变电站继电保护及自动装置屏柜的检修防误装置研究

2022-04-16 06:23何岚岚黄俊杰
科技创新与应用 2022年9期
关键词:压板变电变电站

何岚岚,黄俊杰

(国网浙江省电力有限公司浦江县供电公司,浙江 金华 322200)

随着防误装置/系统的普及应用,针对检修作业安全的管控,国家电网公司出台了相关的政策,以指导检修作业期间的安全管控技术措施:设备检修过程中进行过调试传动操作的,检修结束后应将检修设备恢复至检修许可时状态移交给运维人员;现场有检修调试等工作时,不得对相关间隔内设备进行遥控操作。针对电气一次设备、运行倒闸操作,目前有较完善的安全技术措施。而检修作业中的防误措施则依赖运行人员的责任心和技术水平,主观性较强,缺少技术措施进行刚性约束。

1 变电运行检修作业中存在的安全隐患

1.1 闭锁管理不全面,隔离手段不完善

无法防止误向检修区域输送能量(现场解锁钥匙不具备唯一性),作业区域检修人员的人身安全得不到保障。无法防止检修期间检修人员误动、误碰、误入运行设备或间隔,存在较大安全隐患。

1.2 权限管理无保障,安措设备仍可动

在检修工作期间,电气设备的运行权限掌握在操作人员手里,尤其在多班组、多任务同时作业时,容易出现向检修工作面误送电的隐患。

1.3 检修作业前后设备状态比对低效

在检修作业完成后,相关一次、二次设备的状态比对往往依靠人工进行,人为的逐一核对不仅效率低而且准确率无法保障,存在比对慢、比对不准确的问题,降低了运行人员和检修人员的工作效率。

1.4 检修安措察看不直观

在检修作业完成前,现场安措布置后,在主控室无法直观察看,只能凭借记忆回忆相关安措,检修完成后,安措易漏拆。

基于以上安全隐患,开发出变电运检状态交接管控系统,从运检作业的交接全流程管控的角度出发,提供全面的安措闭锁手段、可靠的检修设备传动/试验手段和设备状态智能比对的技术措施,达成保障检修期间人员、设备安全的目标。

2 变电检修技术创新

2.1 检修区域划分及强制闭锁

为达成保障检修作业安全的目标,系统开创性地实现了检修区域划分及强制闭锁。在变电站检修作业开展前,对变电站内各设备按照归属进行区域划分、闭锁管理、权限管控,3个维度实现检修作业及日常运维的设备闭锁、开锁智能管控。

在区域划分上,首次提出了将设备属性划分为3个维度,分别为检修设备、周届设备和其他设备,以便针对性地进行闭锁管理。根据工作票的任务内容,对现场设备进行风险识别。

区域划分实现后,根据设备属性不同,需要通过闭锁管理方式,将处于危险区域的设备进行锁定管理,以防止检修作业期间,人员单方面变更安全措施,擅自扩大检修范围。根据变电站电气一次、二次设备本身闭锁管理的情况,结合隔离闭锁的实际应用,将设备的闭锁进行分类:未采取常闭锁的电气二次设备在检修期间采用变电运检状态交接管控系统的临时锁具闭锁管理;电气二次设备的辅助设备(箱、屏、柜)、生产辅助设备及生活设施设备采用变电运检状态交接管控系统的智能锁具实现常闭锁管理;已具备常闭锁的防误设备(电气一次设备)仍采用防误锁具闭锁管理。

2.2 检修设备状态断面保存及自动对比

针对在检修作业完成后将设备状态依靠人工比对的传统方法,系统创新地引入了智能断面保存与自动比对的新方法,大幅度地提高了比对的工作效率与精确度。实现了状态比对表生成的电子化、信息化,状态比对表中包含了相关的一次设备、二次设备等状态信息,系统可以对检修前、后设备状况分别录入,并自动对设备的状况信息进行比对,当有设备状况不一致时,系统进行提示报警。

2.3 二次设备状态实时采集

为保障检修前后设备状态比对的实时性和全面性,系统将二次压板和空开的状态由离线升级为实时采集,通过安装状态采集传感器的方式,创新性地将硬压板投退状态和空开分合状态实时采集到系统后台,以便在保存设备状态断面时,获取全面的实时数据。

3 变电运行检修作业防误解决思路

3.1 工作原理

在变电站检修过程的安全监控系统中,开关操作与现有的防误系统相同,锁与锁可以隔离,既可以与开关操作同时进行,又可以分别模拟和生成独立进行的开关操作序列。开关操作完成后,操作者和检验员共同确定检测设备的边界,从而产生隔离管理和控制功能,从而从安全区域中选择检测设备。检测设备的边界,从而产生检测任务,然后通过检测变压器的主传动,双方完成检测任务并执行绝缘管理和控制任务。在大修阶段,大修的关键是由检测人员负责,而检测人员要控制大面积检测设备的运行权限,还要对检测设备防止误开操作的大指令。检查结束后,检查人员返回主检查现场,重新检测主信息,远程传输,释放检查设备与维修设备之间的控制权限,边界操作人员应当按照操作开关的规定恢复设备的操作。

