开关刀闸等操作设备防误技术的发展趋势

开关、刀闸等操作设备防误技术的发展趋势——珠海市电机工程学会颜盛摘要：防误闭锁技术关系电网、设备及人身安全，也是开关、刀闸等电气设备的基本安全要求之一。本文分析了防误闭锁技术目前的状况，指出其存在的问题，以及新形势下用户的新要求。阐明电力设备防误技术发展的新趋势将是调控、监控、五防操作一体化。关键词：电力工程防误技术开关趋势1引言防误闭锁技术直接关系电网、设备及人身安全，也是开关、刀闸等电气设备的基本安全要求之一。原水电部早在20世纪80年代就提出在电力系统中应用防误闭锁技术的要求，40多年间，该项技术不断完善深化，取得飞跃的进展。而今，电力部门要求也更加严格，更加具体和合理。尤其近十多年，日趋普及的计算机技术在电网各领域和防误闭锁装置中得到广泛应用，由于防误闭锁涉及的厂家众多，品种繁杂，标准各异，要求也不相同。在一定程度上增加了电力部门对各个不同系统的投资以及管理、维护的难度和工作量，增大了现场人员，特别是运行操作人员的负担。反过来，也妨碍计算机技术在电力系统中的综合应用，不利于各个厂家，各项技术、各个品牌的公平竞争和技术进步。本文将重点分析探讨该项技术的现状、存在问题以及在新形势下的发展方向和方式。2防误闭锁技术的现状根据全国电力系统(变电站和电厂)不完全统计，除了一些偏远地区和农村小型水电站外，98％以上的开关、刀闸等可操作的高压电气设备都已安装使用防误闭锁技术。这些技术可分为以下6种类型：(1)电气防误闭锁(联锁)：主要通过相关设备的辅助接点联接，实现防止开关、隔离刀闸的误操作。(2)机械防误闭锁：在相关操作部件之间，采用机械结构的有机联系来实现联动操作闭锁。防止带负荷拉、合刀闸和接地刀等。(3)程序锁：通过钥匙传递相关操作部位之间的先后操作顺序，防止操作漏项和误入带电间隔等。(4)微机五防：微机五防系统是通过软件将现场大量二次闭锁的机械和电气回路转换为五防闭锁规则(或专家)库，存入电脑中，实现全面的防误闭锁。(5)变电站综合自动化防误闭锁：在变电站综合自动化安装或改造中，把“四遥”(遥调、遥控、遥测、遥信)中的前“三遥”导入防误闭锁规则，以实现对开关、刀闸、电压、无功等调节和操作设备的防误闭锁。(6)一体化的防误闭锁：这是最近几年在部分地区试行的一种新的五防方式。主要是把微机五防和综合自动化防误闭锁结合起来，有的还与调度监控系统等结合，从而形成所谓“一体化”防误系统。上述6种类型闭锁中，目前占主导地位的是(2)、(4)、(5)三种。其中(1)、(3)将会逐步被淘汰；而(6)则正有可能成为一种趋向。3当前防误闭锁存在的主要问题上述6种类型的防误闭锁方式各有优缺点。用户可根据设备的重要性、现场可能性、资金许可度等条件进行恰当的选择。但是这些防误方式，尤其是目前占主导地位的几种方式仍存在一些需要解决的弊端。3．1机械闭锁装置成为重复装置。应当肯定，无论开关、刀闸、开关柜等装置的防误操作闭锁(机械联锁)，为防止误操作提供了可靠的保证，以前两部(原电力部和机械部)规定：没有相关机械防误装置的开关柜、户外刀闸等设备不能出厂，是正确的，必须的。近年来，随着微机和综合自动化防误技术的发展和完善，足以能保证可靠实现上述机械闭锁的功能，而且成本更低。所以应当考虑由后者代替前者。3．2微机防误方式中的万能解锁钥匙是一个事故隐患。曾在多个地区多处站(厂)出现过因此而错走间隔或误开锁具或引起误操作事故。为解决这个问题，广东电网提出用一种可选择操作对象的解锁钥匙，并经授权确认，可有效解决这一问题。3．3综合自动化防误方式需要加强压板软件化以及加入操作票专家库。由于部分综合自动化防误方式只有五防规则库，不能有效防止现场误操作。3．4目前试用中的一体化五防系统尚未成熟。间隔层操作时Ⅲ，有的系统不能同时进行无逻辑关联的站控层多任务模拟操作；或者只能监控操作，不能调控操作；或者是多画面操作，不能统一画面操作。更为突出的问题是五防闭锁专业厂家不能很好与综合自动化厂家沟通合作，发挥专长，而是各自为政，标准不统一，产品不规范，装配、维修、更换不匹配。既不利公平竞争，也防碍技术进步，更添加运行使用单位的麻烦。3．5这些闭锁方式之间基本是独立设计、独立生产、独立安装及运行，没有统一的通信标准或建立数据共享模式。