变电所防误闭锁系统的设计与结构探讨

饶绍洲

国电江西丰城发电有限公司检修部，江西 丰城 331100

0 引言

变电站综合自动化系统是以微机保护技术为核心，利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷[1，2]。变电站综合自动化系统利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，不仅可以采集到比较齐全的数据和状态信息，而且可以方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。本文主要对于变电所防误闭锁系统设计相关问题进行分析与探讨。

1 目前防误闭锁装置存在的问题

随着变电站综合自动化系统的推广应用，在新建和改造变电站时，随着综合自动化程度越来越高、变电站设备日趋先进、并达到减人增效的效果，防误操作闭锁装置存在的问题越显突出，以前沿用的一些闭锁装置的形式已经不能适应需要。目前，发电厂、变电站主要采用两种闭锁方式，一是老式的电气闭锁装置与机械程序闭锁相结合的形式达到闭锁要求；二是采用微机防误闭锁装管（分为独立运行的微机防误系统、综自微机防误一体化系统）。这两种操作闭锁系统均存在一些具体问题：

1）“防误拉合开关”是“五防”程序的第一步，老式变电站是采用由模拟屏上的红、绿翻牌（红、绿相当于操作控制把手的钥匙，各对应合、拉开关）进行对断路器的操作。而综合自动化变电站的开关操作是用按钮或远方微机控制，没有硬闭锁（如老式的红、绿翻牌形式），使误分、误合开关的可能性大大增加，这个问题在目前的老变电站改造时尤为明显。而且在没有了第一步的程序，则接下去的防误拉合隔离刀闸的程序就失去前提。

2）防误闭锁装置应以强制闭锁为优先，如机械闭锁和电气闭锁，目前11OkV及以下变电站防误装置的选择中，仍然较多地使用机械闭锁，仅能达到“三防”，有其固有缺点，如线路有电的情况、母联兼旁路以及主变的检修接地等很难单纯用硬件闭锁，而且根本不能融合到综合自动化的系统里面。

3）程序防误，或称为一体化防洪，也是一种电气防误闭锁形式，如变电站综自防误、电厂DCS防误，具有完备的实现电气防误系统的逻辑功能，但是对手动操作设备具有很大的局限性。因为有些设备不具有电气操作回路，如手动刀闸、设备网门以及临时接地锁等，需要另外加装转接锁具、辅助开关等。

4）国内近年来微机防误闭锁装置的开发与应用得到了较快的发展，并已逐步占据主导地位。但现在主流产品的设计模式基本上是一致的：即五防规则的管理由主机实现，对现场的被控设备仍采用机械锁（编码锁）。操作管理过程是运行人员在微机防误模拟屏上进行操作预演，装置根据典型的专家系统（在计算机和控制器中存储了闭锁电气设备的“五防”操作规程）对操作进行智能判断，直至操作正确后，将正确的操作内容传送到电脑钥匙；操作人员用电脑钥匙到现场依步骤与串在开关、刀闸、地刀等控制回路的相应编码锁进行对位操作；操作完毕后再将电脑钥匙中的当前状态信息返回给防误主机进行状态更新，以实现防误主机与现场设备状态的一致性。

5）而且现有绝大部分的防误闭锁装置不能根据对侧变电站的状态进行闭锁判断，即不具有网络防误功能。

从长远来看防误装置应作为综合自动化系统的一部分，达到采集信息共享、操作直观、简单易行，最终要求是所有的设备均能做到在线和集中监控以及自诊断功能，并应具备网络防误功能（如根据对侧设备的状况进行闭锁）。目前除综合防误一体化系统外，绝大部分的微机“五防”装置都不能与自动化系统接口，往往自成一体，独立在综自系统外，而且不具备自诊断和在线功能以及网络防误功能，其他老式的如程序锁、电磁锁更加不能达到要求。

2 设计思路初探

防误闭锁装置应立足于适应现有变电站的改造和新建变电站的要求，以网络化、智能型、在线式为基本设计理念，满足复杂多变的运行需要，从装置和技术措施上做到防洪操作万无一失。概括起来讲，可以称为“六要素”思路，即：在线性、适应型、网络化、简易性、可靠性、共享性，并达到后台五防、当地五防和紧急解锁的基本功能。

2.1 在线式要求

对所有运行设备进行实时采样，对设备的运行、断开、检修这3种位置有一一对应的位置信号结点，是“实遥信”而非“虚遥信”方式。设各能自动判断每个状态是否满足条件以决定是开放或闭锁，真正实现自动化控制。

2.2 适应各种逻辑的多样性

根据各个变电站设备和接线的不同，管理员能根据运行要求输入设备每一个位置的逻辑判断条件，并力求简单和随时扩充更改，是闭锁装置自动判断的逻辑依据。

2.3 网络化和模块化设计

采用分布式控制对每一个设备的闭锁装置（通常简称为锁具）进行控制，该锁具应有尽量做到免维护、高可靠性的特点，把相关的每一个间隔做在一个现场控制器内作为一个子模块。分布式控制器采用现场总线方式与防误主机相联，主机的运算和控制能力保证扩容的需要。网络化还应包括网络防误的概念。

2.4 简易性和可靠性

有简便的人机对话，逻辑程序可由有经过培训的运行人员进行设定，并能用模拟操作来进行验证。安装应尽可能做到设备不停电，运行维护应简单可行，主机、模块应长寿命有较高的可靠性。

2.5 集中控制以及与监控系统、调度SCADA系统接口等

能满足现阶段电力行业变电监控的特点，能做到远方集中监控，并根据需要与变电站监控系统和远方调度SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统）进行接口，使资源能有效共享，并尽量使运行操作简便易行。

3 结论

随着我国工业化社会建设的发展，电力工业的地位越显重要，对电力系统的可靠性也提出了越来越高的要求，同时电力系统的信息化、网络化也成为了发展趋势。随着电网接线越来越复杂，运行操作越来越频繁，减人增效的要求越来越迫切，防止电气防误操作这一电力系统频发性故障的意义越来越重要。研究新型的适应复杂接线和智能化、网络化的微机防误闭锁装置成为大家关注的变电站技术的难点和重点。

[1]于清杰，苏文博.变电站综合自动化系统的若干问题分析[J].电力设备，2002，4.

[2]徐强超,刘沛.浅谈变电站自动化系统应用中的几个问题[J].江苏电机工程，2005，6.