变电站防误操作技术方案的选择

变电站防误操作技术方案的选择

0防误封闭技术方案的不统一,出现了一些重要的不统一车站避免误操作的有效措施是防止员工遭受错误的操作，确保电网安全运行的有效技术措施。随着计算机和电网的应用，防止误操作的电气工程的生产技术不断发展和完善。由于中国不同地区电网运行水平和管理等非技术因素的差异，中国不同地区电网的误误封闭技术方案不统一，存在多种形式。有些方案重复了安装，增加了建设成本，给运营和操作带来了不便。为了解决目前国内变电站防止电气误操作措施方案不统一的状况,在国家电网公司输变电工程典型设计(110~500kV变电站二次系统部分)工作中,对变电站防止电气误操作措施方案进行了专题调查研究,提出了典型配置方案。1“五防”功能根据文献,防误装置应实现“五防”功能,包括:防止误分、误合断路器;防止带负荷拉、合隔离开关或手车触头;防止带电挂(合)接地线(接地刀闸);防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关);防止误入带电间隔。“五防”功能除“防止误分、误合断路器”现阶段因技术原因可采取提示性措施外,其余四防功能必须采取强制性防止电气误操作的措施。文献中对强制性防止电气误操作措施的定义为:在设备的电动操作控制回路中串联以闭锁回路控制的接点或锁具,在设备的手动操控部件上加装受闭锁回路控制的锁具,同时尽可能按技术条件要求防止走空程操作。2变电站“五防”系统方案2006年12月—2007年3月,在国家电网公司基建部的组织下,国家电网公司输变电工程典型设计(110~500kV变电站二次系统部分)工作组对各网省公司110~500kV变电站二次系统的设备配置和运行要求进行了调研。根据变电站二次系统调研报告,我国各地区电网变电站防误闭锁措施的方案不统一,技术要求也有较大差异,存在着多种形式。可以分为3种方案:(1)监控系统闭锁方案。该方案采用监控系统设备实现变电站全站设备的“五防”闭锁功能,在我国华东地区(除福建电网)、西北以及东北部分地区得到成功应用,典型变电站有上海电网的500kV泗泾变电站、500kV徐行变电站、500kV顾路变电站;江苏电网的500kV苏州西变电站、500kV锡西南变电站、500kV吴江变电站;浙江电网的500kV义乌变电站、500kV富阳变电站、500kV温南变电站;安徽电网的500kV铜贵变电站等。(2)监控系统配置“五防”工作站闭锁方案。该方案在监控系统站控层配置“五防”工作站,通过“五防”工作站和现场操作锁具实现全站电气设备的“五防”闭锁功能,在我国华北地区、华中和东北部分地区得到成功应用,典型变电站有湖北电网500kV磁湖变电站、500kV黄冈变电站;湖南电网的500kV怀化变电站;江西电网的乐万变电站等。(3)微机“五防”系统方案。该方案在变电站配置一套独立的微机“五防”系统实现全站电气设备的“五防”闭锁功能,该措施主要应用于我国福建地区及其他地区的部分地区局,典型变电站有河南的500kV安阳变电站、500kV濮阳变电站等。3错误连接计划随着电网技术的发展,我国变电站设备防误闭锁措施大体经历了设备机械联锁、电气闭锁、微机“五防”系统闭锁、监控系统闭锁几个过程。3.1备内各元件操作构成锁机械联锁措施是利用电气设备的机械联动部件对设备内各元件操作构成的闭锁,属于制造厂在设备操作机构研发中采用机械锁件设计的联锁功能,一般作为单体设备检修或调试时就地手动操作的联锁措施。3.2引入电气联锁电气联锁措施是将断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的辅助接点接入受控设备电气操作电源回路构成的闭锁,该方案闭锁回路不允许设中间转换设备,闭锁回路简单直观,便于运行人员理解和操作,早期变电站基本都采用了电气联锁实现变电站的“五防”功能。随着我国变电站自动化运行水平的提高,电气联锁已不适合作为全站防电气误操作的技术方案,基于电气联锁方案的可靠性,可采用间隔内设备之间的电气联锁作为全站防电气误操作方案的强制性闭锁措施。3.3硬件机械系统的原理20世纪90年代,采用计算机技术的微机“五防”系统在我国电网中得到推广应用。如图1所示,微机“五防”系统采用电编码锁对电动操作设备的就地操作回路实施强制闭锁;采用机械编码锁对手动操作设备的操作机构实施强制闭锁,电脑钥匙和锁具之间不需要控制电缆连接,解决了电气联锁措施的局限性,在早期的常规变电站取得了较好的应用效果。