CN105656202A - 降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置，测控五防操作装置屏包括：与变电站间隔层测控单元一一对应设置的工作钥匙和用于数据传输的I/O采集单元。通过I/O采集单元将工作钥匙遥信状态输出至变电站自动化系统，参与系统逻辑判断。工作钥匙包括“工作”和“退出”两个位置：间隔层测控单元正常时，对应的工作钥匙处于“工作”位置，变电站五防逻辑判断单元按照正常五防操作逻辑进行判断；间隔层测控单元或其采样数据出现异常时，对应的工作钥匙切换至“退出”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元进行逻辑判断时不考虑被退出间隔层测控单元采集数据的遥信状态。本发明可减少变电站解锁操作的频次和范围。

Description

降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置

技术领域

本发明涉及一种降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置，属于变电站技术领域。

背景技术

通常变电站自动化系统包括过程层、间隔层和站控层，而五防的操作主要通过间隔层测控装置的五防逻辑实现。任何下达到所述间隔层装置的遥控命令都需经过五防逻辑规则的校验后才能执行，每个间隔层装置自身储存的五防逻辑规则库都是真个五防逻辑规则库的子集。

所谓五防是指：防误分、误合断路器；防带负荷分合隔离开关；防带负荷合闸接地开关；防接地开关闭合时送负荷；防止误入带电间隔。也就是说，每一把刀闸（接地刀闸）允许操作的条件都是很复杂的，其进行五防判断的条件可能都是本间隔的（所有遥信采集都在一个测控单元上），但绝大部分都是跨间隔的（涉及到几个测控单元）。

实际运行过程中，一方面，伴随着自动化设备数量的增加和运行寿命的增长，自动化设备特别是间隔层设备出现故障或者设备遥信辅助接点不到位的频率逐步增加；另一方面，变电站改、扩建工程，特别是变电站综合自动化改造也呈逐步增加趋势，而改扩建工程需要验证闭锁回路正确性。由于监控闭锁具有完善的全站性逻辑闭锁功能，监控防误系统为全站性逻辑，存在跨间隔问题。一旦出现上述两种状况，要么会导致相关联间隔设备不能正常操作，只能申请解锁操作；要么受停电范围的影响，扩建间隔或综自改造间隔五防闭锁不能完整的验证（理论上，通常采用短接线在运行设备测控屏后短接端子实现运行设备的遥信变位，但误操作危险也很大），为以后的运行管理留下安全隐患。

目前变电站防误系统大多采用“计算机监控系统的逻辑闭锁＋电气闭锁”的防误系统形式（以下简称“监控防误系统”），实现间隔内、跨间隔完善防误操作闭锁功能。其中，计算机监控系统具有完善的全站性逻辑闭锁功能，除判别本间隔电气回路的闭锁条件外，还必须对其它跨间隔的相关闭锁条件进行判别；就地电气闭锁因一次设备不同而略有差异，对敞开式设备为本设备间隔电气闭锁；对组合电器设备，为完善的电气闭锁。所以，间隔层自动化设备是变电站防误闭锁的中枢，应该尽量避免测控防误系统退出运行。

如图1所示，是变电站监控防误系统结构示意图，从图中可以看出：无论是在刀闸机构箱内电动操作还是手动操作，抑或是远方测控上或监控计算机上遥控操作，都必须同时满足“计算机监控系统的逻辑闭锁＋电气闭锁”闭锁条件。系统有两套解锁钥匙，分别在电气回路中(一般叫“电气解锁钥匙”)和变电站间隔层设备测控装置上(该测控装置与变电站一次设备对应，一般称它上面的解锁钥匙为“测控解锁钥匙”)，目前运行过程中，电气闭锁出现异常时，可以单独用电气解锁钥匙解除其闭锁；同样，当测控单元出现异常时，可以通过测控解锁钥匙解除其闭锁（分为硬接点解锁和逻辑解锁两种）。这两把解锁钥匙的作用，就是解除其所有闭锁的条件，无条件地开放。通俗点讲，就是把所有的条件都跳过或者短路掉，存在较大风险，尽量避免使用。

按照传统的设计，无论是电气防误系统还是测控防误系统出现问题导致操作不能顺利继续时，都需要解锁操作，导致变电站解锁操作的频次将逐步增加，而防误闭锁装置是防止误操作的重要技术手段，一旦失效，倒闸操作就失去了最后一道防线。统计表明，大部分误操作是在防误系统功能缺失的情况下发生的。

同时，在改扩建工程中，一旦出现一次、二次设备施工不同步，将导致防误闭锁的验收不能顺利实施，这又反过来造成防误系统验收不完整，隐患增多而导致解锁操作进一步增加，从而降低防误系统在运维人员心中的地位，使得误操作更加容易发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种变电站测控五防操作装置，不仅可以解决改扩建工程中验收不完整的问题，还可以减少倒闸操作过程中解锁操作的使用频次，提高变电站倒闸操作的安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置，包括设置在变电站自动化系统间隔层的测控五防操作装置屏，所述测控五防操作装置屏包括：与变电站间隔层测控单元一一对应设置的工作钥匙和用于数据传输的I/O采集单元，通过I/O采集单元将间隔层测控单元工作钥匙遥信状态输出至变电站自动化系统，参与全站五防闭锁逻辑判断；

