基于電力系統(tǒng)的變電站防誤解決方案

1電氣誤操作事件五防由于電網的頻繁運行，大面積停電、設備損壞、個人損壞，甚至電網振動和崩潰等嚴重后果果。為防止電氣設備誤操作引發(fā)的人身和重大設備事故,結合中外電氣運行的實踐,原水利電力部于1980年將防止電氣誤操作事故列為電力生產急需解決的重大技術問題發(fā)布。1990年更是提出了電氣設備“五防”的要求,以法規(guī)形式(能源安保1110號文)規(guī)定了電氣防誤的管理、運行、設計和使用原則。五防是指:①防止帶負荷誤拉、誤合隔離開關;②防止誤拉、誤合斷路器;③防止帶地線或接地閘刀合閘;④防止帶電掛接地線或合接地閘刀;⑤防止誤入帶電間隔。2防誤措施分層設置隨著電網發(fā)展規(guī)劃和技術改造規(guī)劃原則的實施,變電站的控制運行方式發(fā)生了改變,遠方遙控的對象也已從斷路器擴展到刀閘,因此,必須解決因人為、設備故障、控制軟件及干擾等原因造成的誤出口,導致電動操作設備的誤動問題。同樣基于目前遙控操作基礎上的遙控程序化操作的實施,在考慮程序化操作提高操作效率的同時,必須把操作的安全,可靠性放在首位。此外,在無人值班變電站運行模式下,電氣設備的操作模式、操作點增加,如設備操作模式有集控遠方遙控操作、站控層操作、就地手動操作、檢修操作。設備操作點可在集控中心、受控站后臺、測控屏、端子箱(匯控柜)、就地操作機構等地方進行。因而無人值班變電站防誤系統(tǒng)應分層設置,各層次間應相互獨立,防誤閉鎖應能涵蓋站內的所有一次主設備及可能影響主設備安全運行的設備的操作閉鎖要求。無人值班變電站防誤系統(tǒng)必須保證設備操作權的唯一性,不論在集控主站還是受控站,對于任何設備,在任意時刻,確保只有唯一的人員可以取得該設備操作權。該人員取得操作權后,任何其他人員,都不能操作該設備和相關的設備,只有該工作人員工作結束,釋放操作權,或主動將該操作權轉移,其他人員才有可能對該設備及相關設備進行操作,確保操作人員和被操作設備的安全。另外,在無人值班變電站運行模式下,存在多個操作任務同時進行的情況,因而采用的防誤系統(tǒng)應解決多任務并行操作防誤問題。在其他方面,無人值班變電站防誤系統(tǒng)設計還應考慮遙控、手動混合操作,操作過程異常處理,檢修操作,設備故障解鎖操作等方面的防誤操作問題。3傳統(tǒng)的誤誤差閉合和現(xiàn)代的微型計算機防御技術防誤閉鎖隨著電網技術的發(fā)展,我國變電站設備防誤閉鎖大體經歷了機械聯(lián)鎖、電氣閉鎖、微機五防系統(tǒng)閉鎖幾個過程。3.1聯(lián)鎖功能的局限性機械聯(lián)鎖是利用電氣設備間的機械聯(lián)動部件對設備內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,存在較大的局限性,不能滿足站內所有設備之間五防的功能要求:(1)適用范圍小,一般只用于成套高壓開關柜設備,無法實現(xiàn)各電氣設備間的五防閉鎖功能。(2)僅對設備元件的手動操作有效,無法閉鎖電氣操作回路,一旦在機械聯(lián)鎖的情況下發(fā)生電氣誤操作,將損壞電氣操作電動機或機械傳動軸。(3)由于存在上述的局限性,機械聯(lián)鎖不能作為變電站防電氣誤操作的方案。3.2輔助接頭動作可靠性差電氣聯(lián)鎖是將斷路器、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。