随着计算机监控在我国电网系统的普及,微机“五防”系统发展为2种方案:(1)“五防”工作站方案:“五防”主机作为计算机监控系统的一个功能工作站,监控系统后台操作时需经“五防”主机判断满足防误逻辑条件后才允许命令出口,设备就地操作时通过电脑钥匙和锁具实现“五防”功能。(2)独立微机“五防”系统方案:微机“五防”系统配置独立的闭锁控制继电器,闭锁控制继电器经通信接口受控于“五防”主机,其接点直接接入受控设备的电气操作电源回路中,设备远方操作时,由“五防”主机判断防误逻辑,条件满足时闭锁继电器接点闭合,受控设备获得操作电源处于允许操作状态;设备就地操作时通过电脑钥匙和锁具实现“五防”功能。3.4监视和控制层监控系统在系统结构上可分为站级控制层和数据采集控制层,站级控制层设备主要布置在控制室和计算机室内,实现面向全站设备的监视和控制功能;数据采集控制层设备按电气单元配置,实现本电气单元内设备的监视和控制,通过冗余的以太网(或数据前置机,早期监控系统配置),可以实现数据采集控制层设备之间以及与站级控制层设备之间的数据交换。在工程中主要采用了监控系统闭锁方案和监控系统“五防”工作站闭锁方案2种“五防”闭锁措施方案。3.4.1测控装置实现“五防”锁逻辑判断如图2所示,对应监控系统的分层结构,可以分别在2个站控层主计算机和间隔层测控装置设置防误闭锁逻辑:(1)站控层主机设置“五防”闭锁逻辑,该闭锁逻辑采用主机中面向全站设备的实时数据库中的电气设备状态量信号、相关电流或电压采集信号作为判断条件,必要时也可将操作员站上设置的接地线挂拆、检修挂牌、闭锁挂牌等虚拟信号设为判断条件,实现完善的“五防”闭锁逻辑。(2)间隔层设备采集本电气单元内设备的实时信号,对于电气设备位置状态全部采用分、合闸位置双态采集,因此测控装置可以实现本间隔内设备的“五防”闭锁逻辑,对于与本单元以外设备之间的联锁可以通过测控装置之间的通信交换相关数据实现间隔间设备的“五防”闭锁逻辑,在“五防”闭锁逻辑判断过程中,要求对装置进行自检,一旦装置本身存在软件或硬件上的故障或存在通信通道故障,即闭锁控制出口。测控装置设置分、合闸命令出口继电器和就地操作闭锁继电器2种功能的出口继电器,如图2所示,分、合闸命令出口继电器(YKTJ、YKHJ)作用于操作命令,其接点分别接入受控设备的远方操作分、合闸回路,当测控装置收到控制命令且满足“五防”要求时,命令出口继电器励磁动作,其接点直接启动电气设备的接触器;就地操作闭锁继电器(YKBJ)作用于就地操作闭锁,当设备处于就地操作且满足“五防”要求时,该接点闭合,允许就地电动或手动操作,否则该接点断开,闭锁就地操作。3.4.2防作站和测控装置都可以实现防误锁到设备运该方案将微机“五防”系统的功能和计算机监控系统整合在一起。如图3所示,监控系统站控层设置1台“五防”工作站(“五防”工作站是监控系统的1个节点,可以配置专用的“五防”工作站,也可以集成到操作员站上),“五防”工作站的功能与微机“五防”系统中“五防”主机相同,“五防”工作站通过通信接口从监控系统主计算机获得电气设备的实时运行状态,控制室操作时采用“五防”工作站的闭锁逻辑以及监控系统测控装置内的闭锁逻辑实现防误闭锁;测控柜操作时通过测控装置内的闭锁逻辑实现防误闭锁;设备就地操作时则由微机防误系统的电脑钥匙、锁具来实现。站内全部可操作(电动、手动)的一次电气设备加装锁具(电编码锁、机械编码锁);手动机构的隔离开关或接地刀、网门、遮栏门等采用电编码锁或挂锁式机械编码锁进行闭锁。4预防误差处理技术和性能的比较4.1变电站主要操作方式随着计算机监控系统在变电站的应用,变电站的运行方式发生了改变,对于变电站电气设备的操作一般采用分层操作原则:(1)调度中心/集控中心操作;(2)变电站控制室操作;(3)变电站测控柜后备操作;(4)变电站设备机构箱检修操作。其中调度中心/集控中心操作方式为500kV变电站采用无人值班运行方式的预留操作方式,目前国家电网公司500kV变电站主要采用控制室操作、测控柜操作和设备机构箱检修操作3种操作方式,根据文献,变电站内各层操作均应满足“五防”闭锁要求。根据变电站内3种操作方式分别对目前500kV变电站常用的监控系统闭锁、监控系统“五防”工作站闭锁、独立微机“五防”系统3种“五防”闭锁方案作技术上的比较。