220k V变电站防误系统改造设计探讨

　　摘要：220kV变电站无人值班改造对防误系统提出了新的要求，在分析目前变电站防误系统常用模式的基础上，以实际改造变电站为例，提出了适应原有运行习惯的变电站防误模式，并对防误系统通信功能改造、信息采集及操作闭锁功能的实现方法等做了详细的探讨，最后对电动隔离开关、断路器电气操作回路的联锁设计进行了讨论。
　　关键词：综合自动化；改造；防误系统；监控系统；电气回路联锁
　　0引言
　　目前常用的220kV变电站无人值班改造方式是将变电站改造为分层分布式综合自动化系统，即取消原有的控制屏和RTU（远方终端单元），将现场采集的数字量和模拟量直接接入集中组屏的测控装置。变电站的测控、保护装置和其它智能设备通过计算机网络组成信息共享的综合自动化系统。改造后的变电站增设了遥控功能，增加了变电站的操作手段，在工程设计中应充分考虑如何适应新的操作方式，提高变电站的防误水平。
　　1目前防误闭锁功能的主要实现方法
　　目前运行的220kV变电站在两种监控模式下防误闭锁形式主要有以下几种方式。
　　1.1RTU监控模式变电站的防误闭锁在早期RTU模式下，一般采用独立的微机防误系统，由主机（工控机）、电脑钥匙、电气和机械编码锁、模拟屏等组成，主要对手动操作进行防误闭锁。防误主机中预存了需要进行闭锁的所有设备的防误闭锁逻辑，操作人员可先在模拟屏上进行操作预演，主机进行逻辑判断无误后将操作步骤传输到电脑钥匙，操作人员即可对电气设备进行就地操作。该模式由于操作简单、直观，受到运行值班人员的欢迎。但该模式只能通过编码锁离线采集设备状态信息（虚遥信），当操作过程中设备发生非正常变位后，电脑钥匙不能及时获得设备的变位信息，因此不能完全实现断路器、隔离开关等设备操作时的实时防误功能。同时防误系统通过预存的操作步骤来判断操作的合法性，对于无票操作和误碰问题也存在着防误上的漏洞。
　　1.2计算机监控模式变电站的防误闭锁早期采用计算机监控系统的变电站中有部分采用独立的微机防误系统。该防误系统在功能上与1.1中所述基本一致，不能对后台和远方的遥控操作进行防误闭锁。也有使用由监控系统厂家提供的专用防误工控机，用计算机显示器取代了传统的模拟屏，通过与监控系统的信息交换，结合电脑钥匙、编码锁等技术，能自动检查操作是否符合操作规则，实现对遥控操作和就地操作的防误闭锁。随着计算机监控系统技术的发展，变电站逐步采用在计算机监控系统中嵌入的防误闭锁子模块和间隔测控装置共同完成变电站防误功能（以下简称嵌入式防误系统）。问隔内设备的闭锁可以使用本间隔的测控装置来实现，涉及不同间隔的闭锁则由防误子模块实现，或者通过不同间隔测控装置的信息交换来实现闭锁。该方式可以充分共享监控系统中采集到的断路器、隔离开关等状态量和电气模拟量等实时信息（实遥信）。对于电动操作机构的设备，在其分合闸回路中串入一个由防误系统开出的闭锁触点实现防误闭锁；对于手动机构的设备配以电磁锁，电磁锁的开闭由防误系统开出的闭锁触点控制。该系统可以实现比较完整、可靠的防误闭锁，但是由于取消了模拟屏，改在监控后台的显示器上实现模拟操作，因此操作过程相对比较繁琐，对操作人员要求较高，运行人员容易混淆预演和真正的操作，会带来一些安全隐患。
　　2变电站改造后防误功能的实现
　　拟改造变电站监控系统原为RUT模式，采用1.1所述的微机防误系统（以下简称独立防误系统），该系统不具备与智能设备进行通信的功能，无法对监控系统发出的遥控命令进行防误闭锁。变电站按无人值班要求改造为综合自动化系统后，增设了遥控功能，防误系统需要进行相应的改造。
　　2.1防误模式选择
　　目前各厂家生产的计算机监控系统的防误功能能够满足变电站防误的要求，因此改造后可以考虑使用计算机监控系统中的防误功能，取消原来的独立微机防误系统。但拟改造的变电站由于原先的独立防误系统运行一直比较正常，且值班人员比较习惯在模拟屏上模拟后再进行操作，为了充分发挥原有独立防误系统的优点，减少现场改造工作量，经过与监控系统厂家和防误厂家协商，决定改造后保留原有的独立防误系统，但新上的监控系统仍应具有完整的防误功能。
　　2.2防误功能的实现
　　2.2.I通信功能的实现
　　为了提高改造后变电站的防误水平，两套防误系统需要同时运行，因此必须保证两套防误系统能够互相进行信息交换。由于原先的防误系统没有与其它智能设备进行通信的功能，因此必须对其进行升级改造。实践中将原有的防误主机更换为具有通信功能的主机，并对防误软件进行升级改造，使其可以通过RS485（或者以太网）与监控系统进行信息的实时交换。两套防误系统要有可靠的软件、硬件系统和完善的自检功能，同时两者最好有相同的通信规约，对不同通信规约的两套防误系统应该使用规约转换器进行规约转换。
