大中型水電站電氣防誤系統(tǒng)的應(yīng)用

大中型水電站電氣防誤系統(tǒng)的應(yīng)用

電氣防誤系統(tǒng)對設(shè)計(jì)的要求對于大型節(jié)水船來說，電氣壓痕系統(tǒng)是非常重要的一部分。隨著我國電氣工業(yè)和水電工程的發(fā)展，對電氣壓痕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。但就目前我國大中型水電站電氣防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平而言,仍舊處于滯后的階段,與其他發(fā)達(dá)國家相比較,還存在很大的距離,如依舊延續(xù)以往的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念,將無法真正適應(yīng)于現(xiàn)代社會市場的需求,從而嚴(yán)重阻礙我國電氣行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。1主要防誤措施和主要保護(hù)設(shè)備由于大中型水電站許多電氣設(shè)備狀態(tài)的切換都必須由人去執(zhí)行操作,使得電氣設(shè)備的正常運(yùn)行與切換不僅與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān),也與操作人員的業(yè)務(wù)水平、心理情緒和現(xiàn)場設(shè)備熟悉程度有關(guān)。一旦發(fā)生電氣誤操作事故,既是人員責(zé)任事故,也是惡性事故,它將嚴(yán)重威脅人身和設(shè)備的安全。因此,如何采用可靠的防誤系統(tǒng)是水電站設(shè)計(jì)必須高度重視的問題之一?，F(xiàn)階段,我國關(guān)于水電站的防誤措施有如下類型:停電、驗(yàn)電、掛(合)接地線(接地開關(guān))、懸掛標(biāo)示牌等技術(shù)措施;工作票許可制度、工作間斷轉(zhuǎn)移變更制度、工作票終結(jié)制度等組織措施;“兩票三制”等管理措施。如果合理配置和嚴(yán)格實(shí)施以上措施,并通過充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù),則可以實(shí)現(xiàn)電氣與機(jī)械閉鎖相結(jié)合的完善的防誤系統(tǒng)。目前,大中型水電站主要使用三大類型的防誤閉鎖裝置:機(jī)械閉鎖裝置、電氣閉鎖裝置和獨(dú)立微機(jī)防誤裝置。機(jī)械閉鎖裝置包括普通機(jī)械鎖、開關(guān)柜機(jī)械鎖、電磁鎖等;電氣閉鎖裝置主要針對電動操作機(jī)構(gòu)采用電氣閉鎖,即用輔助接點(diǎn)在設(shè)備的控制回路進(jìn)行程序閉鎖;微機(jī)防誤閉鎖裝置是基于微機(jī)一次模擬圖的信息采集系統(tǒng)和防誤邏輯程序,配有電腦鑰匙和編碼鎖(包括電編碼和機(jī)械編碼)組成的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備防誤閉鎖的裝置。此外,微功耗無線網(wǎng)絡(luò)防誤系統(tǒng)、藍(lán)牙防誤系統(tǒng)在水電站中也得到廣泛應(yīng)用。這些防誤裝置發(fā)揮著不同的作用,并隨著技術(shù)的發(fā)展,在不斷更新和進(jìn)步,筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)主要對微機(jī)防誤系統(tǒng)、微功耗無線網(wǎng)絡(luò)防誤系統(tǒng)、藍(lán)牙防誤系統(tǒng)進(jìn)行具體分析。2大型污水處理廠的電氣過載設(shè)計(jì)2.1微型計(jì)算機(jī)過載系統(tǒng)2.1.1機(jī)械編碼和電氣編碼隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,微機(jī)五防技術(shù)開始應(yīng)用于水電站設(shè)備防誤中,在水電站的高壓開關(guān)設(shè)備上應(yīng)用比較廣泛,主要用來防止發(fā)生電氣誤操作的裝置設(shè)備。一般由主機(jī)、模擬屏、機(jī)械編碼鎖、電氣編碼鎖、電腦鑰匙等元器件所組成?，F(xiàn)在的微機(jī)防誤閉鎖裝置的設(shè)備大概可以分為四個大類:開關(guān)、閘刀、地刀、攔截網(wǎng),這些設(shè)備都是通過了機(jī)械編碼和電氣編碼來實(shí)現(xiàn)的閉鎖,這些設(shè)備的閉鎖程序需要專業(yè)的編程人員來進(jìn)行編寫。現(xiàn)代微機(jī)五防系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上孕育而生的,它通過軟件以五防為原則來管理在現(xiàn)場采集的大量適時數(shù)據(jù),并聯(lián)動發(fā)出相應(yīng)的電氣設(shè)備動作指令,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的防誤閉鎖,也可以實(shí)現(xiàn)從前很難實(shí)現(xiàn)甚至是無法實(shí)現(xiàn)的防誤能力,這種技術(shù)的產(chǎn)生應(yīng)該說是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)中的一次革命性的改革。