環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置的研究

李登雕，王 偉，陳海洋，胡 亮，朱惠紅，王曉靜

（國(guó)網(wǎng)浙江仙居縣供電公司，浙江 臺(tái)州 255000）

0 引言

隨著環(huán)網(wǎng)柜等設(shè)備在中低壓配電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，配網(wǎng)調(diào)度、倒閘操作、維護(hù)檢修等工作越來越繁重，對(duì)配網(wǎng)的整體運(yùn)行管理也提出更高要求。在浙江省仙居縣域內(nèi)，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展和配電網(wǎng)升級(jí)改造，轄區(qū)內(nèi)共有361 臺(tái)環(huán)網(wǎng)柜、138 個(gè)開閉所，70% 以上的聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)電須通過環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)[1]。截至2023 年10 月，全域環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)操作8 322 次，平均每天須分合開關(guān)設(shè)備22.8 次。

根據(jù)國(guó)網(wǎng)安監(jiān)〔2006〕904 號(hào)《國(guó)家電網(wǎng)公司防止電氣誤操作安全管理規(guī)定》，在進(jìn)行電氣設(shè)備（高壓開關(guān)）操作時(shí)，有“防止誤入帶電間隔、防止帶接地（接地刀閘）線合開關(guān)、防止帶負(fù)荷合閘、防止帶電掛（合）接地線（接地刀閘）、防止帶負(fù)荷拉刀閘”的“五防”安全操作要求[2]。

在對(duì)國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司2023 年（數(shù)據(jù)截止到10 月）涉及環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)操作的安全檢查情況開展分析中，發(fā)現(xiàn)在8 322 次開關(guān)操作中，仍有56 次違反“五防”要求的誤操作現(xiàn)象，如表1 所示，“五防”誤操作占比僅為0.67%。其中，1 次因電纜兩側(cè)帶電情況不明確，施工人員帶電掛接地線引起10 kV 線路跳閘和電力設(shè)備損壞，耗費(fèi)近7 h 才完成搶修恢復(fù)，給安全生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、居民生活等帶來諸多影響[3]。只要有1 次錯(cuò)誤操作，就會(huì)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備、人身安全造成巨大傷害。因此有必要進(jìn)一步提升配網(wǎng)開關(guān)操作規(guī)范性，降低誤操作發(fā)生可能性，保證電網(wǎng)、設(shè)備、人身安全可靠。

表1 環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)操作風(fēng)險(xiǎn)分析

同時(shí)，對(duì)8 322 次開關(guān)操作票、現(xiàn)場(chǎng)操作情景、操作指令等開展調(diào)查分析，并與實(shí)際操作人員走訪交流。如圖1 所示，通過數(shù)據(jù)分析主要存在無防誤系統(tǒng)校驗(yàn)（占比22.62%）、鑰匙管理不規(guī)范（占比16.55%）、無防誤鎖具（占比16.14%）、帶電顯示器功能不完整（占比10.5%）、人工效率低（占比6.18%）等問題。

圖1 操作數(shù)據(jù)分析

針對(duì)以上問題，國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司仙居縣供電公司立項(xiàng)研究一種新型環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置（編號(hào)52TZT7230001），該裝置主要工作內(nèi)容如下：

研制環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置的結(jié)構(gòu)，通過自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ芎瓦壿嬀幊坦δ埽蓪?shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的電力操作防誤規(guī)則判斷功能；

配合智能解鎖鑰匙和閉鎖鎖具，對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)中大部分設(shè)備實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制性的防誤閉鎖；

對(duì)于無法加裝鎖具的設(shè)備，通過提示性閉鎖方式提醒操作人員。從而滿足電力系統(tǒng)防誤要求。

1 研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有配網(wǎng)設(shè)備操作防誤閉鎖的方式，主要有2 種。

1.1 一次設(shè)備的機(jī)械閉鎖

當(dāng)前為了防止操作人員發(fā)生開關(guān)沒有拉開而合接地刀閘的情況，一次設(shè)備廠家在設(shè)計(jì)柜體時(shí)采用了機(jī)械連鎖或互斥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：機(jī)械連鎖設(shè)計(jì)、三工位一體化操作孔設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)防誤功能。

