變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置屏柜的檢修防誤裝置研究

何嵐嵐，黃俊杰

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司浦江縣供電公司，浙江 金華 322200）

隨著防誤裝置/系統(tǒng)的普及應(yīng)用，針對檢修作業(yè)安全的管控，國家電網(wǎng)公司出臺(tái)了相關(guān)的政策，以指導(dǎo)檢修作業(yè)期間的安全管控技術(shù)措施：設(shè)備檢修過程中進(jìn)行過調(diào)試傳動(dòng)操作的，檢修結(jié)束后應(yīng)將檢修設(shè)備恢復(fù)至檢修許可時(shí)狀態(tài)移交給運(yùn)維人員；現(xiàn)場有檢修調(diào)試等工作時(shí)，不得對相關(guān)間隔內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遙控操作。針對電氣一次設(shè)備、運(yùn)行倒閘操作，目前有較完善的安全技術(shù)措施。而檢修作業(yè)中的防誤措施則依賴運(yùn)行人員的責(zé)任心和技術(shù)水平，主觀性較強(qiáng)，缺少技術(shù)措施進(jìn)行剛性約束。

1 變電運(yùn)行檢修作業(yè)中存在的安全隱患

1.1 閉鎖管理不全面，隔離手段不完善

無法防止誤向檢修區(qū)域輸送能量（現(xiàn)場解鎖鑰匙不具備唯一性），作業(yè)區(qū)域檢修人員的人身安全得不到保障。無法防止檢修期間檢修人員誤動(dòng)、誤碰、誤入運(yùn)行設(shè)備或間隔，存在較大安全隱患。

1.2 權(quán)限管理無保障，安措設(shè)備仍可動(dòng)

在檢修工作期間，電氣設(shè)備的運(yùn)行權(quán)限掌握在操作人員手里，尤其在多班組、多任務(wù)同時(shí)作業(yè)時(shí)，容易出現(xiàn)向檢修工作面誤送電的隱患。

1.3 檢修作業(yè)前后設(shè)備狀態(tài)比對低效

在檢修作業(yè)完成后，相關(guān)一次、二次設(shè)備的狀態(tài)比對往往依靠人工進(jìn)行，人為的逐一核對不僅效率低而且準(zhǔn)確率無法保障，存在比對慢、比對不準(zhǔn)確的問題，降低了運(yùn)行人員和檢修人員的工作效率。

1.4 檢修安措察看不直觀

在檢修作業(yè)完成前，現(xiàn)場安措布置后，在主控室無法直觀察看，只能憑借記憶回憶相關(guān)安措，檢修完成后，安措易漏拆。

基于以上安全隱患，開發(fā)出變電運(yùn)檢狀態(tài)交接管控系統(tǒng)，從運(yùn)檢作業(yè)的交接全流程管控的角度出發(fā)，提供全面的安措閉鎖手段、可靠的檢修設(shè)備傳動(dòng)/試驗(yàn)手段和設(shè)備狀態(tài)智能比對的技術(shù)措施，達(dá)成保障檢修期間人員、設(shè)備安全的目標(biāo)。

2 變電檢修技術(shù)創(chuàng)新

2.1 檢修區(qū)域劃分及強(qiáng)制閉鎖

為達(dá)成保障檢修作業(yè)安全的目標(biāo)，系統(tǒng)開創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了檢修區(qū)域劃分及強(qiáng)制閉鎖。在變電站檢修作業(yè)開展前，對變電站內(nèi)各設(shè)備按照歸屬進(jìn)行區(qū)域劃分、閉鎖管理、權(quán)限管控，3個(gè)維度實(shí)現(xiàn)檢修作業(yè)及日常運(yùn)維的設(shè)備閉鎖、開鎖智能管控。

在區(qū)域劃分上，首次提出了將設(shè)備屬性劃分為3個(gè)維度，分別為檢修設(shè)備、周屆設(shè)備和其他設(shè)備，以便針對性地進(jìn)行閉鎖管理。根據(jù)工作票的任務(wù)內(nèi)容，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。

