智能化變電站防誤閉鎖技術(shù)探討

1.引言

智能化變電站是數字化變電站的升級和發(fā)展，是在數字化變電站的基礎上，結合智能電網(wǎng)的需求，對變電站自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現變電站智能化功能。智能化變電站是智能電網(wǎng)運行與控制的關(guān)鍵，是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調整電壓的重要電力設施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流” 三流匯集的焦點(diǎn)，是統一堅強智能電網(wǎng)的重要基礎和支撐，它基于IEC61850標準，在邏輯上分為站控層、間隔層和過(guò)程層，以一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡(luò )化、信息共享標準化為特點(diǎn)，綜合高級應用功能，逐漸在電力系統得到推廣和應用。

近幾年隨著(zhù)智能變電站新技術(shù)的不斷應用和推廣，防誤閉鎖問(wèn)題日益突出，如何解決智能化變電站有效防止誤操作事故的發(fā)生，目前國內還未形成統一、規范的意見(jiàn)及解決方案。本文就智能化變電站防誤閉鎖的全面性、強制性、信息共享等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題及實(shí)現方案進(jìn)行分析和探討。

2. 智能化變電站的功能特征

智能化變電站的設計和建設，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿(mǎn)足智能電網(wǎng)建設和發(fā)展的要求，體現智能電網(wǎng)信息化、數字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特征。智能化變電站應當具有以下功能特征:

(1)緊密聯(lián)結全網(wǎng)。

從智能化變電站在智能電網(wǎng)體系結構中的位置和作用看，智能化變電站的建設，要有利于加強全網(wǎng)范圍各個(gè)環(huán)節間聯(lián)系的緊密性，有利于體現智能電網(wǎng)的統一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對運行事故進(jìn)行預防和緊急控制，實(shí)現在不同層次上的統一協(xié)調控制，成為形成統一堅強智能電網(wǎng)的關(guān)節和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)”意識更強，作為電網(wǎng)的一個(gè)重要環(huán)節和部分，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。

(2)支撐智能電網(wǎng)。

從智能化變電站的自動(dòng)化、智能化技術(shù)上看，智能化變電站的設計和運行水平，應與智能電網(wǎng)保持一致，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、高效、清潔、環(huán)保、透明、開(kāi)放等運行性能的要求。在硬件裝置上實(shí)現更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實(shí)現更合理的區別和配合。應用FACTS技術(shù)，對系統電壓和無(wú)功功率，電流和潮流分布進(jìn)行有效控制。

(3)高電壓等級的智能化變電站滿(mǎn)足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。

隨著(zhù)我國電網(wǎng)建設的迅速發(fā)展，特高壓輸電線(xiàn)路將是構成我國智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對大容量、高電壓帶來(lái)的一系列技術(shù)問(wèn)題。特高壓變電站應能可靠地應對和解決在設備絕緣、斷路開(kāi)關(guān)等方面的問(wèn)題，支持特高壓輸電網(wǎng)架的形成和有效發(fā)揮作用。

(4)中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。

在未來(lái)的智能電網(wǎng)中，一個(gè)重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網(wǎng)的入口，從技術(shù)到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿(mǎn)足分布式電源并網(wǎng)的需求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點(diǎn)單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設備的多源多向模塊化模式轉變。與常規變電站相比，智能化變電站從繼電保護到運行管理都應做出調整和改變，以滿(mǎn)足更高水平的安全穩定運行需要。

(5)遠程可視化。

智能化變電站的狀態(tài)監測與操作運行均可利用多媒體技術(shù)實(shí)現遠程可視化與自動(dòng)化，以實(shí)現變電站真正的無(wú)人值班，并提高變電站的安全運行水平。

(6)裝備與設施標準化設計，模塊化安裝。

智能化變電站的一二次設備進(jìn)行高度的整合與集成，所有的裝備具有統一的接口。建造新的智能化變電站時(shí)，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠(chǎng)前完成模塊化調試，運抵安裝現場(chǎng)后只需進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、接線(xiàn)，無(wú)需大規?，F場(chǎng)調試。一二次設備集成后標準化設計，模塊化安裝，對變電站的建造和設備的安裝環(huán)節而言是根本性的變革?？梢员ＷC設備的質(zhì)量和可靠性，大量節省現場(chǎng)施工、調試工作量，使得任何一個(gè)同樣電壓等級的變電站的建造變成簡(jiǎn)單的模塊化的設備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實(shí)現變電站的“可復制性”，大大簡(jiǎn)化變電站建造的過(guò)程，而提高了變電站的標準化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能化變電站必須從硬件到軟件，從結構到功能上完成一個(gè)飛越。

