常的檢修工作中通常存在著同一工期內(nèi)有多個工作面或多支隊伍同時施工的情況，因此防誤閉鎖系統(tǒng)除了對設(shè)備單一操作流程、操作回路、操作位置等進行閉鎖和提示的功能，還應(yīng)加入檢修中的多設(shè)備間隔離措施的閉鎖功能。

隔離閉鎖系統(tǒng)操作離不開相關(guān)規(guī)則和原則，當(dāng)然也少不了變電站工作人員自身所做的努力。為了避免產(chǎn)生錯誤的影響和操作，需要避免不必要的失誤，為此工作人員需要保持小心嚴謹?shù)膽B(tài)度，確保所做工作都在規(guī)定的允許范圍內(nèi)，有關(guān)隔離開關(guān)的各項操作能夠引起人們足夠的重視，從而減少失誤發(fā)生的可能性。