微机防误闭锁系统的研究及应用

2016-05-09褚兆勇

电力安全技术 2016年11期

关键词：误操作控制室微机

褚兆勇

(珠海优特电力科技股份有限公司，广东珠海 519000)

微机防误闭锁系统的研究及应用

褚兆勇

(珠海优特电力科技股份有限公司，广东珠海 519000)

针对目前电厂防误装置无法满足防误闭锁要求及实际生产需求的现状，通过分析发电企业电气设备的应用和组成特点，并结合目前网络技术、微机防误闭锁技术的发展水平，提出了完善电厂防误装置的对策，为发电厂运行操作提供了全面的安全保障。

发电厂；电气设备；“五防”系统；网络化防误

0 引言

随着自动化技术的广泛应用，发电厂对电气“五防”系统的要求越来越高，传统机械式防误闭锁方式已不能满足发电厂防误闭锁的要求及实际生产的需求。对于发电厂而言，在实现对全厂电气设备“五防”功能的基础上，组建网络化防误系统、完善防误配套功能，是全面解决电气设备运行安全的必要方式。

1 电厂防误装置的现状

1.1 设备种类繁杂、闭锁方式不一

发电厂作为能源的转化基地和电能输出源头，其生产范围内电气设备众多，电压等级从0.4-750 kV不等，开关柜设备覆盖了发变组、升压站、厂用电、脱硫、脱硝、输煤、除灰等各个区域。就类型来讲，户内、户外分别采用不同型号和式样的电气设备。以户内设备为例，有GIS，HGIS组合电器，GG-1A，XGN，KYN等型号高压开关柜，GCK，GCS，GGD，MNS等型号低压配电柜等等。不同的电气设备操作方式不同，其实现闭锁的方式也截然不同，如电气闭锁、机械联锁、电磁闭锁、机械程序锁，也有混合方式和不带闭锁功能的。

1.2 闭锁点位不全，防误各自为阵

电气“五防”要求为：

(1) 防止误分、误合断路器；

(2) 防止带负荷拉、合隔离开关或手车触头；

(3) 防止带电挂(合)接地线(接地闸刀)；

(4) 防止带接地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关）；

(5) 防止误入带电间隔。

对于“防止误分、误合断路器”来说，任何开关柜、组合电器都无法满足。因为对断路器而言，只要两侧刀闸同分或同合即满足操作条件，也就是说，在非检修情况下的设备，断路器都是已经满足操作条件的，只要运行人员走错间隔，就会发生“误分、误合断路器”事故。另外，对于目前使用的开关柜来说，闭锁关系大多仅限于柜内的断路器、刀闸与接地刀闸这3类设备，网/柜门特别是开关柜的后柜门的闭锁多是缺失的。对于发电厂整体来说，接地线的使用是不可或缺的，但是接地点不是开关柜、组合电器自带的部分。闭锁点的管理不在控制之内，而且接地线会更多涉及到母线和变压器，开关柜、组合电器都只能实现间隔内的闭锁，而无法实现间隔外设备、间隔与间隔之间的闭锁，特别是复杂运行方式下的闭锁功能。

1.3 显示信息短缺，操作预判受限

对于各控制室来说，电气一次设备通过NCS(升压站网络监控系统)、DCS(分布式控制系统)、SIS(厂级监控信息系统)等系统来显示当前运行状态，这些信息都可作为运行人员倒闸操作的依据。但是，对于任何电气一次设备来说，其实际运行状态能够实时显示在监视界面上，都需要由辅助接点传回其位置信息。因此，对于无辅助接点的设备，其实际运行状态与界面显示状态是否一致均无法确保，即使每次运行状态改变后及时由人工进行置位，也无法保证其置位的正确性。另外，对于任何一种开关柜或电气连接方式，NCS，DCS，SIS系统所关注的电气一次设备多为断路器、刀闸、接地刀闸、小车等设备，所以在系统图形界面上可显示的也只有这几类设备。

1.4 使用系统独立、全面掌控不足

发电厂的规模庞大、设备种类繁多，要保证倒闸操作的安全，仅仅对所有与操作设备有关的位置进行加锁控制，在NCS，DCS，SIS等系统中增加操作点的图形显示，是无法解决问题的。部分电厂在对防误系统改造后，局部(如升压站或某个厂用部分)或全部使用了微机“五防”系统，预防电气设备倒闸误操作的发生，但是多以控制室为单位建设，没有能够直观、全面地了解到全厂倒闸操作设备实时状态的系统，对集中管理、统一调度不利。

1.5 实现“五防”功能、防误仍需完善

“五防”是防止5种恶性误操作事故，只通过对操作点的强制闭锁、固化的逻辑关系实现基本“五防”是不够的，还需通过技术手段对某些管理措施进行完善，如对“五防”装置解锁使用的紧急解锁钥匙的管理、对接地线取用的强制管理、对电气二次设备操作的防误管理等。

2 完善电厂防误装置的对策

2.1 保留原闭锁，增加覆盖全厂的微机防误闭锁

根据DL/T 687—2010《微机型防止电气误操作系统通用技术条件》中“加装防误装置时，应优先采用微机防误装置或电气闭锁方式”的要求，不论发电厂内目前使用何种方式的电气设备、开关柜、组合电器，均应优先采用微机防误闭锁方式，完善原有的电气闭锁及机械闭锁所存在的不足之处。