機(jī)械結(jié)構(gòu)防誤設(shè)計(jì)有效地防止本間隔內(nèi)“有電合地刀”誤操作的發(fā)生，但在環(huán)網(wǎng)供電及手拉手網(wǎng)絡(luò)接線方式時(shí)，這種設(shè)計(jì)無法對(duì)電源進(jìn)線線路側(cè)的帶電情況進(jìn)行有效的閉鎖，操作人員容易發(fā)生“線路有電合接地刀閘”的惡性誤操作事故。

1.2 利用電磁鎖對(duì)柜門進(jìn)行防誤閉鎖

當(dāng)前很多環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)柜采用就地電磁鎖的方式對(duì)開關(guān)柜本體的下柜門、后柜門進(jìn)行閉鎖，帶電顯示器有輸出節(jié)點(diǎn)，與電磁鎖連接，當(dāng)帶電顯示器有電時(shí)，電磁鎖閉鎖，無法打開，帶電顯示器無電時(shí)，電磁鎖自動(dòng)開啟，可以打開下柜門或后柜門。該種方式的電磁鎖采用外接電源或是內(nèi)置電池的方式供電，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過程中出現(xiàn)很多無法正常打開的情況，分析原因，電池沒電或是電子開鎖部分失靈是主要原因，可靠性比較差。

以上2 種方式在實(shí)際廣泛應(yīng)用，但無法避免誤開環(huán)網(wǎng)柜，仍會(huì)出現(xiàn)誤入帶電間隔等情況。需要一種防誤輔助系統(tǒng)更好發(fā)揮開關(guān)設(shè)備本身閉鎖功能，切實(shí)減少誤入帶電間隔等情況發(fā)生。

2 環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置的結(jié)構(gòu)

本文提出的環(huán)網(wǎng)柜防誤集控裝置由系統(tǒng)管理主機(jī)、電腦鑰匙、具有驗(yàn)電接口的高壓帶電顯示閉鎖裝置、防誤鎖具及智能柜門鎖具組成。圖2 展示了裝置的主要構(gòu)成。

圖2 環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置

其中智能電腦鑰匙可與帶電顯示器互聯(lián)，獲取線路帶電狀態(tài)，通過判斷線路帶電狀態(tài)與接地設(shè)備邏輯閉鎖關(guān)系，實(shí)現(xiàn)接地刀閘的強(qiáng)制驗(yàn)電閉鎖，即驗(yàn)電有電或不驗(yàn)電無法打開閉鎖在接地設(shè)備或網(wǎng)門上的防誤鎖具，有效防止“帶電合接地刀閘”“誤入帶電危險(xiǎn)區(qū)域”等電氣誤操作事故的發(fā)生。

鎖控管理可滿足運(yùn)維人員不同工作內(nèi)容的開鎖需要，如：運(yùn)行操作、設(shè)備巡檢、檢修維護(hù)等，本裝置通過多種授權(quán)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)人員、開鎖范圍的授權(quán)管理，記錄設(shè)備開鎖信息，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)戶外門鎖的智能化管理。

裝置主要操作流程為（如圖3 所示）：

圖3 環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置操作流程

系統(tǒng)安裝完成后，將帶有邏輯閉鎖關(guān)系的編譯數(shù)據(jù)，通過傳輸適配器傳給電腦鑰匙；

需要倒閘操作解鎖時(shí)，首先通過電腦鑰匙對(duì)帶電顯示器（GSN2）裝置進(jìn)行驗(yàn)電，如果有電，電腦鑰匙會(huì)提示“有電！禁止操作”，且無法打開對(duì)應(yīng)的“五防”機(jī)械鎖。若無電，則可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)接地刀閘的解鎖操作；

電腦鑰匙還會(huì)判斷機(jī)械鎖的編碼是否正確，若正確，按下開鎖按鈕即可將鎖打開，若編碼不對(duì)應(yīng)則禁止開鎖，從而達(dá)到防止帶電合接地刀閘誤操作事故的發(fā)生；

