变电站防误闭锁装置应用及分析

变电站防误闭锁装置应用及分析

徐峰王严

国网宿州供电公司安徽宿州234000

摘要：变电站系统中的电气误操作是导致变电站出现故障的常见引发因素之一，由电气误操作导致电力设备毁坏等变电站故障造成的大范围区域停电，影响电力系统的安全正常运行，带来较大的经济影响。因此，国家出台了相关的管理规定，其中明确要求：对于可能出现误操作的高压电气设备，应提前考虑设置防误闭锁装置。

关键词：变电站；防误闭锁装置；应用

1变电站防误闭锁的分类及特点分析

1.1机械程序锁方式

机械程序锁是通过机械锁具作用于开关、刀闸等配电电器的手柄上，进而对其进行机械定位来完成闭锁的一种方式。该闭锁方式主要应用在接线和原理相对简单的变电站设备中，操作和流程容易实现。因此，在接线比较复杂的变电站电力系统中难以适用，且对电动开关、刀闸等自动化程度高的电气设备难以作用，可靠性较低。

1.2机械联锁方式

机械联锁方式主要应用场合是电力系统中电压低于35kV的开关柜、手车柜等设备的防闭锁作用中。机械联锁式闭锁装置能够识别出断路器、刀闸和网门的开闭状态。在发生误操作时，能够自行识别完成闭锁，防止误操作引来的一系列其他事故发生。与机械程序锁相比，该机械联锁式闭锁装置能够满足正、反向的闭锁要求，且故障率低，维修容易，操作简单，应用效果较好。但该机械联锁方式也存在一些缺点：连杆机构在传动过程中容易受到距离、空间的限制，因此，同机械程序锁一样，只能应用在接线较为简单的变电站电力系统中，难以满足横向方面的闭锁要求，在双母线带旁路等较为复杂的接线方式的电力系统中无法应用，同时对电动元件也无法适用。

1.3电磁闭锁方式

电磁闭锁的作用原理主要是通过辅助回路把断路器、刀闸、开关柜等辅助接点与电磁锁电源连接和设备本身的回路相联系，然后通过控制电磁锁的电源通断，进而控制电磁锁的锁栓对刀闸、网门等电气设备的操作机构进行机械定位控制，使其操作机构不动作，使得设备相互闭锁。该种闭锁方式原理简单易实现、操作容易、结构组成简单。缺点是：增加了二次电路，接线方式复杂，使得变电站的电力系统变得更加复杂，造成安装、维护不容易。

1.4微机防误闭锁方式

微机型防误闭锁系统是将计算机与网络技术结合运用到防误闭锁装置中，通过软件程序技术代替传统的机械或辅助回路电路控制，将闭锁功能程序化，利用程序控制锁具及现场锁具来完成设备间的闭锁功能。该闭锁方式可提高闭锁装置的自动化程度，改变传统落后的控制方式，实现防误闭锁装置的数字化，使得防误控制功能集成化。其原理如图1所示。微机防误闭锁系统使得防误闭锁装置进入到了数字化的控制模式，能够更好地满足各种类型的接线方式及横向连接设备间的联锁要求，但也有一些缺点：一是无实时对位功能。对于一些特殊的无法闭锁的操作情况，该装置的电脑钥匙不能准确地获取其变位情况。二是仍以传统的“钥匙+锁”模式为基础，难以满足变电站不断快速发展的自动化水平要求。

因此，结合当前变电站逐渐向高自动化的发展要求，研制出一种更适用于变电站电力系统的防误闭锁装置———网络型防误闭锁装置，使得防误闭锁装置能够进行远程、实时及智能化控制的更自动化的操作水平。

图1离线式微机防误闭锁系统结构图

2防误解锁的规范化管理

2.1对解锁情况的规定

只有在以下特殊情况下才可动用万能钥匙解锁。（1）电气设备发生异常且防误装置故障（前提是确认对防误装置的操作是正确的），若不解锁将危及供电或迸发不安全因素。（2）开展正常运维活动（如红外测温）需打开带电设备的网门，且办理二种工作票和做好安措。