電氣聯(lián)鎖基本滿足站內所有設備之間防電氣誤操作的功能要求,但在實際應用中也存在一些局限性,主要表現(xiàn)在:(1)對輔助接點的質量要求較高。電氣聯(lián)鎖的可靠性取決于閉鎖回路中接入的所有輔助接點動作的正確性,回路中任一輔助接點的動作不到位都將導致電氣聯(lián)鎖功能的失去,且查找原因較為困難。近年來真空輔助開關的推廣使用,輔助接點動作的可靠性有了較大的提高。(2)對輔助開關的數(shù)量要求較高,部分設備難以滿足要求。電氣聯(lián)鎖必須采用相關設備的輔助接點,因此要求設備提供較多的輔助接點,尤其對于母線上的接地器,由于需要與母線上所有隔離開關都到進行相互聯(lián)鎖,當母線隔離開關較多時,母線接地器的輔助接點數(shù)量一般很難滿足要求。(3)二次回路設計復雜。該方案是將相關設備的輔助接點通過控制電纜串聯(lián)來實現(xiàn)閉鎖功能的,對于母線上或變壓器三側的隔離開關和接地閘刀設備,相互聯(lián)鎖設備較多,導致二次回路設計復雜,控制電纜較多。(4)聯(lián)鎖回路易受現(xiàn)場電磁環(huán)境干擾。電氣閉鎖回路均通過敷設在配電裝置電纜溝內的控制電纜進行回路連接,對于500kV變電站,由于配電裝置場地大且電磁環(huán)境惡劣,當電氣閉鎖回路控制電纜較長時,聯(lián)鎖回路易受現(xiàn)場電磁環(huán)境的干擾,影響聯(lián)鎖功能的可靠性。隨著我國變電站運行自動化程度的提高,電氣聯(lián)鎖措施已不適合用于全站設備的五防功能,部分地區(qū)采用間隔內設備之間的電氣閉鎖作為強制性閉鎖的措施。3.3監(jiān)控系統(tǒng)防誤鎖設備模型獨立配置微機五防系統(tǒng)實現(xiàn)全站的遠方、就地操作防誤閉鎖功能的閉鎖回路。微機五防系統(tǒng)將大量現(xiàn)場的二次閉鎖回路變?yōu)榉勒`閉鎖邏輯規(guī)則庫,不僅將傳統(tǒng)的防誤閉鎖技術數(shù)字化,還可以實現(xiàn)以往不能實現(xiàn)或者是很難實現(xiàn)的防誤功能,解決了電氣聯(lián)鎖的局限性,可以說是電氣設備防誤閉鎖技術的一次質的飛躍。詳見圖1。(1)手動操作的設備、接地線及網門等采用電腦鑰匙和防誤鎖具實現(xiàn)閉鎖功能。(2)遠方操作防誤閉鎖功能說明:防誤系統(tǒng)進行模擬預演后,控制遙控閉鎖繼電器的閉鎖接點吸合,監(jiān)控系統(tǒng)才能操作該設備;否則不能操作。可有效解決因監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件故障或運行人員操作不當造成的誤操作,提高系統(tǒng)的安全性。(3)就地操作防誤閉鎖功能說明:該系統(tǒng)采用電編碼鎖或機械編碼鎖對就地操作的設備(隔離開關、地刀、接地線和網門等)實施強制性閉鎖。就地操作時,防誤主機將模擬正確的倒閘操作票發(fā)送電腦鑰匙,操作人員持電腦鑰匙并按照電腦鑰匙顯示的操作順序,依次對就地閉鎖電氣設備的鎖具進行解鎖、倒閘操作,從而實現(xiàn)對電氣設備的就地防誤操作。(4)微機防誤閉鎖系統(tǒng)也可和電氣閉鎖配套使用,在本單元間隔內的電動操作設備之間采用電氣閉鎖,與微機防誤閉鎖系統(tǒng)構成雙重閉鎖,可解決非正常就地操作時的強制閉鎖問題。3.4避免誤閉檢測方法的性能比較各類防誤閉鎖方式性能的比