　　2.2.2信息的采集与共享
　　原有独立防误系统的设备状态量大多取自电脑钥匙，不是实时信息。而嵌入式防误系统与监控系统共享一套数据库，其信息大部分通过测控装置从电气设备直接取得，是设备实际运行状况实时的反映。两套系统在运行中通过信息交换达到共享信息的目的。当设备状态发生变化时，监控系统可以实时获得变化信息，独立防误系统则从监控系统获得设备的状态变化信息，并与其从电脑钥匙采集的信息进行比较，不一致时发告警信息。有些信息，如临时接地线（桩头）、设备网门（柜门）状态，独立防误系统可以通过电脑钥匙获得，再通过通信口传送给监控系统，以弥补监控系统信息采集量的不足。
　　2.2.3防误闭锁功能的实现
　　变电站内设备就地操作仍使用原有的防误装置和沿用原来的操作模式，即通过独立防误系统的电气和机械编码锁实现。而原来无法使用的遥控操作可以通过改造后的防误系统实现防误闭锁。遥控操作时，先在独立防误系统的模拟屏上进行模拟预演操作，模拟预演结束确定无误后，独立防误系统对监控系统下达解锁命令，监控系统允许操作人员对设备进行遥控操作；操作结束后，由独立防误系统对监控系统下达闭锁命令，恢复闭锁遥控操作。当两套防误系统通信中断或者监控系统出错，需要进行紧急操作时，可通过原有的独立防误系统进行现场手动操作。监控系统中每个间隔的测控装置可以实现本间隔内的防误闭锁，涉及间隔之间的闭锁利用防误子模块根据相关开关量／模拟量的情况和预定的防误闭锁规则实现。遥控操作时，嵌入式防误系统同时进行判断，如果两者不一致则发出告警信号提示操作人员注意。为了保证两套防误系统可靠运行，两者应具有相同的闭锁逻辑，否则在操作时可能产生不同的判断结果而导致装置告警甚至操作失败。
　　3电气联锁回路的设计
　　变电站改造后对具有电动操作回路的设备增设了遥控功能，其操作回路需要进行改造以实现可靠的遥控防误闭锁。
　　3.1电动隔离开关回路
　　电动隔离开关是运行中操作比较频繁的设备，其操作回路需要增设电气联锁回路并启用嵌入式防误系统的部分防误功能以适应遥控操作的要求。操作人员在操作过程中并不需要对增设的电气联锁回路进行干预，因此不会增加操作人员的负担。
　　
　　
　　
　　图1电动隔离开关电气联锁回路示意图
　　如图1所示。为了防止检修人员误碰操作回路，监控系统输出的遥控触点误动，以及绝缘下降造成的直流接地等问题导致隔离开关电动操作回路误出口事故，应根据闭锁逻辑在操作回路电源两端分别串入本间隔内相关设备（断路器、隔离开关、接地开关）的辅助触点和测控装置开出的遥控闭锁触点来实施双重闭锁。图中并联的电气编码锁触点用于就地手动操作解锁。
　　3.2断路器控制开关操作回路
　　为了方便设备调试，或者在遥控命令失效时能在控制室直接进行断路器分合闸操作，在间隔测控屏位置装设用于直接分合断路器的控制开关。实现断路器控制开关的防误闭锁是一件比较困难的事情，一般可以通过远方／就地切换开关来保证断路器控制回路仅处于一种操作方式下，避免远方遥控和就地手动同时对断路器进行操作造成设备或人身的伤害。实践中还可以使用以下两种方法来提高控制开关操作的防误闭锁水平。一种方法是将控制开关与独立防误系统的电气编码锁（独立防误系统改造前就有此回路）串接后再接入断路器分合闸回路。操作时，只有在防误系，统模拟正确后用电脑钥匙解除闭锁回路。另外也可以在变电所站内采用带一一对应钥匙的控制开关，操作前拿对应的钥匙才能打开相应的控制开关进行操作。但这种方法只能起到一定的防误作用，不能完全防止控制开关的误操作。
　　4结论
　　本文所述改造方法适用于已经装设独立防误系统的220kV变电站无人值班改造工程，可以充分发挥独立防误系统和计算机监控系统的优点来完善防误功能。为了保证防误闭锁安全、可靠，两套防误系统之间应具有可靠的通信功能和相同的闭锁逻辑。计算机监控系统具有完整的防误功能，今后根据运行管理的需要，也可以拆掉原有的独立防误系统后使用嵌入式防误系统进行防误闭锁，但需要对电气设备的闭锁回路和锁具进行适当的改造和更换。
　　参考文献
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《220k V变电站防误系统改造设计探讨》

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