3.2 系统组成及特点

变电运检状态交接管控系统主要由系统主机、检修管理主机、控制器、采集器、压板空开传感器、无线地线,检修电脑钥匙、检修防误锁具等组成,系统结构如图1所示。

图1 系统组成

3.3 主要功能

系统可提供开票维护、检票设备管理、大面积信息动态识别、检票设备防误校验、检票设备自动生成隔离面、限制执行力、强制关闭隔离面装置、限制故障转移、防止检查设备故障、恢复检查设备状态等,可以实现安全检查程序,有效地提高了检测过程的效率、安全性和智能化。当微机系统引入防误闭锁测试方法时,对测试设备运行状态的判断不再依赖于原有的逻辑条件,而是通过判断新的逻辑条件添加测试设备。设备的智能识别、维修工作面和操作区域的维护、设备的表面绝缘、自动着色。

(1)检修任务开票。提供维护任务开票功能。可以点击选择符合维修条件的设备,在维修工单中增加(或删除),生成维修设备测试(传输)解锁操作任务。

(2)检修安全区动态识别。检修任务开票时,系统可通过拓扑功能分析设备的状态,自动生成检修安全区设备、检修边界设备,并通过拓扑着色实现可视化识别。

(3)检修开票防误校验。检修开票时,可根据检修逻辑对加入检修票的设备进行防误判断,只有安全区内的设备可以开票(既不能是运行设备也不能是隔离面设备),防止交叉作业误动隔离面设备情况发生。

(4)检修隔离面自动生成。检修设备选定结束后,系统会根据选定的检修设备自动生成检修隔离面设备集合,生成的隔离面设备集合支持手工编辑修改。

(5)隔离面设备操作权约束与强制闭锁。隔离面设备与检修任务相关联,通过检修任务闭锁该隔离面设备的开票操作,防止检修作业未完成时操作隔离面设备,致使检修设备带电;对于共享隔离面设备,则需要隔离面内所有检修任务全部完成,隔离面设备的操作权限才被释放;同时采用防误锁具、隔离锁具、辅控锁具多种方式实现日常及检修期间的闭锁管理功能,如图2所示。

图2 二次设备的强制闭锁措施

(6)检修设备传动强制防误约束。在维护设备的测试(本地操作)过程中,通过维护钥匙判断是否允许设备解锁测试。如果是,则通过保养钥匙打开锁。否则,禁止操作;如果维修设备是驱动的,通过上位机管理软件判断是否允许驱动。如果是,可以远程驱动。否则,禁止操作。这不仅保证了维修试验(变速器)运行的安全性,而且满足了操作方便的要求。

(7)实现设备状态比对表的电子化、信息化。实现状态比对表生成的电子化、信息化,以减少人工制表的工作量,电子化的状态比对表格式可根据需求自定义模板,状态比对表可通过图形方式生成,亦可调用历史票、典型票。

(8)状态比对信息自动获取功能。状态比对表内一次设备、压板、空开、电流端子等设备可自动获得,其中监控系统已采集的设备(开关、刀闸、接地刀闸等)状态信息,可通过通信方式获得;接地线、未进行设备状态采集的一次设备,状态信息可通过电脑钥匙操作记录回传信息获得;压板、空开、电流端子等设备可安装智能采集装置,获取设备的状态信息。

(9)状态比对表信息自动比对校核。系统可分别记录维修前后的设备状态,并自动比较设备状态。系统自动记忆操作员移交给维护人员的设备状态信息。维护完成后,系统将信息与维护人员返回的设备信息进行比较。当设备状态不一致时,系统会报警。

(10)检修设备解锁记录与统计。系统将记录维护期间的设备运行记录,并提供历史数据查询。可以根据一定的条件进行运行统计,如时间段、人员、维修设备等,以便于数据分析。

(11)二次设备状态采集。系统实现了二次设备状态的图形显示,可按变电站、保护室、盘柜分层显示,与现场布置一致,并实时显示开关、异常等状态信息。

3.4 解决方案

为了解决上述问题,本文将业务流程与应用维护系统相结合,以微机防故障技术为基础,结合拓扑防故障技术,完善了在设备维护过程中对设备的管理和控制,增加对二次电气设备的闭锁管理和控制功能,对设备的正确分离过程进行管理和控制,对设备的误操作进行管理和控制。表面维护过程实现闭环维修管理,提高安全生产水平,提高维修效率,降低运行管理成本。