4.1.1“五防”关闭逻辑校验方案控制室操作为变电站正常运行情况下的操作方式,监控系统设备运行正常,运行人员通过操作员站进行操作。(1)监控系统闭锁方案。操作员站接收操作命令后,操作命令首先经过主计算机内预设的“五防”闭锁逻辑校验当前操作是否满足“五防”闭锁逻辑,校验通过后开放控制出口,操作命令经通信接口下传至测控装置,测控装置收到命令后,再次根据测控装置内预设的“五防”闭锁逻辑校验当前操作是否满足“五防”闭锁逻辑,校验通过后测控装置开放控制出口,相应合闸或分闸出口继电器励磁,其接点闭合启动电气设备机构内的接触器;如果“五防”闭锁逻辑不满足或设备自检存在故障,即闭锁出口,其控制出口继电器的接点均为打开状态。(2)监控系统“五防”工作站闭锁方案。操作员站接收操作命令后,操作命令首先经过“五防”工作站内预设的“五防”闭锁逻辑校验当前操作是否满足“五防”闭锁逻辑,校验通过后开放控制出口,操作命令经通信接口下传至测控装置,测控装置收到命令后,再次根据测控装置内预设的“五防”闭锁逻辑校验当前操作是否满足“五防”闭锁逻辑,校验通过后测控装置开放控制出口,相应合闸或分闸出口继电器励磁,其接点闭合启动电气设备机构内的接触器;如果“五防”闭锁逻辑不满足或设备自检存在故障,即闭锁出口,其控制出口继电器的接点均为打开状态。(3)独立微机“五防”系统闭锁方案。操作员站接收操作命令后,操作命令首先经过“五防”主机内预设的“五防”闭锁逻辑校验当前操作是否满足“五防”闭锁逻辑,校验通过后开放控制出口,操作命令经通信接口下传至测控装置,测控装置收到命令后即开放控制出口,相应合闸或分闸出口继电器励磁,启动设备机构内的接触器。4.1.2“五防”关闭逻辑校验方案测控柜操作作为监控系统站控层设备故障时的后备操作方式,也可作为电气设备调试检修时的操作方式,运行人员在继电器室通过测控装置上的面板键盘进行操作。(1)监控系统闭锁方案。操作人员通过测控装置面板输入操作口令进入操作窗口,选择操作对象并输入操作命令后,测控装置根据预设的“五防”闭锁逻辑校验当前操作是否满足“五防”闭锁逻辑,校验通过后测控装置开放控制出口,相应合闸或分闸出口继电器励磁,其接点闭合启动电气设备机构内的接触器;如果“五防”闭锁逻辑不满足或设备自检存在故障,即闭锁出口,其控制出口继电器的接点均为打开状态。(2)监控系统“五防”工作站闭锁方案。运行人员通过测控装置进行操作,由测控装置内的“五防”闭锁逻辑实现全站设备的闭锁功能。监控系统站控层设备故障时,“五防”工作站无法从监控系统获取当前全站设备的实时状态信号,此时变电站就地操作的锁具闭锁功能全部失效,即变电站设备就地操作失去“五防”闭锁功能。(3)独立微机“五防”系统闭锁方案。监控系统站控层设备故障时,“五防”主机无法从监控系统获取当前全站设备的实时状态信号,微机“五防”系统无法实现“五防”功能,此时变电站设备处于“五防”功能失效的状态,运行人员必须到现场对电气设备解锁操作。4.1.3装置工作联锁逻辑设计设备机构箱操作为间隔处于停运检修状态时,运行人员到配电装置设备机构箱进行的操作,具有就地电动操作和就地手动操作2种方式。(1)监控系统联锁措施。设备就地操作回路中串接测控装置闭锁继电器接点(YKBJ),测控装置校验当前设备是否允许操作,如果满足“五防”闭锁逻辑,则闭锁继电器接点闭合,导通操作回路或电磁锁开放就地电动或手动操作功能,如果不满足“五防”闭锁逻辑,闭锁继电器接点打开,断开操作机构或电磁锁的操作电源闭锁就地操作。(2)监控系统“五防”工作站联锁措施。设备就地操作回路中串接编码锁,由“五防”工作站根据防误闭锁规则生成操作程序,运行人员通过电脑钥匙到配电装置依次打开编码锁对设备进行操作。(3)独立微机“五防”系统联锁措施。联锁逻辑和功能同监控系统闭锁方案基本一致,由“五防”主机根据防误闭锁规则生成操作程序,运行人员通过电脑钥匙到配电装置依次打开编码锁对设备进行操作。3种闭锁方案的技术特点和功能汇总如表1所示。4.2满足“五防”功能的要求,增加了设备费用以监控系统闭锁方案为基准,3种闭锁方案的经济比较如表2所示。根据上述的技术和经济比较,监控系统闭锁方案完善可靠,在各种运行方式下都可以满足全站设备的“五防”功能,而且充分利用了监控系统设备资源,不增加新的费用。监控系统“五防”工作站闭锁方案需要增加设备费用,当监控系统站控层设备故障时,电气设备就地操作失去“五防