变电站检修过程中检修隔离闭锁系统应用

李维康 国网四川省电力公司检修公司

电力生产中，为确保人身、电网、设备的安全，避免各类误操作事故的发生，必须采取防误闭锁措施，其中在电力生产现场安装防误闭锁装置是防误闭锁措施实现的重要手段[1]。在变电站中，当有设备要进行检修时，相关运行人员须对检修设备进行隔离操作，以切断该设备的高压电、高压气、高压水等各种危险源的来路，最终将指定检修设备与其他运行设备设施隔离出来，确保检修工作中人身、电网、设备的安全。本文将一种隔离闭锁功能应用于防误闭锁系统中，该功能首先对不同检修隔离措施进行划分，然后通过对不同检修隔离的逐步授权实现在设备检修中的多设备间隔离措施的闭锁功能。

一、隔离开关操作原则分析

由于电力行业当中对于隔离开关的操作并没有进行明确的规定使得变电运行人员在遇到突发事故时并没有规定作为指导。这时为了给变电运行人员提供工作指导，在处理电气故障时变电运行人员一般要遵循设备保护原则和操作顺序优先原则。

重要设备保护指的变电人员在进行隔离开关时要注重一些电气设备的防护工作。在电力的运输和供应过程当中需要保护一些重要电力设备不因操作失误或者电压骤降而出现电力设备损坏的情况。相关的规定同样也明确了负荷侧隔离开关操作要优先进行，这么做的意义在于能够保护电路的母线不受损[2]。而切断负荷侧隔离开关能够保证整个电路运行的安全，即使在切断了负荷侧操作开关以后，就算遇到了一些突发性的电路问题或者故障，也不会影响当前电力系统的稳定运行，这就极大增加了整个电力系统的安全性[3]。重要设备通常指的是对整个电力系统稳定安全运行造成影响的相关设备。若是这些重要设备出现了故障和问题可能会导致整个电网的安全运行，保护重要设备也就间接保护整个电网的安全运行。

操作顺序优先原则是在重要设备保护的基础上衍生出的一个概念。其是对电力设备的重要程度进行划分，按照设备的重要程度作为衡量操作顺序的一个标准。一旦电网出现了安全问题，工作人员就能够按照设备的重要程度在脑中形成一个重要电力设备的先后保护表。工作人员只有保障了重要设备的安全才能保证整个电网系统的正常运行。

为此，整个隔离开关的操作都要遵循重要设备保护和操作顺序优先两大原则，基于这两个原则工作人员才能在相关规定描述笼统的情况下做出正确的操作，才能确保隔离开关的操作不会影响到整个变电运行。

二、检修隔离措施划分

电厂运行人员对检修设备所做的隔离操作，可以根据措施内容以及涉及保护范围的不同，划分为单一措施、措施链和检修隔离区3 类。单一措施是指对现场设备的单一步骤的隔离措施。例如，断路器、隔离开关的分合，地线的挂接等。措施链是由单一措施按照一定顺序先后完成的一系列隔离措施，这些单一措施之间在防误闭锁系统里具有一定的闭锁关系[4]。例如，切断一条线路供电，需断开线路的断路器，再按顺序断开两侧的隔离开关。检修隔离区是指满足单个设备安全检修条件的最小措施范围，通常由多个措施链构成。

在变电站中往往存在着多个工作面同时交叉进行的现象，导致对不同设备的措施范围间的隔离措施互相重叠，在这种情况下必须保证每一项检修任务的安全性和其隔离措施的完整性，有效地保证每项检修任务对应的隔离措施尤其是与其他任务交叉重叠部分不被破坏。

三、变电检修中隔离防误系统检修隔离功能

当前广泛应用在电力现场的防误闭锁装置由微机防误闭锁装置、电气防误闭锁、电磁闭锁装置、机械闭锁装置等组成。变电站运行人员在防误主机上对检修隔离任务的隔离措施在防误软件上进行模拟操作，将模拟好的检修隔离任务通过传输适配器传到电脑钥匙上。随后运行人员进行现场的隔离操作，操作每一步对设备名称和状态进行实时对位后使用电脑钥匙解锁设备的五防锁具及智能锁具，从而实现系统防误闭锁的功能。最后操作任务完毕后，将变更后的设备状态传输到防误系统中。

为实现设备检修中的多设备间隔离措施的闭锁功能，在原有的综合防误系统中加入了检修隔离授权功能。当多项任务对应的检修隔离区存在措施重叠的部分时，将这几项检修任务合并为一个总的检修任务，并对该任务设立相应的措施范围，即措施范围需要满足在该范围内所有设备的安全检修要求[5]。将总的检修隔离任务的隔离措施在防误主机的防误系统中进行模拟，通过传输适配器传输到电脑钥匙上，运行人员在隔离操作过程中用电脑钥匙进行实时对位、解锁，将变更后的设备状态传输到防误系统中，所有的操作任务完成后，总检修任务的措施范围也在防误系统中初步建立起来。

当现场分别进行单个任务检修时，运行人员在确认所做措施满足该设备安全检修要求并检查相关设备的状态变更与措施要求一致后，在综合防误系统的防误主机上对该任务模拟挂牌生成对应的检修隔离区，并将信息传递到检修隔离管理器的检修隔离授权钥匙上，交由相关检修人员保管，待检修任务完成后由检修人员将检修隔离授权钥匙交还，待检修隔离授权钥匙插入到检修隔离管理器原来的位置上，防误主机上对应的检修隔离区在系统里清除，表示该任务已经完成[6]。通过电脑钥匙建立的检修措施范围与通过检修隔离授权系统建立的检修隔离区通过标识牌等构成相互闭锁，只有当范围内所有检修隔离牌交还在系统中清除后，设立的总的措施范围的安全措施才能恢复。

