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读优特简报38期《谈变电站设置独立防误装置的必要性》之我见
读优特简报38期《谈变电站设置独立防误装置的必要性》之我见

发布日期:2016-1-13来源:网站管理员

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近来,有一些新建变电站在设计中提出:“由计算机监控系统实现防误闭锁功能,不设置独立的微机防误闭锁装置”。这一论点在各网省公司引起了较多的争议。本文以国家电网公司在《防止电气误操作安全管理规定》等相关规程规定中的要求为依据,通过对各类监控防误的技术方案存在问题的分析,探讨变电站独立设置防误装置的必要性,并对防误装置未来发展方向进行一个初步的探讨。
1.国家电网对防误装置的要求
  微机防误装置是防止电气设备五种恶性误操作事故的专业产品,自上世纪90年代诞生以来,有效地减少了电力系统恶性误操作事故,为我国电力工业安全生产作出了重大贡献。随着电气设备操作方式的变化以及电力设备的技术进步,也给防止电气误操作提出新的要求。国家电网公司先后发布了《二十五项反措》、《防止电气误操作安全管理规定》、《十八项电网重大反事故措施》,对电网的安全运行都作出了重要规定。特别是在加强防止电气误操作的技术管理和技术措施上《防止电气误操作安全管理规定》都明确规定了相关要求。归纳起来最突出的要求是:
  ● 3.4.1.6 新建变电站、发电厂(110kV及以上电气 设备)防误闭锁装置优先采用单元电气闭锁回路加微机“五防”的方案;无人值班变电站采用在集控站配置中央监控防误闭锁系统时,应实现对受控站远方操作的强制性闭锁。
  ● 4.1.6 微机防误闭锁装置的机械挂锁应采用防锈和防腐材料制作。远方操作中使用的微机防误闭锁装置电编码锁必须具有远方遥控开锁和就地电脑钥匙开锁的双重属性。
  ● 4.1.8 通过对受控站电气设备位置信号采集,实现防误闭锁装置主机与现场设备状态的一致性,主站远方遥控操作、就地操作实现“五防”强制闭锁功能。
  ● 4.2.2 采用计算机监控系统时,电气设备的远方和就地操作应具备完善的电气闭锁功能,或间隔内的电气闭锁加覆盖全站的可实现遥控闭锁的微机“五防”功能。若具有前置机操作功能的,亦应具备上述闭锁功能。
  ● 4.2.3 操作控制功能可按远方操作、站控层、间隔层、设备级的分层操作原则考虑。无论设备处在哪一层操作控制,设备的运行状态和选择切换开关的状态都应具备防误闭锁功能。
  这里提到的“强制性闭锁”是指:在设备的电动操作控制回路中串联以闭锁回路控制的接点或锁具,在设备的手动操控部件上加装受闭锁回路控制的锁具。(参见《防止电气误操作安全管理规定》3.4.1.3条)
  2.防误装置的新需求
  变电站实现综合自动化后,对防止电气误操作提出了许多新的要求,主要有以下几个方面:
   ● 如何防止监控系统软、硬件故障或运行人员操作不当引起的误操作;
   ● 设备存在多个操作点及多项任务并行操作下的防误问题;
   ● 变电站集控中心主站和受控站防误闭锁装置如何配置和选型;
   ● 如何解决以往防误系统无法强制闭锁的临时地线、网门等造成的多发性误操作;
   ● 防误闭锁装置的维护、检修、管理问题的完善。
3.监控防误方案技术分析
  ● 目前,并非所有的综自厂家都可提供自主生产的五防装置,而大多采用外购专业厂家的产品。不管是全套还是外购集成,监控系统实现防误闭锁功能的方案可分为三种:
   1)监控系统软件实现防误功能
   2)监控系统+电气闭锁实现防误功能
   3)监控系统+IO单元闭锁实现防误功能
  ● 监控系统软件实现防误功能
   监控系统软件实现防误闭锁主要通过在监控系统软件中增加五防逻辑判断功能来实现该闭锁。这种方式的特点是:对于电动操作设备的远方遥控操作采用软件闭锁方式,对无人值班站不需到现场的操作项目具有一定的适用性。不设置独立的防误闭锁装置,投资相对较少。
  存在的主要问题:
  1)目前新建变电站一次设备还达不到全电动操作的水平,对手动操作的设备、接地线和网门等无法实现闭锁。
  2)即使是电动操作的设备,在实际运行中也经常由于故障需要进行就地人工操作。而该闭锁方式对电动操作设备的就地操作无法实现闭锁,不能满足“管理规定”4.2.3条中无论设备处在哪一层操作控制都应具备防误闭锁功能的要求。