區(qū)域劃分實(shí)現(xiàn)后，根據(jù)設(shè)備屬性不同，需要通過閉鎖管理方式，將處于危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備進(jìn)行鎖定管理，以防止檢修作業(yè)期間，人員單方面變更安全措施，擅自擴(kuò)大檢修范圍。根據(jù)變電站電氣一次、二次設(shè)備本身閉鎖管理的情況，結(jié)合隔離閉鎖的實(shí)際應(yīng)用，將設(shè)備的閉鎖進(jìn)行分類：未采取常閉鎖的電氣二次設(shè)備在檢修期間采用變電運(yùn)檢狀態(tài)交接管控系統(tǒng)的臨時(shí)鎖具閉鎖管理；電氣二次設(shè)備的輔助設(shè)備（箱、屏、柜）、生產(chǎn)輔助設(shè)備及生活設(shè)施設(shè)備采用變電運(yùn)檢狀態(tài)交接管控系統(tǒng)的智能鎖具實(shí)現(xiàn)常閉鎖管理；已具備常閉鎖的防誤設(shè)備（電氣一次設(shè)備）仍采用防誤鎖具閉鎖管理。

2.2 檢修設(shè)備狀態(tài)斷面保存及自動(dòng)對比

針對在檢修作業(yè)完成后將設(shè)備狀態(tài)依靠人工比對的傳統(tǒng)方法，系統(tǒng)創(chuàng)新地引入了智能斷面保存與自動(dòng)比對的新方法，大幅度地提高了比對的工作效率與精確度。實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)比對表生成的電子化、信息化，狀態(tài)比對表中包含了相關(guān)的一次設(shè)備、二次設(shè)備等狀態(tài)信息，系統(tǒng)可以對檢修前、后設(shè)備狀況分別錄入，并自動(dòng)對設(shè)備的狀況信息進(jìn)行比對，當(dāng)有設(shè)備狀況不一致時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行提示報(bào)警。

2.3 二次設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)采集

為保障檢修前后設(shè)備狀態(tài)比對的實(shí)時(shí)性和全面性，系統(tǒng)將二次壓板和空開的狀態(tài)由離線升級(jí)為實(shí)時(shí)采集，通過安裝狀態(tài)采集傳感器的方式，創(chuàng)新性地將硬壓板投退狀態(tài)和空開分合狀態(tài)實(shí)時(shí)采集到系統(tǒng)后臺(tái)，以便在保存設(shè)備狀態(tài)斷面時(shí)，獲取全面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3 變電運(yùn)行檢修作業(yè)防誤解決思路

3.1 工作原理

在變電站檢修過程的安全監(jiān)控系統(tǒng)中，開關(guān)操作與現(xiàn)有的防誤系統(tǒng)相同，鎖與鎖可以隔離，既可以與開關(guān)操作同時(shí)進(jìn)行，又可以分別模擬和生成獨(dú)立進(jìn)行的開關(guān)操作序列。開關(guān)操作完成后，操作者和檢驗(yàn)員共同確定檢測設(shè)備的邊界，從而產(chǎn)生隔離管理和控制功能，從而從安全區(qū)域中選擇檢測設(shè)備。檢測設(shè)備的邊界，從而產(chǎn)生檢測任務(wù)，然后通過檢測變壓器的主傳動(dòng)，雙方完成檢測任務(wù)并執(zhí)行絕緣管理和控制任務(wù)。在大修階段，大修的關(guān)鍵是由檢測人員負(fù)責(zé)，而檢測人員要控制大面積檢測設(shè)備的運(yùn)行權(quán)限，還要對檢測設(shè)備防止誤開操作的大指令。檢查結(jié)束后，檢查人員返回主檢查現(xiàn)場，重新檢測主信息，遠(yuǎn)程傳輸，釋放檢查設(shè)備與維修設(shè)備之間的控制權(quán)限，邊界操作人員應(yīng)當(dāng)按照操作開關(guān)的規(guī)定恢復(fù)設(shè)備的操作。

3.2 系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

變電運(yùn)檢狀態(tài)交接管控系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主機(jī)、檢修管理主機(jī)、控制器、采集器、壓板空開傳感器、無線地線，檢修電腦鑰匙、檢修防誤鎖具等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成

