變電站防誤操作技術方案的選擇

變電站防誤操作技術方案的選擇

0防誤封閉技術方案的不統(tǒng)一,出現(xiàn)了一些重要的不統(tǒng)一車站避免誤操作的有效措施是防止員工遭受錯誤的操作，確保電網(wǎng)安全運行的有效技術措施。隨著計算機和電網(wǎng)的應用，防止誤操作的電氣工程的生產(chǎn)技術不斷發(fā)展和完善。由于中國不同地區(qū)電網(wǎng)運行水平和管理等非技術因素的差異，中國不同地區(qū)電網(wǎng)的誤誤封閉技術方案不統(tǒng)一，存在多種形式。有些方案重復了安裝，增加了建設成本，給運營和操作帶來了不便。為了解決目前國內(nèi)變電站防止電氣誤操作措施方案不統(tǒng)一的狀況,在國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設計(110~500kV變電站二次系統(tǒng)部分)工作中,對變電站防止電氣誤操作措施方案進行了專題調(diào)查研究,提出了典型配置方案。1“五防”功能根據(jù)文獻,防誤裝置應實現(xiàn)“五防”功能,包括:防止誤分、誤合斷路器;防止帶負荷拉、合隔離開關或手車觸頭;防止帶電掛(合)接地線(接地刀閘);防止帶接地線(接地刀閘)合斷路器(隔離開關);防止誤入帶電間隔。“五防”功能除“防止誤分、誤合斷路器”現(xiàn)階段因技術原因可采取提示性措施外,其余四防功能必須采取強制性防止電氣誤操作的措施。文獻中對強制性防止電氣誤操作措施的定義為:在設備的電動操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點或鎖具,在設備的手動操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具,同時盡可能按技術條件要求防止走空程操作。2變電站“五防”系統(tǒng)方案2006年12月—2007年3月,在國家電網(wǎng)公司基建部的組織下,國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設計(110~500kV變電站二次系統(tǒng)部分)工作組對各網(wǎng)省公司110~500kV變電站二次系統(tǒng)的設備配置和運行要求進行了調(diào)研。根據(jù)變電站二次系統(tǒng)調(diào)研報告,我國各地區(qū)電網(wǎng)變電站防誤閉鎖措施的方案不統(tǒng)一,技術要求也有較大差異,存在著多種形式?？梢苑譃?種方案:(1)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案。該方案采用監(jiān)控系統(tǒng)設備實現(xiàn)變電站全站設備的“五防”閉鎖功能,在我國華東地區(qū)(除福建電網(wǎng))、西北以及東北部分地區(qū)得到成功應用,典型變電站有上海電網(wǎng)的500kV泗涇變電站、500kV徐行變電站、500kV顧路變電站;江蘇電網(wǎng)的500kV蘇州西變電站、500kV錫西南變電站、500kV吳江變電站;浙江電網(wǎng)的500kV義烏變電站、500kV富陽變電站、500kV溫南變電站;安徽電網(wǎng)的500kV銅貴變電站等。(2)監(jiān)控系統(tǒng)配置“五防”工作站閉鎖方案。該方案在監(jiān)控系統(tǒng)站控層配置“五防”工作站,通過“五防”工作站和現(xiàn)場操作鎖具實現(xiàn)全站電氣設備的“五防”閉鎖功能,在我國華北地區(qū)、華中和東北部分地區(qū)得到成功應用,典型變電站有湖北電網(wǎng)500kV磁湖變電站、500kV黃岡變電站;湖南電網(wǎng)的500kV懷化變電站;江西電網(wǎng)的樂萬變電站等。(3)微機“五防”系統(tǒng)方案。該方案在變電站配置一套獨立的微機“五防”系統(tǒng)實現(xiàn)全站電氣設備的“五防”閉鎖功能,該措施主要應用于我國福建地區(qū)及其他地區(qū)的部分地區(qū)局,典型變電站有河南的500kV安陽變電站、500kV濮陽變電站等。3錯誤連接計劃隨著電網(wǎng)技術的發(fā)展,我國變電站設備防誤閉鎖措施大體經(jīng)歷了設備機械聯(lián)鎖、電氣閉鎖、微機“五防”系統(tǒng)閉鎖、監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖幾個過程。3.1備內(nèi)各元件操作構成鎖機械聯(lián)鎖措施是利用電氣設備的機械聯(lián)動部件對設備內(nèi)各元件操作構成的閉鎖,屬于制造廠在設備操作機構研發(fā)中采用機械鎖件設計的聯(lián)鎖功能,一般作為單體設備檢修或調(diào)試時就地手動操作的聯(lián)鎖措施。