在線式機(jī)床五防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1500kv和220kv系統(tǒng)的總結(jié)1.1u3000200kv系統(tǒng)500kv系統(tǒng)由兩個(gè)矩陣和四個(gè)序列組成。第一和第二個(gè)矩陣是兩個(gè)完整的字符串，連接500kv和#1和#2設(shè)備（2.0600mw）。第三組和第四組是同一項(xiàng)目的兩個(gè)不完整字符串，連接到#3和編號(hào)4（2.06mw）。220kV系統(tǒng)為單母線分段接線方式,共有2條220kV進(jìn)線、2臺(tái)220kV饋線開(kāi)關(guān),每臺(tái)饋線開(kāi)關(guān)帶2臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器。500kV和220kV系統(tǒng)之間沒(méi)有聯(lián)絡(luò)變壓器。1.2單元就地集中控制柜500kV和220kV系統(tǒng)均采用常規(guī)的二次電纜控制形式。除了在網(wǎng)控盤上可以遠(yuǎn)方分合斷路器和隔離刀閘操作外,在升壓站就地還設(shè)置了單元就地集中控制柜(即LCC柜)。在LCC柜內(nèi)可以分合1臺(tái)斷路器及該斷路器所屬的隔離刀閘和接地刀閘,即可以操作該斷路器單元所屬的所有設(shè)備。1.3常規(guī)電氣二次回路常規(guī)關(guān)閉由于500kV和220kV系統(tǒng)的隔離刀閘和接地刀閘均采用電動(dòng)操作,因此,系統(tǒng)原來(lái)的“五防”功能就是依靠常規(guī)的電氣二次回路閉鎖:當(dāng)斷路器在合閘狀態(tài)時(shí)閉鎖隔離刀閘操作;當(dāng)隔離刀閘在合閘狀態(tài)時(shí)閉鎖接地刀閘合閘操作;反之當(dāng)接地刀閘在合閘狀態(tài)時(shí)閉鎖隔離刀閘的合閘操作。即實(shí)現(xiàn)了防止帶負(fù)荷拉合刀閘、防止帶電合地刀、防止帶地刀送電的三防功能,但是還缺少防止誤拉誤合開(kāi)關(guān)、防止走錯(cuò)間隔操作兩防功能。2“五避”方案的確定2.1防誤功能分析(1)機(jī)械連動(dòng)式和機(jī)械程序鎖形式的防誤裝置只適合單臺(tái)(單元)設(shè)備內(nèi)部的防誤。(2)電氣回路閉鎖形式的防誤其二次回路接線較為復(fù)雜,當(dāng)設(shè)備單元較多時(shí)其邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為困難。(3)電腦鑰匙型微機(jī)防誤裝置雖然能夠滿足復(fù)雜的邏輯關(guān)系,但由于在操作前必須要模擬操作和設(shè)備狀態(tài)對(duì)位,且在使用時(shí)操作繁鎖,因此,在事故處理和檢修人員調(diào)試設(shè)備時(shí)均需要解除閉鎖,防誤功能有漏洞。(4)在線式微機(jī)防誤形式比較完善,由于它采用在線式邏輯判斷,可直接執(zhí)行操作步驟,不需要對(duì)防誤裝置本身進(jìn)行額外的操作,所以,在事故處理和檢修調(diào)試時(shí)均不需要解鎖,即沒(méi)有防誤死角,達(dá)到了完全防誤閉鎖的要求。2.2防誤功能實(shí)時(shí)狀態(tài)信息在線式微機(jī)防誤形式如圖1所示。這種防誤裝置與電腦鑰匙型防誤裝置雖然都屬于微機(jī)型防誤產(chǎn)品,但是兩者有著本質(zhì)的區(qū)別。由于該裝置使用實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行在線的邏輯判斷且在線的改變系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備操作的閉鎖狀態(tài),因此,它具有操作前不需模擬預(yù)演(當(dāng)然也可以模擬預(yù)演)、可以即時(shí)進(jìn)行操作、具有隨時(shí)防誤閉鎖作用、不需要進(jìn)行額外(有關(guān)對(duì)防誤裝置)的操作等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是正常操作、事故處理、還是檢修調(diào)試都能起到防誤作用(即具有完全防誤功能)。它克服了電腦鑰匙型微機(jī)防誤裝置的所有缺點(diǎn),是一種比較理想的微機(jī)型防誤產(chǎn)品。2.3分散式集中控制系統(tǒng)在線式微機(jī)防誤閉鎖又分為分散式和集中式2種控制形式,如圖1所示。所謂集中式控制就是裝在就地集中控制LCC柜內(nèi)的遙控閉鎖繼電器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)僅受后臺(tái)機(jī)的控制,而遙控閉鎖繼電器本身沒(méi)有邏輯判斷功能,僅是后臺(tái)機(jī)邏輯判斷結(jié)果的執(zhí)行元件,所以,稱之為“網(wǎng)絡(luò)式集中控制系統(tǒng)”,它的邏輯判斷和動(dòng)作指令均集中在后臺(tái)機(jī)上,因此,該系統(tǒng)完全依賴于網(wǎng)絡(luò),如果網(wǎng)絡(luò)通訊中斷將會(huì)影響500kV及220kV的正常操作。