  3)监控系统防误与操作由一台电脑来完成,电脑系统的安全性无法得到可靠保证。
  4)该闭锁方式不具备强制闭锁功能。不能解决因监控系统软、硬件发生故障或运行人员操作不当时造成的电气设备误动,不能满足“管理规定”第  3.4.1.6条中远方操作应强制性闭锁的要求。
  ● 监控系统+电气闭锁实现防误功能分析
  采用电气闭锁和监控系统这两种方式配套使用,单元间隔内电动操作设备的防误闭锁由电气闭锁完成,断路器和全站公用设备的防误闭锁由监控系统的防误逻辑判断软件来完成。但仍存在下述问题:
   1)不能对手动操作的电气设备、接地线和网门等实施有效的闭锁;
   2)对断路器和全站公用设备的防误闭锁不具备强制闭锁功能。
  ● 监控系统+IO单元闭锁实现防误功能分析
  该方案比“监控系统+电气闭锁实现防误功能”的方案又进了一步,可以对电动操作的电气设备实现远方/就地强制性闭锁。但仍存在下列主要问题:
   1)不能对手动操作的电气设备、接地线和网门等实施有效的闭锁;
   2)监控系统防误与操作由一台电脑来完成,电脑系统的安全性无法得到可靠保证;
   3)修改防误逻辑后的验收工作和设备检修非常麻烦。
  可见,就目前来看,无论采用何种监控系统的闭锁方案,均无法实现完善的防误功能,特别是如何防止监控设备自身故障产生的误操作等问题未能有效解决,因而不能达到全站防止误操作的目的。
由上表比较可知,只有采用独立设置的具有遥控闭锁功能的新型微机防误闭锁系统,才是完善的解决变电站远方操作和就地操作强制性闭锁的最佳方案。
  4.防误装置的选型及维护管理
  近年来,一些新建工程不再独立配置防误闭锁装置,而是将防误闭锁装置和综自系统捆绑招标,由综自厂中标后自行配置防误闭锁装置。从表面上看经济、技术等洽谈只对一家,订货简化。实践表明这种做法存在很多问题,最为突出的主要问题是:
  1)综合自动化变电站防误闭锁装置的设计、选型与生产主管部门存在脱节现象。
  2)大部分综自厂无防误闭锁装置生产能力,所配的防误闭锁装置大多是外购的,由于价格原因,所配的防误闭锁装置往往质量、功能无法保证。
  3)进入投产验收阶段后,防误闭锁装置的缺陷问题全部暴露出来,此时和综自厂及防误闭锁装置厂交涉非常麻烦,双方互相推诿,问题很难解决。
  4)防误闭锁装置售后服务无法保障。
  因此建议:防误闭锁装置应独立招标。防误闭锁装置的主管部门,必须参与设备的设计、选型、招标、安装及验收的全过程。
  5.防误装置未来发展方向
  目前的微机防误装置已满足《防止电气误操作安全管理规定》的要求,但在实际应用中,仍然存在很多不足之处,如不同厂家的防误装置如何连接到同一集控站;在集控站模式下,防误装置如何与不同厂家的监控系统进行无缝连接;集控站模式的维护管理难度较大等等。这些问题的出现在很大程度上反映了微机防误装置市场逐渐走向成熟,急需要建立产品的开放性标准。
  在前期针对防止电气误操作技术提出的五层防线理论,将防止电气误操作的相关内容以服务的形式,抽象出了权限管理、唯一操作权、模拟预演、实时逻辑、闭锁元件等服务要件,为微机防误装置的进一步发展提供完善的理论依据。
  借助于IEC-61850标准的服务平台,优特公司最新推出的新一代微机防误装置(五防服务器)在五层防线的基础上,将防止电气误操作的完整内容,以开放化、标准化的方式提交到站控层网络,在站控层形成微机防误装置的开放性标准接口,使综自厂家的产品能够真正地与微机防误装置融为一体,完美解决前述问题,并使变电站电气设备安全性得到进一步地提高,代表了微机防误装置的未来发展方向。
  从上述发展方向来看,防误闭锁装置的进一步完善只能依托于独立的微机防误装置之上,否则,开放化、标准化就只能是一句空谈。
  6.结论
综上所述:防止电气误操作已逐步发展成为电力自动化技术的一项独立的重要分支,成为保障电力安全生产的重要措施之一。随着电网的不断发展,技术的不断更新,防误技术也将不断地改进和完善。综自站和集控站的监控操作必须有防误闭锁系统的保证才能发挥应有的作用。微机防误闭锁技术应该在与计算机监控技术有机结合的基础上,保持功能的独立运行,在变电站的典型设计中作为独立的装置,单独配置,才能真正起到完善的防误操作功能。
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