3.3 主要功能

系統(tǒng)可提供開票維護(hù)、檢票設(shè)備管理、大面積信息動(dòng)態(tài)識(shí)別、檢票設(shè)備防誤校驗(yàn)、檢票設(shè)備自動(dòng)生成隔離面、限制執(zhí)行力、強(qiáng)制關(guān)閉隔離面裝置、限制故障轉(zhuǎn)移、防止檢查設(shè)備故障、恢復(fù)檢查設(shè)備狀態(tài)等，可以實(shí)現(xiàn)安全檢查程序，有效地提高了檢測過程的效率、安全性和智能化。當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)引入防誤閉鎖測試方法時(shí)，對測試設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷不再依賴于原有的邏輯條件，而是通過判斷新的邏輯條件添加測試設(shè)備。設(shè)備的智能識(shí)別、維修工作面和操作區(qū)域的維護(hù)、設(shè)備的表面絕緣、自動(dòng)著色。

（1）檢修任務(wù)開票。提供維護(hù)任務(wù)開票功能。可以點(diǎn)擊選擇符合維修條件的設(shè)備，在維修工單中增加（或刪除），生成維修設(shè)備測試（傳輸）解鎖操作任務(wù)。

（2）檢修安全區(qū)動(dòng)態(tài)識(shí)別。檢修任務(wù)開票時(shí)，系統(tǒng)可通過拓?fù)涔δ芊治鲈O(shè)備的狀態(tài)，自動(dòng)生成檢修安全區(qū)設(shè)備、檢修邊界設(shè)備，并通過拓?fù)渲珜?shí)現(xiàn)可視化識(shí)別。

（3）檢修開票防誤校驗(yàn)。檢修開票時(shí)，可根據(jù)檢修邏輯對加入檢修票的設(shè)備進(jìn)行防誤判斷，只有安全區(qū)內(nèi)的設(shè)備可以開票（既不能是運(yùn)行設(shè)備也不能是隔離面設(shè)備），防止交叉作業(yè)誤動(dòng)隔離面設(shè)備情況發(fā)生。

（4）檢修隔離面自動(dòng)生成。檢修設(shè)備選定結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)選定的檢修設(shè)備自動(dòng)生成檢修隔離面設(shè)備集合，生成的隔離面設(shè)備集合支持手工編輯修改。

（5）隔離面設(shè)備操作權(quán)約束與強(qiáng)制閉鎖。隔離面設(shè)備與檢修任務(wù)相關(guān)聯(lián)，通過檢修任務(wù)閉鎖該隔離面設(shè)備的開票操作，防止檢修作業(yè)未完成時(shí)操作隔離面設(shè)備，致使檢修設(shè)備帶電；對于共享隔離面設(shè)備，則需要隔離面內(nèi)所有檢修任務(wù)全部完成，隔離面設(shè)備的操作權(quán)限才被釋放；同時(shí)采用防誤鎖具、隔離鎖具、輔控鎖具多種方式實(shí)現(xiàn)日常及檢修期間的閉鎖管理功能，如圖2所示。

圖2 二次設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖措施

（6）檢修設(shè)備傳動(dòng)強(qiáng)制防誤約束。在維護(hù)設(shè)備的測試（本地操作）過程中，通過維護(hù)鑰匙判斷是否允許設(shè)備解鎖測試。如果是，則通過保養(yǎng)鑰匙打開鎖。否則，禁止操作；如果維修設(shè)備是驅(qū)動(dòng)的，通過上位機(jī)管理軟件判斷是否允許驅(qū)動(dòng)。如果是，可以遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)。否則，禁止操作。這不僅保證了維修試驗(yàn)（變速器）運(yùn)行的安全性，而且滿足了操作方便的要求。

（7）實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)比對表的電子化、信息化。實(shí)現(xiàn)狀態(tài)比對表生成的電子化、信息化，以減少人工制表的工作量，電子化的狀態(tài)比對表格式可根據(jù)需求自定義模板，狀態(tài)比對表可通過圖形方式生成，亦可調(diào)用歷史票、典型票。

（8）狀態(tài)比對信息自動(dòng)獲取功能。狀態(tài)比對表內(nèi)一次設(shè)備、壓板、空開、電流端子等設(shè)備可自動(dòng)獲得，其中監(jiān)控系統(tǒng)已采集的設(shè)備（開關(guān)、刀閘、接地刀閘等）狀態(tài)信息，可通過通信方式獲得；接地線、未進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)采集的一次設(shè)備，狀態(tài)信息可通過電腦鑰匙操作記錄回傳信息獲得；壓板、空開、電流端子等設(shè)備可安裝智能采集裝置，獲取設(shè)備的狀態(tài)信息。