工作钥匙包括“工作”和“退出”两个位置：间隔层测控单元正常时，其在测控五防操作装置屏对应的工作钥匙处于“工作”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元按照正常五防操作逻辑进行判断；间隔层测控单元或其采样数据出现异常时，其对应的工作钥匙根据需要切换至“退出”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元进行逻辑判断时不再考虑被退出间隔层测控单元采集数据的遥信状态。

所述I/O采集单元与变电站自动化系统的通信采用IEC61850协议。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：在倒闸操作过程中某个间隔的遥信出现异常时，只需把对应的工作钥匙切换至“退出”位置，就可以进行正常的操作，不必申请操作测控装置上的解锁钥匙来解除整个间隔的闭锁，可以减少变电站解锁操作的频次和范围，降低改扩建工程中的危险点，大大降低倒闸操作过程中误操作的可能性。本发明可应用于日常倒闸操作、综合自动化改造和扩建工程验收过程中。

附图说明

图1是背景技术中变电站防误系统的结构示意图。

图2是安装了本发明变电站测控五防操作装置的变电站自动化系统的结构示意图。

图3是安装测控五防操作装置前的母联25301正母刀闸闭锁关系图。

图4是安装测控五防操作装置后的母联25301正母刀闸闭锁关系图。

图中：1、主单元；2、人机工作站；3、工程师工作站；4、主计算机；5、智能设备通信管理机；6、测控单元；7、测控五防操作装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图2所示，是安装了本发明变电站测控五防操作装置7的变电站自动化系统的结构示意图。变电站测控五防操作装置7，包括设置在变电站自动化系统间隔层的测控五防操作装置7屏。测控五防操作装置7屏包括：与测控单元6一一对应设置的工作钥匙和用于数据传输的I/O采集单元。测控五防操作装置通过I/O采集单元将所有间隔层测控单元对应工作钥匙的遥信状态输出至变电站自动化系统主单元。工作钥匙包括“工作”和“退出”两个位置：间隔层测控单元6正常时，其在测控五防操作装置屏对应的工作钥匙处于“工作”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元按照正常五防操作逻辑进行判断；间隔层测控单元6或其采样数据出现异常时，其对应的工作钥匙根据需要可以操作至“退出”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元进行逻辑判断时不考虑被退出间隔层测控单元采集数据的遥信状态，也就是被退出测控单元6的所采集的设备状态无条件的满足其他单元的设备五防闭锁逻辑条件，而不论其实际状态如何，只考虑闭锁条件中其它设备的遥信状态。不过需要指出，当工作钥匙切至“退出”位置时，不影响该钥匙对应测控装置的遥信、遥控及遥测信号的采集和执行，只影响与之相关联单元设备五防逻辑的判断。

I/O采集单元与变电站自动化系统的通信采用IEC61850协议。

为方便起见，下面以闭锁关系较为简单的双母线接线方式下，母联开关刀闸25301为例，来说明其原理。图3为安装测控五防操作装置7前的母联25301正母刀闸闭锁关系图（其中2530为母联开关编号、253047与253048分别为母联开关接地刀闸、220411为正母母线接地刀闸）、图4为安装测控五防操作装置7后的闭锁逻辑图（其中“正母间隔退出”与“正母间隔工作”分别对应测控五防操作装置7上正母线间隔工作钥匙状态）。从图中可以看出，正常情况下测控五防操作装置7上母联间隔工作钥匙在“工作”状态，25301刀闸的闭锁逻辑为正常逻辑；当出现正母线接地刀闸遥信异常时，母联测控判断24301刀闸五防逻辑不满足，操作不能正常进行；如果把测控五防操作装置7上正母线间隔对应的工作钥匙从“工作”位置切至“退出”位置，那么操作就可以正常进行了。此时虽然闭锁条件中不用判断母线地刀状态，但其它条件都需要正常判断。方案中增设的测控五防操作装置7本身不直接解除某间隔的闭锁，只解除遥信出现异常间隔层设备对其它运行正常设备的影响。对于遥信出现异常的设备，可以通过《电力安全工作规程》中要求的多元法进行状态确认，确保操作的正确性。

在实际运行工作中，测控五防操作装置7的引入能发挥巨大的作用。当测控单元6或遥信出现异常时，通过它可以减少解锁操作的频次；在改扩建工程中，通过它，可以使验收更加全面、细致；在变电站综合自动化改造工作中，通过它可以解决两套闭锁系统并列运行时的管理烦恼。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：在变电站热倒母线中的应用；

某500千伏变电站执行220千伏4X32线由220千伏Ⅰ母热倒至220千伏Ⅱ母线的倒闸操作，在拉开4X321刀闸时出现刀闸不能操作，经过检查后发现是母联开关间隔的25301母联开关Ⅰ母刀闸状态不确定（处于中间态，即既不在分位、也不在合位）所致。