分散式控制就是在每個(gè)LCC柜內(nèi)均裝設(shè)1套微機(jī)型單元防誤裝置,以實(shí)現(xiàn)該開(kāi)關(guān)所屬的所有隔離刀和地刀的基本防誤功能。后臺(tái)機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將所有LCC柜內(nèi)的單元防誤裝置連接起來(lái)組成了系統(tǒng)防誤裝置。每個(gè)LCC柜內(nèi)的單元防誤裝置在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下能夠獨(dú)立工作起到基本防誤作用,另外,它還能識(shí)別來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的錯(cuò)誤邏輯等信息。由于單元防誤裝置和后臺(tái)機(jī)均具有防誤閉鎖邏輯的判斷和控制功能,故稱為“分散控制系統(tǒng)”,分散式控制形式與其他控制形式相比,較為完善。2.4采用在線式分散控制系統(tǒng)由于二期工程電氣系統(tǒng)的范圍廣、系統(tǒng)多,有些還要和一期工程聯(lián)系起來(lái),閉鎖邏輯較為復(fù)雜。因此,采用在線式微機(jī)防誤形式較為合適,根據(jù)上述介紹,采用在線式的分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為合理。它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理為實(shí)時(shí)采集設(shè)備狀態(tài),用微機(jī)進(jìn)行邏輯判斷,用閉鎖中間繼電器來(lái)閉鎖電動(dòng)操作的設(shè)備;用電磁閉鎖機(jī)構(gòu)來(lái)閉鎖手動(dòng)操作的設(shè)備。在線式分散控制系統(tǒng)可以滿足狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)性和可靠性、閉鎖的強(qiáng)制性、操作的方便性、事故處理和檢修調(diào)試時(shí)的即時(shí)性的要求。3電力系統(tǒng)的雙組態(tài)(1)在線式微機(jī)防誤裝置吸取了電磁閉鎖機(jī)構(gòu)的靈活性,發(fā)揮了微機(jī)型防誤裝置便于邏輯組態(tài)和便于擴(kuò)展的長(zhǎng)處,采用了電氣閉鎖設(shè)備狀態(tài)信息實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)。(2)在線式微機(jī)防誤裝置具有設(shè)備狀態(tài)信息真?zhèn)涡宰R(shí)別功能(如對(duì)比較重要的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行雙位置采集和判斷)。例如,對(duì)于同一設(shè)備,所采集的常閉接點(diǎn)狀態(tài)必須與其常開(kāi)接點(diǎn)的狀態(tài)相反,否則,它會(huì)發(fā)出設(shè)備狀態(tài)不到位的報(bào)警信號(hào)。(3)在線式微機(jī)防誤裝置克服了電腦鑰匙型微機(jī)防誤裝置操作復(fù)雜、事故處理和檢修調(diào)試時(shí)必須解鎖、設(shè)備狀態(tài)信息不可靠、容易走空程等缺點(diǎn)。是目前電力系統(tǒng)中唯一能稱得上的完全防誤閉鎖裝置。(4)在線式微機(jī)防誤裝置其邏輯組態(tài)用微機(jī)來(lái)完成,設(shè)備狀態(tài)信息采集和防誤控制的輸出,均采用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)形式傳送,可以節(jié)省大量的二次控制電纜。與此相反,常規(guī)電氣回路閉鎖裝置的邏輯組態(tài)是靠設(shè)備的輔助接點(diǎn)和與其接點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的二次控制電纜搭成的,它需要大量的二次控制電纜,成本高且施工的工作量大。(5)在線式微機(jī)防誤裝置不需要額外的(針對(duì)防誤裝置的)操作,在實(shí)際操作中如果操作正確,感覺(jué)不到有防誤裝置的存在,但若操作錯(cuò)誤,防誤裝置將進(jìn)行強(qiáng)制性閉鎖,這時(shí)就能感覺(jué)到防誤裝置了。4五、電氣警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定,中壓及其以上電壓等級(jí)的配電裝置都必須具備強(qiáng)制性的“五防”裝置,其具體要求有2個(gè)方面。4.1防止帶負(fù)荷拉合刀(1)防止誤分、誤合斷路器。(2)防止帶負(fù)荷拉合刀閘或進(jìn)出小車開(kāi)關(guān)。(3)防止帶地刀送電。(4)防止帶電合接地刀。(5)防止誤入帶電間隔。