3.智能化變電站防誤閉鎖應考慮的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

3.1防誤閉鎖的全面性

智能化變電站防誤閉鎖的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要實(shí)現防誤閉鎖的全面性。如果閉鎖不全面，將不可避免地留下誤操作隱患。全面性主要體現在以下幾個(gè)方面：

首先，防誤閉鎖需要覆蓋變電站運行、操作、檢修等各個(gè)環(huán)節，不會(huì )因為某個(gè)環(huán)節防誤功能的缺失而對整個(gè)防誤操作產(chǎn)生影響;

其次，防誤閉鎖需要覆蓋所有手動(dòng)和電動(dòng)設備，不能因為某種設備類(lèi)型少或閉鎖困難就忽略對某些設備的閉鎖措施，包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設備和可能產(chǎn)生誤操作的臨時(shí)接地線(xiàn)、網(wǎng)(柜)門(mén)等;另外，電氣設備操作不管是在遠方、站控層、間隔層還是在設備級層上進(jìn)行操作控制，不管是對單獨設備進(jìn)行操作還是程序化操作，都應具有防誤閉鎖措施。

3.2防誤閉鎖的強制性

什么是強制閉鎖，國家電網(wǎng)公司《防止電氣誤操作安全管理規定》中給出的明確定義是：在設備的電動(dòng)操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點(diǎn)和鎖具，在設備的手動(dòng)操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具。其要點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是高壓設備的電控回路串接閉鎖接點(diǎn)，手動(dòng)部件裝設鎖具，二是閉鎖接點(diǎn)或鎖具由閉鎖回路控制。因此，不論閉鎖需要的回路如何實(shí)現，其技術(shù)基礎是閉鎖接點(diǎn)與閉鎖鎖具。

在數字化變電站中，保護、測控裝置等二次設備不再出現常規功能裝置重復的I/O 現場(chǎng)接口和二次回路，它直接通過(guò)光纖通道和智能操作單元以及合并器相連，也就是說(shuō)電動(dòng)和手動(dòng)操作的控制回路已經(jīng)下放到了過(guò)程層的智能操作單元或者直接放到了智能一次設備內部。針對這種變化，如何在控制回路中串接閉鎖節點(diǎn)和在操控部件上加裝閉鎖鎖具以實(shí)現強制性閉鎖功能，將成為一個(gè)新問(wèn)題。

雖然在智能化變電站中，強制閉鎖的實(shí)現遇到了新的問(wèn)題，但這一要求是必須且不可回避的，完全依靠監控系統的邏輯閉鎖軟件來(lái)實(shí)現全站的遠方、就地操作防誤閉鎖功能，存在操作隱患，不能完全解決因監控主機、測控單元的軟、硬件發(fā)生故障或運行人員操作不當時(shí)造成的電氣設備誤動(dòng)問(wèn)題，雖然解決了閉鎖的邏輯問(wèn)題，但是滿(mǎn)足不了強制性的要求。

3.3防誤閉鎖系統的獨立性和與其它系統的信息共享問(wèn)題

要保證數字化變電站中防誤閉鎖的全面性和強制性，就要使防誤閉鎖系統本身具有一定的獨立性，在自動(dòng)化系統癱瘓，系統不能進(jìn)行遙控操作時(shí)，不能影響就地手動(dòng)操作防誤閉鎖功能的應用。防誤閉鎖系統本身的獨立性和數字化變電站中強調的設備信息共享原則是不矛盾的，由于數字化變電站各設備及系統之間數據交互采用統一的IEC61850標準，強調互聯(lián)與互操作性，所以防誤閉鎖裝置和自動(dòng)化裝置之間數據交互不像傳統變電站那樣，缺乏統一通訊標準，互聯(lián)困難的問(wèn)題已經(jīng)不復存在，在數字化變電站中是完全可以做到保持防誤閉鎖裝置獨立性基礎上的信息統一和共享的。