其中，220千伏Ⅰ母4X321热倒合闸条件为：4X322合闸位置、220千伏ⅠⅡ母母联2530开关合闸位置、25301母联开关Ⅰ母刀闸合闸位置、25302母联开关Ⅱ母刀闸合闸位置、4X32开关接地刀闸4X3244与4X3246分闸位置、220千伏Ⅰ母接地刀闸220411分闸位置。

如果短时间内运行人员不能排除该异常，此时有两个选择：一是直接申请解锁，解除测控单元6的闭锁。由于该变电站220千伏系统为组合电器（以下简称“GIS”）设备，值班员不能直接看到间隔母线刀闸是否操作到位，而系统中曾出现过GIS设备热倒母线过程中由于Ⅱ母刀闸没有合闸到位而拉开Ⅰ母刀闸，出现带负荷拉刀闸的误操作。所以直接解锁操作，值班员没有把握，要冒一定的风险；另外一个选择就是等待检修人员过来排除异常。该变电站距离市区1个小时车程，加上准备时间，估计要等两个小时。因此，两个选择都不完美。

装设测控五防操作装置7后，所有问题迎刃而解。首先，通过观察母联间隔通过的电流大小、现场刀闸遥信状态、机械指示，可以确认母联间隔开关、刀闸均在合闸位置，可以确定问题出在二次辅助接点的抖动等原因造成的异常。其次，仅需把测控五防操作装置7上220千伏ⅠⅡ母母联2530开关测控装置对应的工作钥匙从“工作”状态切至“退出”位置，此时4X321允许合闸条件中剔除了母联间隔开关、刀闸状态的判断，但还需要系统确认4X322合闸位置、4X3244分闸位置、4X3246分闸位置、220411分闸位置。此时，能够确定状态的导致操作异常的条件被剔除了，操作可以继续进行。

实施例2：在变电站综合自动化改造过程中的应用；

众所周知，在变电站全站自动化系统改造过程中，必然面临着部分设备已经完成改造，而另一些设备的改造正在进行或者有待完成的情况。没有完成自动化改造的那些间隔，其一次设备遥信信号就不能上传至站控层设备，必将影响那些存在跨间隔闭锁的设备进行倒闸操作。

以上面提及案例为例，如果母联间隔的自动化改造还没有完成，而220千伏熟尚4X32线间隔的改造已经结束，那么此时进行热倒操作也将面临“解锁”的问题。装设测控五防操作装置7柜后，问题又可以轻而易举的解决。改造前，可以一次性的把全站的逻辑库按照完全改造结束后的逻辑条件设定好，同时把测控五防操作装置7上改造没有完成间隔对应的工作钥匙切至“退出”位置，而改造完成的则切至“工作”位置。这样，前面进行的倒闸操作依旧可以正常进行。对于已经完成改造的设备，执行新的五防闭锁系统；对于没有完成改造的设备，则执行旧的五防闭锁系统（大部分为微机五防系统）。

实施例3：在变电站改扩建工程中的应用；

以常见的双母线接线方式下变电站扩建线路间隔为例，此时因为增加了新间隔，母线接地刀闸的闭锁条件会发生变化。由于母线接地刀闸的闭锁条件中要求母线上所有线路该段母线刀闸均在分闸位置，但这些线路都在运行状态，也不会有机会停电，因此其闭锁条件很难进行全面验证。不过，通过测控五防操作装置7上的工作钥匙，这个问题不难解决。

验证时，该段母线应在停役状态，除运行设备外，母线接地刀闸闭锁条件中的其它设备（比如扩建间隔设备、压变刀闸等）均可以进行现场操作配合。首先，把测控五防操作装置7上所有运行线路对应的工作钥匙切至“退出”位置，其它设备操作至满足母线地刀闭锁条件的状态，验证母线地刀能够分、合闸操作；随后，轮流将测控五防操作装置7上运行线路对应的工作钥匙切至“工作”位置，逐一验证线路母线刀闸在运行状态时闭锁母线接地刀闸，母线接地刀闸不能进行分、合闸操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置，其特征在于，包括设置在变电站自动化系统间隔层的测控五防操作装置屏，所述测控五防操作装置屏包括：与变电站间隔层测控单元一一对应设置的工作钥匙和用于数据传输的I/O采集单元，通过I/O采集单元将间隔层测控单元工作钥匙遥信状态输出至变电站自动化系统，参与全站五防闭锁逻辑判断；

工作钥匙包括“工作”和“退出”两个位置：间隔层测控单元正常时，其在测控五防操作装置屏对应的工作钥匙处于“工作”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元按照正常五防操作逻辑进行判断；间隔层测控单元或其采样数据出现异常时，其对应的工作钥匙根据需要切换至“退出”位置，变电站五防闭锁逻辑判断单元进行逻辑判断时不再考虑被退出间隔层测控单元采集数据的遥信状态。

2.根据权利要求1所述的降低变电站“五防”系统解锁频率的测控五防操作装置，其特征在于：所述I/O采集单元与变电站自动化系统的通信采用IEC61850协议。