3.2引入電氣聯(lián)鎖電氣聯(lián)鎖措施是將斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備的輔助接點接入受控設備電氣操作電源回路構成的閉鎖,該方案閉鎖回路不允許設中間轉(zhuǎn)換設備,閉鎖回路簡單直觀,便于運行人員理解和操作,早期變電站基本都采用了電氣聯(lián)鎖實現(xiàn)變電站的“五防”功能。隨著我國變電站自動化運行水平的提高,電氣聯(lián)鎖已不適合作為全站防電氣誤操作的技術方案,基于電氣聯(lián)鎖方案的可靠性,可采用間隔內(nèi)設備之間的電氣聯(lián)鎖作為全站防電氣誤操作方案的強制性閉鎖措施。3.3硬件機械系統(tǒng)的原理20世紀90年代,采用計算機技術的微機“五防”系統(tǒng)在我國電網(wǎng)中得到推廣應用。如圖1所示,微機“五防”系統(tǒng)采用電編碼鎖對電動操作設備的就地操作回路實施強制閉鎖;采用機械編碼鎖對手動操作設備的操作機構實施強制閉鎖,電腦鑰匙和鎖具之間不需要控制電纜連接,解決了電氣聯(lián)鎖措施的局限性,在早期的常規(guī)變電站取得了較好的應用效果。隨著計算機監(jiān)控在我國電網(wǎng)系統(tǒng)的普及,微機“五防”系統(tǒng)發(fā)展為2種方案:(1)“五防”工作站方案:“五防”主機作為計算機監(jiān)控系統(tǒng)的一個功能工作站,監(jiān)控系統(tǒng)后臺操作時需經(jīng)“五防”主機判斷滿足防誤邏輯條件后才允許命令出口,設備就地操作時通過電腦鑰匙和鎖具實現(xiàn)“五防”功能。(2)獨立微機“五防”系統(tǒng)方案:微機“五防”系統(tǒng)配置獨立的閉鎖控制繼電器,閉鎖控制繼電器經(jīng)通信接口受控于“五防”主機,其接點直接接入受控設備的電氣操作電源回路中,設備遠方操作時,由“五防”主機判斷防誤邏輯,條件滿足時閉鎖繼電器接點閉合,受控設備獲得操作電源處于允許操作狀態(tài);設備就地操作時通過電腦鑰匙和鎖具實現(xiàn)“五防”功能。3.4監(jiān)視和控制層監(jiān)控系統(tǒng)在系統(tǒng)結構上可分為站級控制層和數(shù)據(jù)采集控制層,站級控制層設備主要布置在控制室和計算機室內(nèi),實現(xiàn)面向全站設備的監(jiān)視和控制功能;數(shù)據(jù)采集控制層設備按電氣單元配置,實現(xiàn)本電氣單元內(nèi)設備的監(jiān)視和控制,通過冗余的以太網(wǎng)(或數(shù)據(jù)前置機,早期監(jiān)控系統(tǒng)配置),可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集控制層設備之間以及與站級控制層設備之間的數(shù)據(jù)交換。在工程中主要采用了監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案和監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案2種“五防”閉鎖措施方案。3.4.1測控裝置實現(xiàn)“五防”鎖邏輯判斷如圖2所示,對應監(jiān)控系統(tǒng)的分層結構,可以分別在2個站控層主計算機和間隔層測控裝置設置防誤閉鎖邏輯:(1)站控層主機設置“五防”閉鎖邏輯,該閉鎖邏輯采用主機中面向全站設備的實時數(shù)據(jù)庫中的電氣設備狀態(tài)量信號、相關電流或電壓采集信號作為判斷條件,必要時也可將操作員站上設置的接地線掛拆、檢修掛牌、閉鎖掛牌等虛擬信號設為判斷條件,實現(xiàn)完善的“五防”閉鎖邏輯。(2)間隔層設備采集本電氣單元內(nèi)設備的實時信號,對于電氣設備位置狀態(tài)全部采用分、合閘位置雙態(tài)采集,因此測控裝置可以實現(xiàn)本間隔內(nèi)設備的“五防”閉鎖邏輯,對于與本單元以外設備之間的聯(lián)鎖可以通過測控裝置之間的通信交換相關數(shù)據(jù)實現(xiàn)間隔間設備的“五防”閉鎖邏輯,在“五防”閉鎖邏輯判斷過程中,要求對裝置進行自檢,一旦裝置本身存在軟件或硬件上的故障或存在通信通道故障,即閉鎖控制出口。測控裝置設置分、合閘命令出口繼電器和就地操作閉鎖繼電器2種功能的出口繼電器,如圖2所示,分、合閘命令出口繼電器(YKTJ、YKHJ)作用于操作命令,其接點分別接入受控設備的遠方操作分、合閘回路,當測控裝置收到控制命令且滿足“五防”要求時,命令出口繼電器勵磁動作,其接點直接啟動電氣設備的接觸器;就地操作閉鎖繼電器(YKBJ)作用于就地操作閉鎖,當設備處于就地操作且滿足“五防”要求時,該接點閉合,允許就地電動或手動操作,否則該接點斷開,閉鎖就地操作。