（9）狀態(tài)比對表信息自動(dòng)比對校核。系統(tǒng)可分別記錄維修前后的設(shè)備狀態(tài)，并自動(dòng)比較設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)自動(dòng)記憶操作員移交給維護(hù)人員的設(shè)備狀態(tài)信息。維護(hù)完成后，系統(tǒng)將信息與維護(hù)人員返回的設(shè)備信息進(jìn)行比較。當(dāng)設(shè)備狀態(tài)不一致時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。

（10）檢修設(shè)備解鎖記錄與統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)將記錄維護(hù)期間的設(shè)備運(yùn)行記錄，并提供歷史數(shù)據(jù)查詢。可以根據(jù)一定的條件進(jìn)行運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，如時(shí)間段、人員、維修設(shè)備等，以便于數(shù)據(jù)分析。

（11）二次設(shè)備狀態(tài)采集。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了二次設(shè)備狀態(tài)的圖形顯示，可按變電站、保護(hù)室、盤柜分層顯示，與現(xiàn)場布置一致，并實(shí)時(shí)顯示開關(guān)、異常等狀態(tài)信息。

3.4 解決方案

為了解決上述問題，本文將業(yè)務(wù)流程與應(yīng)用維護(hù)系統(tǒng)相結(jié)合，以微機(jī)防故障技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合拓?fù)浞拦收霞夹g(shù)，完善了在設(shè)備維護(hù)過程中對設(shè)備的管理和控制，增加對二次電氣設(shè)備的閉鎖管理和控制功能，對設(shè)備的正確分離過程進(jìn)行管理和控制，對設(shè)備的誤操作進(jìn)行管理和控制。表面維護(hù)過程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)維修管理，提高安全生產(chǎn)水平，提高維修效率，降低運(yùn)行管理成本。

4 變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置屏柜的檢修防誤裝置的應(yīng)用

目前，在對變電站設(shè)施的保護(hù)中，一次裝置都能夠在保護(hù)前就采取技術(shù)措施以及通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)有效隔離。但是，在二次設(shè)備，尤其是二次設(shè)備中的繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置盤柜之間的隔離措施并不健全。

4.1 變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置屏柜的檢修防誤裝置

4.1.1 空氣開關(guān)防護(hù)鎖

空氣開關(guān)保護(hù)鎖，分為鎖體、鎖扣和掛鉤等，其特點(diǎn)在于：以上所述鎖鎖體為整體的絕緣塑料。鎖體由一體連接的左、右板和下板所構(gòu)成。鎖體的左邊板、右邊板與中間底板形成鎖體固定槽。所述鎖體的左、右底板上均對稱設(shè)置圓形透氣孔，即鎖銷孔，按所述鎖扣的絕緣嵌塑件尺寸，分為底板、設(shè)置在底板上端的壓底板，以及設(shè)置在鎖體安裝槽內(nèi)的鎖扣等，為與底板相同形件。鎖扣可通過基體后端與鎖體活動(dòng)位置相連，與鎖體鎖孔相應(yīng)的在鎖銷座上開的圓通孔用于鎖銷孔。該掛鉤系統(tǒng)還包含了結(jié)構(gòu)相似的左掛鉤和右掛鉤。左鉤子通過其最后一端而固定在左鎖板體的前端，左鉤子的最前端彎曲在左上，右鉤子則固定在左鎖板的最前端。鎖體穿過了左鉤子的后端，右鉤子的前端則彎曲向右。

4.1.2 按鈕保護(hù)罩

按鈕保護(hù)蓋，包含了套筒部分、蓋體和閂鎖。所述插座為塑料件，所述插座為圓形整體，在所述插座的左側(cè)設(shè)有向上的突出部分，在所述插座的突出處設(shè)置用于接線的銷孔。蓋體為塑料件，蓋體由一體連接的主體件與連接件所構(gòu)成，其中一體成型的主體件通常是向一側(cè)開口的空心圓柱體。蓋體由連接部上的活動(dòng)銷孔和插座突出部分上的銷孔所配合，而活動(dòng)銷由連接銷相連。鎖扣一般為塑料件，鎖扣由上下鎖銷片所構(gòu)成。在下鎖銷片和上鎖銷片上設(shè)有用于鎖銷孔的圓通孔。鎖扣的左下鎖片與插座的最右端相連，上鎖扣的左右鎖片則與蓋體一體相連，而蓋體的連接部位則為蓋體的另一邊。