微机型防止电气误操作系统是一种采用计算机技术、测控及通信等技术，用于高压电气设备及其附属装置防止电气误操作的系统，主要由主机、模拟终端、电脑钥匙、通信装置、机械编码锁、电气编码锁、接地锁和遥控闭锁装置等部件组成，对电气操作实施强制闭锁，以简捷、实用、可靠的方式达到防止误操作的目的。

首先，采用编码锁对所有设备的操作点进行闭锁。对手动操作的设备(电动刀闸的手动操作点、网门、柜门、临时接地点等)采用机械锁及相应的闭锁附件实现闭锁；对电动操作的设备(断路器、电动刀闸等)采用电气编码锁或是盒式闭锁器进行闭锁。每个锁具都具有与其他锁具不同的ID身份编码，在设备未经授权充许、编码锁未解锁的情况下，任何设备不能操作。

然后，将设备的操作规则以数字方式通过每个控制室配置的上位机软件编辑实现。通过上位机固化的操作规则生成操作序列(操作票)，运行人员由手持终端接收后到现场执行解锁操作。操作过程中需对锁具的ID身份编码验证，与操作当前步骤相同则解锁，否则语音提示告警并拒绝解锁。

所有操作步骤完成后手持终端会将操作后的状态回传至上位机，通过辅助接点实时采集和手持终端记忆回传方式，使控制室可以了解到现场设备的实时状态。因微机防误闭锁系统本身所具备的规则编辑的灵活性，使其很容易满足主变投切、倒母线、旁母代路等复杂条件下逻辑规则的实现。

所以，对于目前发电厂而言，可以保留原有电气设备、开关柜、组合电器内部自带的电气闭锁和机械闭锁，在微机防误系统补充对缺失闭锁点的强制闭锁，然后实现覆盖所管辖控制室设备的闭锁逻辑来实现防止电气误操作事故发生的目的。

2.2 网络化防误，实现信息的集中管理

在各控制室微机防误系统的基础上增加集控中心“五防”服务器，借用厂内原有的光纤以太网通道，建立以集控中心“五防”服务器为主、以各控制室“五防”为客户端的网络化微机防误操作系统，网络化防误系统结构如图1所示。

网络化防误系统下，集控中心和各受控控制室设备信息与状态信息同步，这样不仅将原来以控制室为单位的孤岛信息实现共享，还可在此基础上实现不同控制室之间联络线设备操作时的防误闭锁功能。通过系统配置可以为集控室/网控室的值长或其他厂级管理人员安装客户端，以便值长和厂级管理人员可以全面、直观、便捷地了解到全厂各个区域电气设备的运行工况。网络化防误系统的使用还可实现操作票、操作任务的集中管理、统一编制，所有的操作任务集中储存在“五防”服务器中，可根据要求实现全厂统一编号，也可以按照要求各受控控制室分别编号。在使用网络化防误系统的前提下，还可实现系统数据的集中维护，通过权限管理，可以在任意客户端维护服务器中的数据，然后同步至所有客户端。

图1 网络化防误系统结构

2.3 配套模块化、防误功能扩展延伸

为了更加有效地防止电气误操作事故的发生，配套设备的选用也必不可少。

首先，作为一种闭锁装置，在其自身出现故障时就必须采用紧急解锁操作，而随意使用紧急解锁钥匙会产生安全隐患，所以要对紧急解锁钥匙采用管理器锁定管理。由更高管理权限的人员通过授权卡、GSM短信息、以太网、密码等方式对管理器授权解锁后，运行人员才可使用解锁钥匙进行解锁，即运行人员的解锁操作需在管理人员的约束下进行。

其次，接地线使用中的事故率始终居5种恶性误操作事故之首。据国家电网公司统计，与接地线有关的电气误操作事故占误操作事故总数的60 %，故对于接地线的管理，除将其现场临时接地点标准化后加装锁具闭锁、将挂接操作纳入防误闭锁规则约束外，还需对临时接地线在工器具室存放加强管理，对接地线身份采用ID编码唯一标识，使用检测闭锁设备将其闭锁管理。只有经过对地线管理器刷卡授权或通过“五防”上位机模拟预演下发解锁指令，临时接地线才允许被取走使用，从而有效地避免接地线的随意使用。

再次，在一次设备防误管理和技术手段不断完善的同时，近些年对二次设备的防误操作也作出了管理要求，如《防止电气误操作安全管理规定》中要求“压板操作、电流端子操作、切换开关操作、插拔操作、二次开关操作、按钮操作、定值更改等继电保护操作，应制定正确操作要求和防止电气误操作措施”。随着管理制度的出台，技术措施也相应跟进，国家电网公司下属变电站已对该技术进行应用，是通过非电量接触技术对压板的投退状态进行检测，并根据操作规则将压板状态纳入防误逻辑约束条件中，使防误从一次设备延伸至二次设备领域。发电厂的压板数量少则近千、多则数千，实现对压板状态集中监视、异常变位告警、操作指令提示等功能，可有效避免运行人员对压板的误操作。

随着科技水平的不断提高，防误产品的延伸范围也在不断扩展，发电厂也需要将这些新的技术不断引入，以提高运行操作安全指数。