4.2防誤功能對(duì)于電源進(jìn)線柜和有可能倒送電(如煤場(chǎng)變饋線等)開(kāi)關(guān)柜“五防”閉鎖邏輯條件中必須加入相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)(如發(fā)變組、啟動(dòng)/備用變壓器、煤場(chǎng)3kV母線等設(shè)備狀態(tài)),并且還能夠相互閉鎖。不能忽視以下防誤功能:(1)發(fā)變組(啟動(dòng)/備用變壓器)處于檢修狀態(tài)時(shí),能閉鎖工作(備用)電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)的送電操作;(2)當(dāng)發(fā)變組(啟動(dòng)/備用變壓器)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),能閉鎖工作(備用)電源進(jìn)線柜內(nèi)的合地刀操作;(3)當(dāng)發(fā)變組(啟動(dòng)/備用變壓器)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),無(wú)法打開(kāi)工作(備用)電源進(jìn)線柜的電纜室門;(4)當(dāng)工作(備用)電源進(jìn)線柜內(nèi)的地刀未拉開(kāi)時(shí),能閉鎖主變壓器(啟動(dòng)/備用變壓器)高壓側(cè)刀閘的合閘操作;(5)對(duì)于有可能倒送電的饋線柜(如煤場(chǎng)變壓器等)的防誤要求與以上相同;(6)中壓母線電壓互感器間隔內(nèi)的母線地刀,應(yīng)與工作和備用電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間互為閉鎖;(7)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)防止誤拉、誤合開(kāi)關(guān)的功能。5電氣鎖單元—電氣設(shè)備的操作與防誤控制形式分析綜上所述,廠用3kV/10kV系統(tǒng)、發(fā)變組系統(tǒng)、220kV系統(tǒng)和500kV系統(tǒng)都需要配備“五防”裝置。其中,220kV和500kV系統(tǒng)的設(shè)備全部是電動(dòng)操作;3kV/10kV廠用電系統(tǒng)雖然是手動(dòng)操作,但是ABB的開(kāi)關(guān)柜無(wú)論是母線還是工作/備用電源進(jìn)線的接地方法都采用接地刀閘形式,并且接地刀閘和小車開(kāi)關(guān)的進(jìn)出車機(jī)構(gòu)都便于安裝電磁閉鎖機(jī)構(gòu)。因此,所有電氣設(shè)備防誤閉鎖的執(zhí)行均可以采用接點(diǎn)閉鎖形式,即類似于常規(guī)的電氣(二次回路)閉鎖,但是卻不能簡(jiǎn)單地采用電氣閉鎖形式。因?yàn)殡姎忾]鎖的邏輯組態(tài)是靠設(shè)備輔助接點(diǎn)和二次電纜搭成的,只能滿足單元設(shè)備簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系,而以上所有系統(tǒng)之間還存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系,其邏輯關(guān)系復(fù)雜、繁鎖,電氣閉鎖的邏輯形式根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此,只能采用微機(jī)形式的邏輯組態(tài)結(jié)構(gòu)才能夠?qū)崿F(xiàn)。以上所選定的在線式微機(jī)防誤裝置就能滿足這些要求,它是用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)采集設(shè)備的狀態(tài)信息,用微機(jī)來(lái)進(jìn)行信息分析和邏輯判斷,最后將控制輸出通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)送給防誤對(duì)象。6在線微型機(jī)故福件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念6.1防誤裝置的操作大家知道,要保證電氣操作不出差錯(cuò)必須把握住3個(gè)環(huán)節(jié):一是發(fā)令要正確;二是要有正確的操作票;三是操作過(guò)程不出差錯(cuò)。很顯然,防誤裝置的作用就是把握住第3個(gè)環(huán)節(jié),即操作過(guò)程不出差錯(cuò)。實(shí)際上,在操作票正確的前提下,只要強(qiáng)制(完全)按照操作票執(zhí)行就不會(huì)出錯(cuò)。要做到這一點(diǎn)就必須要將防誤系統(tǒng)與操作票系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái),也就是說(shuō),防誤系統(tǒng)除了判斷最基本的操作邏輯外,還要能夠按照操作票中的步驟來(lái)開(kāi)放操作閉鎖。這樣也就克服了常規(guī)的電氣回路閉鎖防誤裝置不能防止誤拉、誤合開(kāi)關(guān)的不足等敝端。