新型微机防误闭锁系统在电厂中的应用

曹 昱

(武乡西山发电有限责任公司，山西 武乡 046300)

随着市场经济的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，避免或减少电网事故的发生是电力系统追求的目标。在引起电网事故的直接原因中，由自然原因、设备及继电保护原因引起的电网事故的比例呈逐年下降趋势，由人为造成的电网事故所占比例却有所增加，且多为严重事故，如带电误合接地刀闸、带负荷拉合刀闸、误入带电间隔等。因此，加强电气设备的防误操作具有重要意义。

微机防误闭锁系统的防误原理是根据电力系统对倒闸操作的“五防”要求和现场设备的状态，按照电力“五防”规则进行设计的。微机遥控防误闭锁系统是微机防误闭锁系统的新发展，结合变电站电气防误闭锁装置功能和应用经验，运用新技术，集站内设备联锁式自动防误闭锁和自动防误解锁、设备状态检测、操作监视、远方监控操作、操作培训、操作信息管理等功能于一体。在高度智能化的同时，全面地、彻底地实现防误闭锁的各项功能，从装置性违章上杜绝了误操作的可能性。

1 系统组成方案

微机遥控防误闭锁系统硬件由上位机、主控机、若干个遥控电气编码锁和遥控电气编码副锁、直流电气编码锁、机械编码锁等锁具组成。系统软件提供了一整套电厂电气系统所需的防误闭锁功能，同时还包含一套专门为电力“五防”设计的模拟仿真系统及操作票专家系统软件。针对电厂运行专业的要求，对防误闭锁逻辑和操作票专家系统进行特殊处理，以适应发电厂机组运行操作的特殊需要，完成操作票的自动生成、修改、打印等功能。与电气网络监控系统上位机采用串口通信方式，将运行实时信号传送到微机遥控防误闭锁系统，并实时刷新。微机防误系统主控机与现场各遥控电气编码锁采用CAN网络通迅方式。

2 闭锁范围

1)220 kV、110 kV、35 kV、10 kV 系统。闭锁断路器、隔离开关、接地刀闸、接地线及网门(手车柜前后门)。

2)6 kV厂用系统。厂变间隔闭锁高、低压侧断路器、接地刀闸、接地线及网门(手车柜前后门)，虽然各开关柜自身带有机械联锁，但是开关柜间没有关联闭锁。另外，设置闭锁后可防止走错间隔，避免因防误闭锁不全面而造成安全隐患。

3)特殊需求。对箱式变的网门进行闭锁。

3 闭锁方式及逻辑的选择

根据厂内不同电压等级电气设备的情况，防误闭锁方式选择均不相同，具体选择方式如下:

3.1 断路器闭锁方式的选择

某电厂断路器的操作均在监控系统上进行，而断路器的操作方式又有同期合闸方式、远方遥控操作方式、远方手动操作方式、就地手动操作方式等几种。闭锁方式选择既要充分考虑运行方式的变化、操作顺序的变化，又要考虑实际操作过程中若发生开关位置信号异常时的操作方式，还要考虑如何能最大程度地简化操作人员的操作程序和确保闭锁系统安全有效。经多次现场和运行操作人员交流操作，对断路器不同的操作方式提出采取多种闭锁方式。并网断路器的同期合闸方式因需要自动启动自动准同期装置，采用软逻辑闭锁方式;并网断路器的远方手动操作方式则采用遥控编码锁闭锁，安装在相应的测控屏内;其余断路器的远方操作方式采用遥控编码锁闭锁方式。6 kV厂用系统断路器因远方、就地操作回路均设置在开关柜二次仪表室内，采用在开关柜操作开关附近位置安装遥控编码锁闭锁，同时作用于远方、就地操作方式。6 kV以上高压断路器一般不允许就地操作，故暂不考虑这些断路器的就地手动操作方式的防误闭锁。厂变低压侧开关因其操作方式主要集中在就地操作，为了简化接线，在操作按钮附近安装直流电气锁的闭锁方式，使用电脑钥匙进行就地解锁操作。

3.2 隔离开关及接地刀闸闭锁方式

该厂隔离开关集中在220 kV和110 kV系统，操作方式为远方操作和就地操作方式。远方操作回路设置在控制室电子设备间测控屏内，闭锁方式选择遥控编码锁闭锁方式，遥控编码锁安装在断路器的控制正电源与跳、合闸回路之间，同时闭锁跳、合闸。就地操作方式在刀闸操作机构箱内，采用机械编码锁闭锁操作机构门方式，使用电脑钥匙进行就地解锁操作。

220 kV和110 kV系统接地刀闸的操作均采用就地手动操作，闭锁采用机械编码锁，使用电脑钥匙进行就地解锁操作，考虑“防走空”程序，避免开锁后不操作设备直接进行下一步操作，在刀闸的断开和合闸位置增加位置检测锁。