2.1.2防止走空程程(1)對于水電站內(nèi)所有的開關(guān)都置于實(shí)遙信,并且微機(jī)五防同水電站的監(jiān)控系統(tǒng)共享一個數(shù)據(jù)庫,并且可以取消設(shè)計(jì)電氣回路的閉鎖,所有的防誤功能都讓計(jì)算機(jī)來完成,這樣就有效的防止了走空程。(2)對于站內(nèi)的所有開關(guān)都置于虛遙信,并且微機(jī)五防同水電站的監(jiān)控系統(tǒng)共享一個數(shù)據(jù)庫,并且可以取消設(shè)計(jì)電氣回路的閉鎖,防止錯誤功能全部由微機(jī)五防系統(tǒng)同間隔電氣閉鎖回路來共同完成操作,這就要求微機(jī)五防系統(tǒng)必須要有防走空程的措施。2.2無線網(wǎng)絡(luò)反演系統(tǒng)2.2.1防誤操作系統(tǒng)通過以上分析,微機(jī)防誤系統(tǒng)還存在的不足,應(yīng)用微功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很好地彌補(bǔ)了這一點(diǎn)。基于微功耗無線網(wǎng)絡(luò)的防誤操作系統(tǒng)由站控層、間隔層、過程層3部分構(gòu)成,包括防誤閉鎖主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、鎖具及附件、通信接口等部分。整個系統(tǒng)以性能可靠的無線網(wǎng)絡(luò)作為通信方式,網(wǎng)絡(luò)控制器為防誤閉鎖主機(jī)、無線電腦鑰匙、遙控閉鎖裝置在水電站內(nèi)搭建了一個實(shí)時在線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2.2系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠在微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,引入一種新技術(shù),即微功耗無線傳輸模式,形成一種新的防誤系統(tǒng),其將無線電腦鑰匙與五防主機(jī)實(shí)時連接起來,防誤閉鎖主機(jī)與無線電腦鑰匙以及現(xiàn)場鎖具之間可以實(shí)時通信,實(shí)現(xiàn)了操作任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)的在線傳輸及跟蹤監(jiān)控,特別是實(shí)現(xiàn)了在線方式下的實(shí)時閉鎖邏輯判斷功能,即系統(tǒng)跟蹤設(shè)備狀態(tài)及遙測等信息的變化,實(shí)時進(jìn)行閉鎖邏輯判斷,根據(jù)判斷結(jié)果,實(shí)時控制無線電腦鑰匙的操作過程,有效提高運(yùn)行人員的工作準(zhǔn)確性及效率。離線、在線2種運(yùn)行模式互為冗余,系統(tǒng)更加安全可靠。整個系統(tǒng)具有定時自檢和手動巡檢功能,隨時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患而發(fā)出報(bào)警,便于工作人員快速處理,消除隱患。2.2.3系統(tǒng)總線解鎖微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)是一種非常有效的防誤系統(tǒng),其具體設(shè)計(jì)方案如下:當(dāng)操作時,無線電腦鑰匙通過無線網(wǎng)絡(luò)接收主機(jī)下達(dá)的操作指令,按照預(yù)演正確的順序顯示當(dāng)前操作項(xiàng),運(yùn)行人員依照無線電腦鑰匙提示的設(shè)備號依次解鎖:對于遙控閉鎖繼電器,無線電腦鑰匙通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送解鎖申請給五防主機(jī),五防主機(jī)通過系統(tǒng)總線直接解鎖相應(yīng)的遙控閉鎖繼電器,遙控閉鎖就地解鎖,運(yùn)行人員可直接進(jìn)行操作;對于編碼鎖,將無線電腦鑰匙插入相應(yīng)的編碼鎖內(nèi),若實(shí)時閉鎖邏輯正確,則開放其閉鎖機(jī)構(gòu),運(yùn)行人員可就地操作設(shè)備的倒閘操作;若鎖碼錯誤,系統(tǒng)禁止操作,并在主機(jī)界面彈出報(bào)警窗口,給出禁止操作的原因,同時通知無線電腦鑰匙相關(guān)信息。若有控制室和現(xiàn)場交替操作時,運(yùn)行人員無須返回控制室,在現(xiàn)場用無線電腦鑰匙通過無線局域網(wǎng)回傳給五防主機(jī),五防主機(jī)自動將已經(jīng)操作過的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行刷新,然后按原模擬順序解鎖下一步操作。