3.4.2防作站和測控裝置都可以實現(xiàn)防誤鎖到設備運該方案將微機“五防”系統(tǒng)的功能和計算機監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起。如圖3所示,監(jiān)控系統(tǒng)站控層設置1臺“五防”工作站(“五防”工作站是監(jiān)控系統(tǒng)的1個節(jié)點,可以配置專用的“五防”工作站,也可以集成到操作員站上),“五防”工作站的功能與微機“五防”系統(tǒng)中“五防”主機相同,“五防”工作站通過通信接口從監(jiān)控系統(tǒng)主計算機獲得電氣設備的實時運行狀態(tài),控制室操作時采用“五防”工作站的閉鎖邏輯以及監(jiān)控系統(tǒng)測控裝置內(nèi)的閉鎖邏輯實現(xiàn)防誤閉鎖;測控柜操作時通過測控裝置內(nèi)的閉鎖邏輯實現(xiàn)防誤閉鎖;設備就地操作時則由微機防誤系統(tǒng)的電腦鑰匙、鎖具來實現(xiàn)。站內(nèi)全部可操作(電動、手動)的一次電氣設備加裝鎖具(電編碼鎖、機械編碼鎖);手動機構的隔離開關或接地刀、網(wǎng)門、遮欄門等采用電編碼鎖或掛鎖式機械編碼鎖進行閉鎖。4預防誤差處理技術和性能的比較4.1變電站主要操作方式隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站的應用,變電站的運行方式發(fā)生了改變,對于變電站電氣設備的操作一般采用分層操作原則:(1)調(diào)度中心/集控中心操作;(2)變電站控制室操作;(3)變電站測控柜后備操作;(4)變電站設備機構箱檢修操作。其中調(diào)度中心/集控中心操作方式為500kV變電站采用無人值班運行方式的預留操作方式,目前國家電網(wǎng)公司500kV變電站主要采用控制室操作、測控柜操作和設備機構箱檢修操作3種操作方式,根據(jù)文獻,變電站內(nèi)各層操作均應滿足“五防”閉鎖要求。根據(jù)變電站內(nèi)3種操作方式分別對目前500kV變電站常用的監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖、監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖、獨立微機“五防”系統(tǒng)3種“五防”閉鎖方案作技術上的比較。4.1.1“五防”關閉邏輯校驗方案控制室操作為變電站正常運行情況下的操作方式,監(jiān)控系統(tǒng)設備運行正常,運行人員通過操作員站進行操作。(1)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案。操作員站接收操作命令后,操作命令首先經(jīng)過主計算機內(nèi)預設的“五防”閉鎖邏輯校驗當前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗通過后開放控制出口,操作命令經(jīng)通信接口下傳至測控裝置,測控裝置收到命令后,再次根據(jù)測控裝置內(nèi)預設的“五防”閉鎖邏輯校驗當前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗通過后測控裝置開放控制出口,相應合閘或分閘出口繼電器勵磁,其接點閉合啟動電氣設備機構內(nèi)的接觸器;如果“五防”閉鎖邏輯不滿足或設備自檢存在故障,即閉鎖出口,其控制出口繼電器的接點均為打開狀態(tài)。(2)監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案。操作員站接收操作命令后,操作命令首先經(jīng)過“五防”工作站內(nèi)預設的“五防”閉鎖邏輯校驗當前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗通過后開放控制出口,操作命令經(jīng)通信接口下傳至測控裝置,測控裝置收到命令后,再次根據(jù)測控裝置內(nèi)預設的“五防”閉鎖邏輯校驗當前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗通過后測控裝置開放控制出口,相應合閘或分閘出口繼電器勵磁,其接點閉合啟動電氣設備機構內(nèi)的接觸器;如果“五防”閉鎖邏輯不滿足或設備自檢存在故障,即閉鎖出口,其控制出口繼電器的接點均為打開狀態(tài)。