3.3 接地线闭锁方式

在升压站各间隔内设置临时接地桩，在高压配电室内开关柜后墙上的接地扁铁上合理设置临时接地桩，均采用机械编码锁强制闭锁，使用电脑钥匙进行解锁操作。

3.4 网门闭锁方式

厂用变压器前后网门安装锁不锈钢锁片，采用机械编码锁闭锁，使用电脑钥匙进行解锁操作。主要设备闭锁方式见表1。

表1 主要设备闭锁方式汇总表

3.5 电气锁的安装方式

遥控编码锁和直流电气编码锁安装在断路器的控制电源与分、合闸回路之间，遥控编码锁和直流电气编码锁均受五防逻辑控制，当遥控操作断路器时，由微机防误闭锁系统根据事先模拟的操作步骤自动逐项发出命令至相应的遥控编码锁进行闭锁或解锁。需要就地操作时，将电脑钥匙插入相应的遥控编码锁或直流电气编码锁内，如被操作设备的编号和电脑钥匙显示的编号一致，则电脑钥匙内部接通遥控编码锁两端，闭锁解除，允许操作。操作时，当电脑钥匙检测到有操作电流流过，且该电流又消失，即认为本步操作结束，可执行下一项操作，设置电流检测回路可有效防止程序“空走”现象，若操作人员走错位置，电脑钥匙通过遥控编码锁的编码，检测出设备和电脑钥匙显示的编号不一致，电脑钥匙将拒绝接通锁具两端，并发出报警信息。遥控编码锁电气原理接线图见图1。

图1 遥控编码锁电气原理接线图

4 系统主要功能优化及应用

系统建设过程中，将电厂电气系统安装五防锁具设备的操作规则，根据运行方式及现场操作方式进行五防逻辑设置，并储存到系统中，系统只有经模拟预演检验无误后，以正确的顺序进行操作方可解锁，从而实现“五防”功能，满足电力系统“五防”的要求。

4.1 设备对位

在系统内制作了与实际相符的一次系统图，图形系统的模拟元件直观地反映各系统的工作状态。自动对位的方式，可接收监控系统发来的实时遥信，系统检测图形系统各设备的状态是否与实际设备的运行状态一致，若不一致，则自动对位刷新状态，无需手动对位。当某个开关位置信号未接入监控系统或监控无法采集信号时，需使用人工对位方式，人工核对图形设备状态与现场实际设备状态是否一致，如有不符，进入手工设备状态整定，同时，智能语音提示“手工修改设备状态”，操作人员可以通过鼠标点击接线图上的设备元件，整定设备的分、合状态，将一次设备状态、二次设备状态同现场设备状态保持一致，系统自动保存整定后的状态。记忆对位的方式，倒闸操作完毕，电脑钥匙插回传送座，通过记忆方式将现场设备状态反馈给防误主机，实现图形系统设备状态与现场一致;系统支持提前终止操作时的汇报对位，确保系统与现场设备状态的一致性。

4.2 五防模拟操作及仿真培训

微机防误系统在进行带五防逻辑判断的主接线图上进行模拟预演操作，检验倒闸操作票，对正确的操作予以通过，对错误的操作实施闭锁并以智能语音发出报警，以汉字形式给出报警提示，指示运行人员查找操作过程中发生的问题，分析操作的安全性，复归并选择正确的操作步骤，达到提前防止各类误操作的目的。系统在平时无操作时，可做为仿真培训系统，对相关人员进行模拟训练，提高运行值班人员的业务水平，对生产管理人员进行一些运行方式的改变，也提供了一个很好的测试平台。

4.3 图形操作票专家系统

操作票专家系统是本次应用的另一个重点，为方便系统的使用，会同运行人员对电气的操作票专门进行归类，对各种操作任务和操作步骤进行了标准化，汇总为典型操作票。由工程人员与运行人员共同将典型操作票录入系统，形成一套完整的操作票专家系统。系统可提供灵活多样的开票功能，“手工开票”、“预存操作票调用”和“典型操作票调用”等多种开票方式。所有开票方式均可任意选择其中一种方式，也可互相转换使用。专家系统能开出并打印包括一、二次设备操作项及检查、测量、验电、提示等特殊操作在内的完整操作票，所开操作票整洁、规范、格式化。在运行人员的日常工作过程中，大大减少了工作量，操作票的合格率也大幅上升。系统还支持操作票转移功能，即在其中一把电脑钥匙在操作过程中电量不足时，可通过防误主机将剩余的操作票任务转移到另一把钥匙中，继续操作。

4.4 紧急解锁功能

由于电厂电气系统与系统变电站有很大区别，在机组运行出现紧急情况时，往往需要快速恢复系统供电，为了争取时间，设置紧急操作模式，紧急时刻可以使用上位机或主控机的紧急解锁功能，全部节点解锁，以便快速恢复系统运行。

5 结论

本文介绍了新型微机防误闭锁系统在电厂中的典型应用，实现了对断路器、隔离开关、地刀、临时接地线、网门的强制闭锁，优化了防误闭锁逻辑，系统与电气网络监控系统进行实时通信，及时准确地掌握现场设备的实时状态，使整个微机防误闭锁系统工作及时有效，遥控闭锁装置采用CAN总线通信方式，大大减少了二次电缆的用量，节约了项目投资。无论是远方操作还是就地现场操作，微机防误闭锁系统均能正确及时地进行五防逻辑判断，防止人为误操作事故的发生，为电厂的正常稳定运行提供了可靠的技术保证。在日常和机组的启停操作中，操作票专家系统发挥了作用，减轻了运行值班人员的工作量，缓解了人员紧张的局面，在对新员工的培训上，系统的仿真培训功能发挥了优势，员工的培训更直观、更有针对性。

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