四、隔离开关误操作防范措施

为了避免隔离、接地隔离开关电气防误操，需控制电缆接线问题；简化闭锁电路繁杂度，简化隔离、接地开关的电气控制电路，提高设备维护工作的效率；直观显示受控隔离开关的闭锁、解锁、装置状态，实现隔离开关防电气误操作状态的可视化目的，需要提出一种新型的数字化可电动操作的隔离开关电气防误操作的技术，该技术主要由数字化的智能闭锁装置实现[7]。

（一）智能闭锁装置

智能闭锁装置由电源、LED 信号灯、开关量采集装置、隔离开关智能闭锁装置、通信接口、调试接口组成。

电源模块输入为直流220V 输入，输出3V 直流电压，通过接口电路为逻辑模块、通信接口提供工作电源，输出12V 直流电压，通过接口电路供给开关量采集。

开关量采模块由光电隔离元件配置信号处理电路组成，由外部隔离开关位置辅助接点控制光电隔离元件的发光，采集隔离开关位置的数字状态，并通过接口电路把采集到的信息传递给逻辑判断模块进行逻辑判断。

通信接口是实现本就地装置、其他就地装置、图形显示单元的数据交换的通信接口，由具备光纤通信功能的收、发端口及信号转换电路实现，收到其他装置发送来的闭锁信息后，通过接口电路传递给逻辑判断模块，同时通过接口电路接收逻辑判断模块传递来的闭锁信息，通过发送端口向其他闭锁装置发送信息。

智能闭锁装置安装于隔离开关机构箱内，LED 灯由绿色运行灯、黄色异常灯、红色闭锁灯、绿色解锁灯组成，就地装置正常时运行点亮、异常灯熄灭，自检故障时异常灯点亮，同时运行灯熄灭、闭锁灯点亮；智能闭锁装置由通信口及自身开关量采集到的信息量判断受控隔离开关在被闭锁状态时闭锁灯点亮、解锁灯熄灭；判断受控隔离开关无闭锁时，闭锁灯点熄灭、解锁灯点亮，智能闭锁装置设有通信接口，用于传递信息，调试接口用于调试计算机调取装置状态，将闭锁逻辑导入装置内。

智能闭锁装置需解决现场运行人员遇到的种种实际问题，同时能直观显示隔离开关的闭锁状态，以便运行人员实时掌握操作过程中的各电气设备状态。随着智能电网的日渐发展，人们越来越关注各类电气设备之间的信息共享，这就要求该装置具有组网能力以适应智能电网的发展需求。综合上述情况，设计了一种新型的隔离开关智能闭锁装置。

该装置主要由6 部分组成，分别为：（1）电源模块，采用220V 直流电源供电；（2）信号模块，由于装置需长期在户外运行，环境较为恶劣，未设计液晶显示屏，避免因液晶显示屏故障而增加检修成本，而是直接点亮LED 灯进行正常或告警指示，当收不到采集装置的信息时应告警输出；（3）通信模块，闭锁装置使用光纤网络组网在各装置之间进行闭锁信息的传输；（4）调试接口，就地装置设置调试口，用于闭锁程序的写入、读取；（5）功能模块，就地装置采集闭锁信息进行逻辑判断后，输出逻辑判断结果于被闭锁元件的电气操作回路中，以实现闭锁功能，基于设备安全运行角度考虑当就地装置失效时应告警、输出闭锁量防止隔离开关因闭锁装置误动；（6）开入模块，就地装置设置开关量采集功能，采集到的信息数字化后由网络传递给需要数据的设备。

（二）装置功能实现

设计好隔离开关智能闭锁装置硬件后，研制上位管理机用于连接就地闭锁装置，实现在管理机上可读取闭锁装置状态，同时可制定就地装置的闭锁逻辑，并将逻辑下装至就地闭锁机中；当闭锁逻辑下装至就地闭锁机后，上位管理机可离线。

按照选定主接线方式选择线路间隔进行隔离刀闸防止误操作的逻辑编写，将闭锁逻辑写入就地装置，进行逻辑正确性验证，验证无误后调试各闭锁装置、上位机组网，以满足现场操作要求[8]，这种方式解决了传统闭锁功能依赖二次接线程度高的缺点，闭锁逻辑依据实际主接线方式实时制定，装置简单可靠、安全性高。

此外，闭锁信息通过数字化网络传输，为信息共享提供方便，解决了传统二次接线闭锁方式不适用于数字化智能变电站的问题，同时采用装置失效后输出闭锁条件设计原理，保证装置失效后防止隔离开关误动的风险，保证设备安全运行，提高了电网设备的安全防控水平。

五、结束语

综上所述，为满足电网需求，提高检修工作的效率，变电站日常的检修工作中通常存在着同一工期内有多个工作面或多支队伍同时施工的情况，因此防误闭锁系统除了对设备单一操作流程、操作回路、操作位置等进行闭锁和提示的功能，还应加入检修中的多设备间隔离措施的闭锁功能。

隔离闭锁系统操作离不开相关规则和原则，当然也少不了变电站工作人员自身所做的努力。为了避免产生错误的影响和操作，需要避免不必要的失误，为此工作人员需要保持小心严谨的态度，确保所做工作都在规定的允许范围内，有关隔离开关的各项操作能够引起人们足够的重视，从而减少失误发生的可能性。