4.1.3 自卷式警示布

本實(shí)用新型變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置屏柜的檢修防誤裝置還設(shè)計(jì)了一種自滾動(dòng)的警示布，包括底座、轉(zhuǎn)臂、警示布和拉桿座體，包含了一體連接的頭座體和轉(zhuǎn)臂連接部分，在頭座體的最后端設(shè)置有強(qiáng)磁石，而與轉(zhuǎn)臂的連結(jié)部分則是左連結(jié)部和右連結(jié)部。旋轉(zhuǎn)軸連接部的最左連接部設(shè)置在基座的最左端，而旋轉(zhuǎn)軸連接部的最右連接部則設(shè)置在基座的最右前端。所述轉(zhuǎn)軸，分為圓柱形卷布軸、細(xì)長桿和圓柱形轉(zhuǎn)軸。卷布軸與轉(zhuǎn)軸上的固定連接后，與轉(zhuǎn)軸的軸線為同一直線。轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸二端可轉(zhuǎn)動(dòng)，套內(nèi)有2個(gè)與底座部分相連的轉(zhuǎn)軸套孔。警示布為PVC制造，警示布通過轉(zhuǎn)軸繞到布輪上，而牽引拉桿則為具有磁性的細(xì)長金屬片，牽引拉桿與警示布、掛鉤等緊密連接。它一般設(shè)置在拉桿的中間，而保護(hù)鎖則一般包括了鎖銷和鎖體。鎖銷與螺釘、鋼絲、環(huán)81-1等連接成一體。在鋼絲釘前端的連接處有3個(gè)圓形槽。它由扣體、彈簧圈和鋼球組成。扣體上設(shè)有以圓柱形為主的內(nèi)腔。在扣體內(nèi)腔中設(shè)置有彈簧、鋼球圈，彈簧、鋼球圈自上而下設(shè)置，鋼球圈上設(shè)置有兩個(gè)鋼球。

4.2 變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置屏柜的檢修防誤裝置的特點(diǎn)

本實(shí)用新型柜子面板結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安裝方便、省時(shí)省力，能有效防止變電站繼電保護(hù)事故的發(fā)生。同一便攜式工具箱內(nèi)各部件的顏色與便攜式工具箱的顏色相同，不同組便攜式工具箱的顏色不同于本實(shí)用新型的柜子面板，可以清楚、方便地區(qū)分不同的工作場所和物體，有效防止混淆。

4.3 檢修防誤裝置的驗(yàn)收與實(shí)際應(yīng)用

進(jìn)一步增強(qiáng)跳閘矩陣邏輯壓板的管理水平，對變電站進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，屏柜的檢修防誤裝置需要保證邏輯壓板設(shè)定的可靠性、可用性、唯一性、準(zhǔn)確性。屏柜的檢修防誤裝置實(shí)際應(yīng)用需要結(jié)合廠家提供的邏輯壓板設(shè)計(jì)清單，對其中任意邏輯壓板基本功能展開測試；結(jié)合清單當(dāng)中所列出的內(nèi)容對任意邏輯壓板實(shí)際功能模擬運(yùn)行測試；結(jié)合邏輯壓板實(shí)際測試結(jié)果，按照廠家說明并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步完善邏輯壓板管理規(guī)程、壓板投退操作流程、設(shè)計(jì)相關(guān)表格，確保屏柜的檢修防誤裝置在實(shí)際使用過程中的有效性。

屏柜的檢修防誤裝置的線路保護(hù)出口需要確保所有的檢修壓板全部退出，若其中一塊壓板依然處于投入狀態(tài)，此時(shí)會(huì)因?yàn)橹悄苎b置自我保護(hù)功能導(dǎo)致出口動(dòng)作不會(huì)發(fā)生，進(jìn)而屏柜的檢修防誤裝置失效。

5 結(jié)束語

在變電站檢修作業(yè)過程中，通過加強(qiáng)管理控制變電運(yùn)行實(shí)現(xiàn)電力安全，有效降低了變電系統(tǒng)中可能的安全操作風(fēng)險(xiǎn)。在檢修作業(yè)中存在的隱患行為將會(huì)加大在變電工作中的危險(xiǎn)性，所以必須認(rèn)識(shí)產(chǎn)生隱患行為的主要原因，針對原因形成集體意識(shí)并采取相應(yīng)措施，從而及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解決在變電工作中出現(xiàn)的危險(xiǎn)操作隱患，以提高電力工程的變電工作質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)效率。