2.2对解锁执行的管理

对于解锁执行，主要要关注以下几个方面。（1）解锁钥匙的存放及保管。由于解锁钥匙用于紧急情况下使用，一方面要求能快速找到，另一方面则要求不被滥用。因此，解锁钥匙应置于明显位置，且放在专用钥匙盒内并由运行值长管控。（2）解锁审批。解锁牵涉到重大安全问题，必须履行审批制度。在条件具备前提下，防误专职必须到现场核实，并签名批准；若防误专职无法到达现场，则值班负责人可代替履行职责，但要报相关部门负责人同意。另外，解锁操作要双重监护，各项纪录要详细、明确。（3）检修解锁。当检修工作需要解锁，应由当班值长和防误专职到现场批准；解锁后的检修工作应置于值班人员的监护下，并做好详细记录及签名。（4）后应汇报并完善相关记录。另外，万能钥匙的使用者必须是运行值班人员。

3“五防”发展新方向

3.1一体化“五防”配置

相对于独立“五防”而言，一体化“五防”配置避免了“五防”机和监控机之间通信异常的问题，但普遍存在“五防”画面和监控画面切换不便、操作繁琐的问题，同时在“五防”模块故障时“五防”班组人员不具备在后台机直接处理问题的能力，需要后台厂家协助，增加了处理难度。

3.2在线式“五防”系统

变电站在线式“五防”系统利用变电站自动化系统的全站监控功能，分别在自动化后台系统中集成“五防”模块和测控装置中集成间隔“五防”模块，实现对电气设备倒闸操作防误闭锁的实时判断，仅对满足防误闭锁操作条件的电气设备开放操作权限，取消了电脑钥匙和机械锁具，实现了操作票逐项开放和闭锁。由于取消了传统的“五防”电脑钥匙及锁具，断路器、电动刀闸等设备操作回路中的电气编码锁由测控装置输出的控制接点代替，手动刀闸、接地桩、设备网门的锁具由测控装置输出接点控制的在线式“五防”专用锁具代替，需要在设备操作回路中增加控制节点，同时需要敷设大量电缆或采用无线通信方式实现接点控制。该方式真正实现了实时防误功能，有效应对操作期间的设备状态异常变化，同时杜绝了“走空程”现象。

目前，为有效提高变电站倒闸操作的效率，节省人力，变电站一键顺控操作技术正在积极探索和推进，该项技术的实现需要将先进的控制技术、状态识别和智能判断应用于倒闸操作，将目前人工填写操作票和人工操作为主的倒闸操作模式转变为操作项目预制、设备状态自动识别、防误联锁自动校核、倒闸操作一键启动和自动顺序执行的一键顺控模式，该模式的实现将与在线式“五防”系统紧密相关。

3.3在线离线兼容模式

由于在线“五防”取消了传统的电脑钥匙及锁具，而是通过测控装置输出控制接点并配以在线式专用锁具实现闭锁，适用于智能化变电站新建时统筹设计。而在常规设备上实现在线“五防”，可以通过对电脑钥匙进行改造，使其具备与“五防”主机的实时通信功能，每一步操作完成后回传至“五防”主机，同时监控系统采集具有辅助触点的设备状态信息后向“五防”主机传送，当电脑钥匙与监控系统反馈的设备状态不一致时则给出提示并闭锁下一步操作，从而避免开锁后不操作的“走空程”现象或操作不到位的现象，对于无辅助触点的设备，可以采用常规微机型闭锁装置预防“走空程”的方式，在此不再赘述。电脑钥匙在进行下一步操作时向“五防”主机发出操作请求，“五防”主机结合当前设备实时运行状态判断是否满足操作条件，满足则开锁，不满足则闭锁并给出提示信息。该方式需要利用ZigBee等无线网络技术[14]，在变电站使用时须考虑网络安防要求，必要时加装隔离装置进行防护。同时电脑钥匙也保留了传统离线操作功能，在无网络支撑时也能正常操作。

结语

变电站的误操作事故通常会导致设备故障，进而引起大范围区域的停电，因此防误操作成为了目前电力系统安全运行工作迫切需要解决的问题。本文根据防误闭锁装置的现状以及存在的各种不足，结合当前变电站逐渐向高自动化的发展要求，研制出一种更适用于变电站电力系统用的防误闭锁装置—网络型防误闭锁装置，使得防误闭锁装置能够进行远程、实时及智能化控制的更自动化的操作水平，保障电力系统更加安全可靠运行，减少事故发生。

参考文献：

[1]马凯，尹建军，彭翔天，万礼嵩，丁学飞，张晓明，苏圆圆.特高压与超高压变电站防误闭锁研究[J].上海电气技术，2018，11（02）：31-38.

[2]彭生江.基于智能变电站的防误闭锁系统应用研究[J].电力安全技术，2014，16（09）：54-59.

[3]刘雪飞，刘国亮.关于变电站五防闭锁装置的探讨[J].电力系统保护与控制，2008（19）：77-80.