(3)獨立微機“五防”系統(tǒng)閉鎖方案。操作員站接收操作命令后,操作命令首先經(jīng)過“五防”主機內(nèi)預設的“五防”閉鎖邏輯校驗當前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗通過后開放控制出口,操作命令經(jīng)通信接口下傳至測控裝置,測控裝置收到命令后即開放控制出口,相應合閘或分閘出口繼電器勵磁,啟動設備機構內(nèi)的接觸器。4.1.2“五防”關閉邏輯校驗方案測控柜操作作為監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備故障時的后備操作方式,也可作為電氣設備調(diào)試檢修時的操作方式,運行人員在繼電器室通過測控裝置上的面板鍵盤進行操作。(1)監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案。操作人員通過測控裝置面板輸入操作口令進入操作窗口,選擇操作對象并輸入操作命令后,測控裝置根據(jù)預設的“五防”閉鎖邏輯校驗當前操作是否滿足“五防”閉鎖邏輯,校驗通過后測控裝置開放控制出口,相應合閘或分閘出口繼電器勵磁,其接點閉合啟動電氣設備機構內(nèi)的接觸器;如果“五防”閉鎖邏輯不滿足或設備自檢存在故障,即閉鎖出口,其控制出口繼電器的接點均為打開狀態(tài)。(2)監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案。運行人員通過測控裝置進行操作,由測控裝置內(nèi)的“五防”閉鎖邏輯實現(xiàn)全站設備的閉鎖功能。監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備故障時,“五防”工作站無法從監(jiān)控系統(tǒng)獲取當前全站設備的實時狀態(tài)信號,此時變電站就地操作的鎖具閉鎖功能全部失效,即變電站設備就地操作失去“五防”閉鎖功能。(3)獨立微機“五防”系統(tǒng)閉鎖方案。監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備故障時,“五防”主機無法從監(jiān)控系統(tǒng)獲取當前全站設備的實時狀態(tài)信號,微機“五防”系統(tǒng)無法實現(xiàn)“五防”功能,此時變電站設備處于“五防”功能失效的狀態(tài),運行人員必須到現(xiàn)場對電氣設備解鎖操作。4.1.3裝置工作聯(lián)鎖邏輯設計設備機構箱操作為間隔處于停運檢修狀態(tài)時,運行人員到配電裝置設備機構箱進行的操作,具有就地電動操作和就地手動操作2種方式。(1)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)鎖措施。設備就地操作回路中串接測控裝置閉鎖繼電器接點(YKBJ),測控裝置校驗當前設備是否允許操作,如果滿足“五防”閉鎖邏輯,則閉鎖繼電器接點閉合,導通操作回路或電磁鎖開放就地電動或手動操作功能,如果不滿足“五防”閉鎖邏輯,閉鎖繼電器接點打開,斷開操作機構或電磁鎖的操作電源閉鎖就地操作。(2)監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站聯(lián)鎖措施。設備就地操作回路中串接編碼鎖,由“五防”工作站根據(jù)防誤閉鎖規(guī)則生成操作程序,運行人員通過電腦鑰匙到配電裝置依次打開編碼鎖對設備進行操作。(3)獨立微機“五防”系統(tǒng)聯(lián)鎖措施。聯(lián)鎖邏輯和功能同監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案基本一致,由“五防”主機根據(jù)防誤閉鎖規(guī)則生成操作程序,運行人員通過電腦鑰匙到配電裝置依次打開編碼鎖對設備進行操作。3種閉鎖方案的技術特點和功能匯總如表1所示。4.2滿足“五防”功能的要求,增加了設備費用以監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案為基準,3種閉鎖方案的經(jīng)濟比較如表2所示。根據(jù)上述的技術和經(jīng)濟比較,監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖方案完善可靠,在各種運行方式下都可以滿足全站設備的“五防”功能,而且充分利用了監(jiān)控系統(tǒng)設備資源,不增加新的費用。監(jiān)控系統(tǒng)“五防”工作站閉鎖方案需要增加設備費用,當監(jiān)控系統(tǒng)站控層設備故障時,電氣設備就地操作失去“五防