4用户对防误闭锁的要求由于目前防误闭锁局面比较混乱，用户(主要是各供电局和电厂)也感到很为难：闭锁厂家及产品太乱，难以取舍；安装了某一家的产品后，就难以启用其他厂家或产品的新技术；变电站综合自动化改造的防误闭锁难以同现场闭锁厂家的产品结合，造成重复浪费或增加运行操作人员和维护检修人员的负担。因此，用户普遍要求尽快改善这种混乱局面，做到防误闭锁装置在经济上不重复投资，在技术上体现先进性、数据共享，能与智能电网的发展相适应；产品上安全、可靠、维护工作量小，甚至免维护，并具有替代性；操作上简单容易，能同时进行多种操作。广东电网已明确提出，防误闭锁要向一体化方向改造和发展，实现五防中有综合自动化，综合自动化中有五防。一套系统，互为备用。还编制了《广东电网110～220kV变电站自动化系统技术规范》、《广东电网500kV变电站自动化系统技术规范》、《广东电网变电站自动化系统五防子系统功能验收规范》，并正在贯彻执行。其他电网，如南网、国网下属一些地方电网也正在制订规范或正在贯彻执行。5目前运行的几个新方案5．1珠海优特的UT一2000综合操作系统。该系统首次进行了变电站内五防闭锁与计算机监控系统的结合，集常规RTU、控制屏、五防闭锁于一体(三屏合一)，对模拟操作屏、监控系统和通讯管理机等各独立的防误闭锁功能进行了有效协调，形成对系统多方位的防误闭锁，具有一定的实用价值，是变电站(厂)一体化五防的一个初步尝试。5．2南京胜太JKFW'计算机监控防误操作系统。这是综合了变电站自动化监控系统和微机五防系统双重功制”，采用“计算机监控系统的逻辑闭锁+本设备间隔的电气闭锁”来实现防误操作，具有模拟操作、智能开票功能，且彻底拼弃了电脑钥匙，实现变电站在线式监控和防误操作。如图1。5．3珠海华伟电气CWBS微机防误操作系统。这是最新版也是目前最完整的一体化方案，如图2。已在广东电网公司广南500kV变电站试用并取得成功嗍。该方案有几个特点。(1)与调度及变电站多个系统实行一体化，如调度操控系统、配网自动化系统、变电站综合自动化系统、设备检修系统、安全防范系统、设备巡视系统等融合在一起。(2)建立IEC61850通讯模式，数字化传输，实现数据共享，并为智能电网创造了良好条件。(3)倒闸操作加入潮流判断、智能开票、在线监控、即时反馈。(4)现场就地操作实行“一匙通”。新的电脑钥匙微型化，军工技术，抗干扰，功率小，寿命长。其管理功能可遍及设备区、办公区、生活区各重要出入通道门锁及各类设备箱柜门。(5)解锁只能在圈定范围内进行，并有7级授权，有效避免错位(号)解锁。(6)产品综合了各防误厂家优点和特点，适应各种不同需求的用户。6发展趋势从20多年前微机五防闭锁技术产生，发展到今天，是一个不能改进、不断完善、不断创新的过程。当前和今后一段时期，五防闭锁的发展将朝着“调度一变电站—现场”防误闭锁一体化方向不断深化、不断提高，这里需要继续解决好几个问题。6．1平台问题为了解决多个系统数据共享，需要建立一个统一的公共平台，这个平台应由防误厂家和综自厂家共同努力，也需要相关部门进行指引。6．2标准化问题这是用户和厂家都希望解决的问题。有了标准化，设计、安装、生产、维修以至管理便会有规可循。标准化包括的内容有：硬件、软件、系统的结构、功能、规格等。标准化的工作同样需要相关部门牵头。6．3专利权问题凡涉及到某些厂家专利技术或产品，应予尊重保留，由用户选择，尤其是厂站层的五防设备。愿意出让专利或合作的，可通过商议求得共识解决。总之，五防技术的发展，应当是有目标方向、规范化的。但又应是多厂家、多品牌、多渠道进行，符合市场经济规律：良性竞争，共谋发展。参考文献[1]杜永平．五防闭锁与计算机监控系统合并的合理性．电力设备，2006．(9)．[2]孙一民，候林-『日]隔层保护装置防误操作的实现方法，电力系统自动化,2006．30(11)．[3]崔西鹏，魏文杰．五防功能在变电站中的应用发展[J]．中国科技信息，2004．20．[4]李剑刚，高宏伟，500kV综合自动化变电站的防误闲锁应用[J]，继电器2006．34(18)．作者简介颜盛(1944一)男，高级工程师，长期从事电力系统生产技术及安全管理工作。