6.2采用票管理系統(tǒng)操作原則庫(kù)由于操作票系統(tǒng)也具有操作原則庫(kù),為了保持一致性,防誤系統(tǒng)也采用操作票系統(tǒng)中的操作原則庫(kù)且由操作票系統(tǒng)來(lái)維護(hù)和修改,防誤系統(tǒng)僅讀取。6.3操作票系統(tǒng)所帶來(lái)的外在機(jī)由于防誤系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)庫(kù)的實(shí)時(shí)性很好,為了方便操作票系統(tǒng)判斷操作前的設(shè)備狀態(tài)、簡(jiǎn)化人機(jī)對(duì)話的選項(xiàng),因此,應(yīng)允許操作票系統(tǒng)讀取設(shè)備狀態(tài)庫(kù)。6.4接收操作票系統(tǒng)提供的操作步驟清單該防誤系統(tǒng)不僅能夠防止惡性誤操作事故,還能夠防止非惡性的誤操作事故。若能嚴(yán)格按照操作票的步驟來(lái)開(kāi)放設(shè)備的操作閉鎖,就必須向操作票系統(tǒng)索取操作步驟清單,以滿足邏輯判斷的要求。6.5備防誤裝置由于中壓廠用系統(tǒng)、220kV和500kV系統(tǒng)等都需要配備防誤裝置,每個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)備又比較分散,并且防誤裝置也不可能同時(shí)施工,因此,必須采用便于擴(kuò)展、便于連接、便于施工和可靠性比較高的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)比較,采用CAN網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)形式比較合適。6.6每個(gè)開(kāi)關(guān)箱都配備一個(gè)完整的端點(diǎn)為了方便施工、避免二次電纜的衍設(shè)、減少柜內(nèi)二次回路的接線,在每個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)均配置終端設(shè)備(即I/O設(shè)備)并與CAN網(wǎng)總線相連。7控制網(wǎng)絡(luò)組成該防誤系統(tǒng)主要是由操作票系統(tǒng)、閉鎖管理后臺(tái)機(jī)以及控制網(wǎng)絡(luò)組成,如圖2所示。而控制網(wǎng)絡(luò)又是由CAN網(wǎng)數(shù)據(jù)總線和多個(gè)轉(zhuǎn)換器組成。該系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換器是采集器和控制(輸出)器的組合,起到了I/O的作用。整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)捷可靠、施工方便8鎖系統(tǒng)整體行為邏輯前面已經(jīng)提到,在線式微機(jī)防誤系統(tǒng)不僅能夠防止惡性誤操作事故(如帶地刀送電、帶負(fù)荷拉合刀閘等),它還能防止一般性的誤操作事故。這也是該系統(tǒng)的特點(diǎn)之一,它能夠嚴(yán)格按照操作票的步驟來(lái)開(kāi)放設(shè)備的操作閉鎖。在線式微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的閉鎖邏輯關(guān)系主要是由基本防誤閉鎖邏輯和操作票步驟閉鎖邏輯2部分組合在一起,構(gòu)成了完全防誤閉鎖邏輯。該邏輯具有以下完全防誤特點(diǎn):(1)在事故處理或檢修人員調(diào)試設(shè)備時(shí)不需要解鎖,此時(shí)仍具有最基本的防誤閉鎖功能(如不允許帶地刀送電、帶負(fù)荷拉合刀閘等);(2)強(qiáng)制操作人員必須按照操作票步驟進(jìn)行操作,這樣就連一般性的誤操作(如誤拉開(kāi)關(guān)等)事故都能避免。(3)萬(wàn)一操作票有錯(cuò)誤也不會(huì)導(dǎo)致惡性誤操作事故,因?yàn)樵摲勒`系統(tǒng)在同時(shí)滿足最基本的防誤邏輯情況下,才開(kāi)放操作閉鎖。(4)若因某些設(shè)備狀態(tài)的反饋信息有問(wèn)題,必須解除基本防誤閉鎖功能時(shí),此時(shí)也不會(huì)造成誤操作事故,因?yàn)榘雌眻?zhí)行的閉鎖邏輯仍然存在,防誤系統(tǒng)仍會(huì)強(qiáng)制操作人員按照操作票的步驟進(jìn)行操作。9按票防誤功能為了達(dá)到全方位防誤的目的,“五防”系統(tǒng)必須同時(shí)具備按票防誤和基本防誤2種防誤功能。在正常情況下,使用按票防誤功能(即防誤系統(tǒng)按照操作票系統(tǒng)所發(fā)布的操作步驟和模擬操作步驟來(lái)開(kāi)放操作閉鎖);在檢修調(diào)試或事故處理的情況下,使用基本防誤功能,不需要事先模擬操作,防誤系統(tǒng)根據(jù)最基本的操作閉鎖邏輯(如防止帶負(fù)荷拉合刀閘、防止帶電掛地線等防止惡性誤操作邏輯)來(lái)開(kāi)放操作閉鎖。其功能組態(tài)如圖3