智能化變電站防誤閉鎖技術探討

1.引言

智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級和發(fā)展，是在數(shù)字化變電站的基礎上，結合智能電網(wǎng)的需求，對變電站自動化技術進行充實以實現(xiàn)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)務流” 三流匯集的焦點，是統(tǒng)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、間隔層和過程層，以一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化、信息共享標準化為特點，綜合高級應用功能，逐漸在電力系統(tǒng)得到推廣和應用。

近幾年隨著智能變電站新技術的不斷應用和推廣，防誤閉鎖問題日益突出，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(tǒng)一、規(guī)范的意見及解決方案。本文就智能化變電站防誤閉鎖的全面性、強制性、信息共享等幾個關鍵問題及實現(xiàn)方案進行分析和探討。

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)的背景下進行，要滿足智能電網(wǎng)建設和發(fā)展的要求，體現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的特征。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)范圍各個環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于體現(xiàn)智能電網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對運行事故進行預防和緊急控制，實現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調控制，成為形成統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的關節(jié)和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)”意識更強，作為電網(wǎng)的一個重要環(huán)節(jié)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化、智能化技術上看，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，滿足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、高效、清潔、環(huán)保、透明、開放等運行性能的要求。在硬件裝置上實現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應用FACTS技術，對系統(tǒng)電壓和無功功率，電流和潮流分布進行有效控制。

(3)高電壓等級的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。

隨著我國電網(wǎng)建設的迅速發(fā)展，特高壓輸電線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、高電壓帶來的一系列技術問題。特高壓變電站應能可靠地應對和解決在設備絕緣、斷路開關等方面的問題，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。

在未來的智能電網(wǎng)中，一個重要的特征是大量的風能、太陽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，從技術到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網(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(guī)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，以滿足更高水平的安全穩(wěn)定運行需要。

(5)遠程可視化。

智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測與操作運行均可利用多媒體技術實現(xiàn)遠程可視化與自動化，以實現(xiàn)變電站真正的無人值班，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行高度的整合與集成，所有的裝備具有統(tǒng)一的接口。建造新的智能化變電站時，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調試，運抵安裝現(xiàn)場后只需進行聯(lián)網(wǎng)、接線，無需大規(guī)模現(xiàn)場調試。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(jié)而言是根本性的變革?？梢员ＷC設備的質量和可靠性，大量節(jié)省現(xiàn)場施工、調試工作量，使得任何一個同樣電壓等級的變電站的建造變成簡單的模塊化的設備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實現(xiàn)變電站的“可復制性”，大大簡化變電站建造的過程，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飛越。

3.智能化變電站防誤閉鎖應考慮的幾個關鍵問題

3.1防誤閉鎖的全面性

智能化變電站防誤閉鎖的關鍵點之一是要實現(xiàn)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(xiàn)在以下幾個方面：

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

其次，防誤閉鎖需要覆蓋所有手動和電動設備，不能因為某種設備類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、隔離開關等一次設備和可能產生誤操作的臨時接地線、網(wǎng)(柜)門等;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行操作控制，不管是對單獨設備進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(guī)定》中給出的明確定義是：在設備的電動操作控制回路中串聯(lián)以閉鎖回路控制的接點和鎖具，在設備的手動操控部件上加裝受閉鎖回路控制的鎖具。其要點有兩個方面，一是高壓設備的電控回路串接閉鎖接點，手動部件裝設鎖具，二是閉鎖接點或鎖具由閉鎖回路控制。因此，不論閉鎖需要的回路如何實現(xiàn)，其技術基礎是閉鎖接點與閉鎖鎖具。

在數(shù)字化變電站中，保護、測控裝置等二次設備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復的I/O 現(xiàn)場接口和二次回路，它直接通過光纖通道和智能操作單元以及合并器相連，也就是說電動和手動操作的控制回路已經(jīng)下放到了過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(jié)點和在操控部件上加裝閉鎖鎖具以實現(xiàn)強制性閉鎖功能，將成為一個新問題。

雖然在智能化變電站中，強制閉鎖的實現(xiàn)遇到了新的問題，但這一要求是必須且不可回避的，完全依靠監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件來實現(xiàn)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(jiān)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造成的電氣設備誤動問題，雖然解決了閉鎖的邏輯問題，但是滿足不了強制性的要求。

3.3防誤閉鎖系統(tǒng)的獨立性和與其它系統(tǒng)的信息共享問題

要保證數(shù)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(tǒng)本身具有一定的獨立性，在自動化系統(tǒng)癱瘓，系統(tǒng)不能進行遙控操作時，不能影響就地手動操作防誤閉鎖功能的應用。防誤閉鎖系統(tǒng)本身的獨立性和數(shù)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(shù)字化變電站各設備及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互采用統(tǒng)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化裝置之間數(shù)據(jù)交互不像傳統(tǒng)變電站那樣，缺乏統(tǒng)一通訊標準，互聯(lián)困難的問題已經(jīng)不復存在，在數(shù)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(tǒng)一和共享的。