所有操作結(jié)果還可以回傳給管理軟件，便于查詢。

3 應(yīng)用效果

3.1 裝置構(gòu)建

根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將整套裝置分為：系統(tǒng)平臺(tái)（如圖4 所示）、數(shù)據(jù)傳輸、智能鑰匙、智能鎖4 個(gè)部分。

圖4 系統(tǒng)平臺(tái)界面

3.1.1 系統(tǒng)平臺(tái)搭建

在JOYO-J 系統(tǒng)基礎(chǔ)上，按照實(shí)際配網(wǎng)主接線連接情況，對(duì)倒閘操作進(jìn)行智能邏輯校驗(yàn)，并將現(xiàn)場(chǎng)配網(wǎng)接線情況以CAD 圖模形式維護(hù)。

3.1.2 傳輸適配器

根據(jù)系統(tǒng)適配性和數(shù)據(jù)類型，裝置選取了TXZJ-3C_1FC 嵌入式通信主機(jī)（如圖5 所示），可快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)智能鑰匙、智能鎖具進(jìn)行快速編碼。

圖5 TXZJ-3C_1FC 嵌入式通信主機(jī)

3.1.3 智能鑰匙

根據(jù)系統(tǒng)適配性和數(shù)據(jù)類型，裝置選取了DNYS-2C_U 防誤電腦鑰匙。該類型電腦鑰匙有一塊液晶顯示屏和中文語音提示功能，能實(shí)現(xiàn)良好人機(jī)互動(dòng)。同時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸模塊功能綜合，具備高速紅外IRDA 模塊，藍(lán)牙通信模塊，滿足多種類型數(shù)據(jù)傳輸。防雨、防塵等級(jí)達(dá)到GB/T 4208—2017《外殼防護(hù)等級(jí)（IP 代碼）》要求，符合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境條件需求如圖6 所示。

圖6 智能鑰匙

3.1.4 智能鎖具

根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜操作機(jī)構(gòu)特性，選取了閉鎖盒用以面板分合閘按鈕閉鎖，選取帶編碼功能的機(jī)械鎖用于機(jī)械操作機(jī)構(gòu)閉鎖。通過鎖芯內(nèi)的唯一數(shù)字編碼，實(shí)現(xiàn)與智能鑰匙對(duì)碼解鎖。其中，機(jī)械操作掛鎖為銅合金材質(zhì)，有防銹蝕、可靠牢固等特點(diǎn)，如圖7所示。

圖7 智能鎖具

3.2 有效性驗(yàn)證

本文實(shí)驗(yàn)選取2023 年9—11 月的操作票和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)規(guī)檢查情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，發(fā)現(xiàn)涉及環(huán)網(wǎng)柜操作有2 106 次，發(fā)生“五防”風(fēng)險(xiǎn)誤操作僅3 次，如表2 所示。其中，“誤入帶電間隔”“帶接地線合閘”“帶點(diǎn)掛接地線”3 項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生頻數(shù)為0，整體防誤操作準(zhǔn)確性為99.86%如圖8 所示。

圖8 實(shí)施裝置前后誤操作數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 “五防”風(fēng)險(xiǎn)誤操作

在使用環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置后，原來頻繁發(fā)生的誤入帶電間隔從占比76.79%下降為0%，效果顯著。

4 結(jié)束語

針對(duì)目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中出現(xiàn)誤開環(huán)網(wǎng)柜、誤入帶電間隔等情況，本文研制了一種環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)防誤操作裝置。該裝置對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的傳統(tǒng)機(jī)械鎖進(jìn)行智能化改造，通過防誤邏輯專家判斷進(jìn)行操作邏輯校驗(yàn)，再以鎖控管理模塊進(jìn)行邏輯編碼傳送至智能鑰匙和智能鎖具，不僅能有效解決誤入帶電間隔、誤操作等問題，而且現(xiàn)場(chǎng)安全只需一把智能鑰匙就能管控，同時(shí)能簡(jiǎn)化環(huán)網(wǎng)柜防誤管理方式。在實(shí)現(xiàn)接地刀閘強(qiáng)制驗(yàn)電閉鎖的基礎(chǔ)上，結(jié)合高安全性智能鎖具在防盜上的特性，實(shí)現(xiàn)柜門鎖安全、高效、智能化管理。