運(yùn)行人員在主控室操作完成后,五防主機(jī)再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸下一步的操作給現(xiàn)場的無線電腦鑰匙,由等在現(xiàn)場的運(yùn)行人員繼續(xù)進(jìn)行手動設(shè)備的操作。如此反復(fù),避免了運(yùn)行人員的來回跑動,同時控制室對現(xiàn)場手動操作設(shè)備的狀態(tài)的實(shí)時性得到及時掌握。詳細(xì)操作流程如圖2所示。2.3設(shè)計(jì)獨(dú)立的防誤系統(tǒng)藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)為了完成防誤系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的資源共享,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程解鎖監(jiān)控操作,完善防誤系統(tǒng)解鎖監(jiān)督機(jī)制,需設(shè)計(jì)獨(dú)立的防誤系統(tǒng)藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò),并與水電站原有監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接,達(dá)到資源共享目的。一方面可以防誤系統(tǒng)從保護(hù)測控獲得系統(tǒng),另一方面,保護(hù)測控也可由藍(lán)牙防誤系統(tǒng)獲得信息量。2.3.1藍(lán)牙匹克網(wǎng)的組成(1)間隔層設(shè)備匹克網(wǎng)應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)建立,為防誤系統(tǒng)提供獨(dú)立的可靠的信息通道,先在間隔層利用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行無線通信。各藍(lán)牙設(shè)備必須先組成匹克網(wǎng),再由匹克網(wǎng)組成散射網(wǎng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主變測控保護(hù)、母聯(lián)測控保護(hù)、饋線測控保護(hù)、公用測控裝置4個匹克網(wǎng),以此類推,并補(bǔ)保護(hù)測控單元、動力變保護(hù)測控單元以及通用測控單元和交直流單元分別各自組成匹克網(wǎng),然后這幾個匹克網(wǎng)再組成散射網(wǎng),與藍(lán)牙主機(jī)控制器接口(HC)I進(jìn)行通信。(2)藍(lán)牙執(zhí)行器的匹克網(wǎng)應(yīng)用。對于現(xiàn)場執(zhí)行單元,它是防誤系統(tǒng)原始開關(guān)量(開關(guān)、刀閘位置)的采集端口,是現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備解鎖與閉鎖操作的執(zhí)行單元,同樣需要有可靠的信息通道,因此,對本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開關(guān)、母線刀閘、線路刀閘、母線刀閘與開關(guān)間接地刀閘、線路刀閘與開關(guān)間接地刀閘5個匹克網(wǎng)(若設(shè)備較多,則還可擴(kuò)充匹克網(wǎng)),這5個匹克網(wǎng)再組成一個大的散射網(wǎng)。2.3.2hci主機(jī)控制器藍(lán)牙模塊硬件結(jié)構(gòu):藍(lán)牙技術(shù)中,主要有藍(lán)牙芯片組和藍(lán)牙模塊兩種形式,但最終都能實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙的無線通信和鏈路管理功能;藍(lán)牙模塊將射頻、基帶、鏈路管理器和HCI層集成到了一塊芯片上,通過RS232、USB等總線接口實(shí)現(xiàn)HCI(主機(jī)控制器接口)指令交換。無論是藍(lán)牙基帶控制器還是藍(lán)牙模塊,都集成了HCI層,作為控制藍(lán)牙芯片各種功能的唯一手段,高層應(yīng)用也需要使用HCI層與藍(lán)牙芯片進(jìn)行通信。另外,水電站一個間隔內(nèi)的各個防誤鎖具進(jìn)行實(shí)時的控制(解鎖或閉鎖),是要用弱電控制強(qiáng)電,設(shè)計(jì)可采用(MOC3051M)可控硅來實(shí)現(xiàn)弱電對強(qiáng)電的控制,可靠性好、壽命長而且方便實(shí)用。3對大型電站電氣防誤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與措施綜上所述,大中型水電站電氣防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)是水電站電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,對于水電站的運(yùn)行質(zhì)量有著重要的影響。因此,設(shè)計(jì)人員在對大中型水電站電氣防誤系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)