4 变电站继电保护及自动装置屏柜的检修防误装置的应用

目前,在对变电站设施的保护中,一次装置都能够在保护前就采取技术措施以及通过技术手段实现有效隔离。但是,在二次设备,尤其是二次设备中的继电保护与自动装置盘柜之间的隔离措施并不健全。

4.1 变电站继电保护及自动装置屏柜的检修防误装置

4.1.1 空气开关防护锁

空气开关保护锁,分为锁体、锁扣和挂钩等,其特点在于:以上所述锁锁体为整体的绝缘塑料。锁体由一体连接的左、右板和下板所构成。锁体的左边板、右边板与中间底板形成锁体固定槽。所述锁体的左、右底板上均对称设置圆形透气孔,即锁销孔,按所述锁扣的绝缘嵌塑件尺寸,分为底板、设置在底板上端的压底板,以及设置在锁体安装槽内的锁扣等,为与底板相同形件。锁扣可通过基体后端与锁体活动位置相连,与锁体锁孔相应的在锁销座上开的圆通孔用于锁销孔。该挂钩系统还包含了结构相似的左挂钩和右挂钩。左钩子通过其最后一端而固定在左锁板体的前端,左钩子的最前端弯曲在左上,右钩子则固定在左锁板的最前端。锁体穿过了左钩子的后端,右钩子的前端则弯曲向右。

4.1.2 按钮保护罩

按钮保护盖,包含了套筒部分、盖体和闩锁。所述插座为塑料件,所述插座为圆形整体,在所述插座的左侧设有向上的突出部分,在所述插座的突出处设置用于接线的销孔。盖体为塑料件,盖体由一体连接的主体件与连接件所构成,其中一体成型的主体件通常是向一侧开口的空心圆柱体。盖体由连接部上的活动销孔和插座突出部分上的销孔所配合,而活动销由连接销相连。锁扣一般为塑料件,锁扣由上下锁销片所构成。在下锁销片和上锁销片上设有用于锁销孔的圆通孔。锁扣的左下锁片与插座的最右端相连,上锁扣的左右锁片则与盖体一体相连,而盖体的连接部位则为盖体的另一边。

4.1.3 自卷式警示布

本实用新型变电站继电保护及自动装置屏柜的检修防误装置还设计了一种自滚动的警示布,包括底座、转臂、警示布和拉杆座体,包含了一体连接的头座体和转臂连接部分,在头座体的最后端设置有强磁石,而与转臂的连结部分则是左连结部和右连结部。旋转轴连接部的最左连接部设置在基座的最左端,而旋转轴连接部的最右连接部则设置在基座的最右前端。所述转轴,分为圆柱形卷布轴、细长杆和圆柱形转轴。卷布轴与转轴上的固定连接后,与转轴的轴线为同一直线。转轴的转轴二端可转动,套内有2个与底座部分相连的转轴套孔。警示布为PVC制造,警示布通过转轴绕到布轮上,而牵引拉杆则为具有磁性的细长金属片,牵引拉杆与警示布、挂钩等紧密连接。它一般设置在拉杆的中间,而保护锁则一般包括了锁销和锁体。锁销与螺钉、钢丝、环81-1等连接成一体。在钢丝钉前端的连接处有3个圆形槽。它由扣体、弹簧圈和钢球组成。扣体上设有以圆柱形为主的内腔。在扣体内腔中设置有弹簧、钢球圈,弹簧、钢球圈自上而下设置,钢球圈上设置有两个钢球。

4.2 变电站继电保护及自动装置屏柜的检修防误装置的特点

本实用新型柜子面板结构简单、经济实用、安装方便、省时省力,能有效防止变电站继电保护事故的发生。同一便携式工具箱内各部件的颜色与便携式工具箱的颜色相同,不同组便携式工具箱的颜色不同于本实用新型的柜子面板,可以清楚、方便地区分不同的工作场所和物体,有效防止混淆。

4.3 检修防误装置的验收与实际应用

进一步增强跳闸矩阵逻辑压板的管理水平,对变电站进行验收时,屏柜的检修防误装置需要保证逻辑压板设定的可靠性、可用性、唯一性、准确性。屏柜的检修防误装置实际应用需要结合厂家提供的逻辑压板设计清单,对其中任意逻辑压板基本功能展开测试;结合清单当中所列出的内容对任意逻辑压板实际功能模拟运行测试;结合逻辑压板实际测试结果,按照厂家说明并结合实际情况进一步完善逻辑压板管理规程、压板投退操作流程、设计相关表格,确保屏柜的检修防误装置在实际使用过程中的有效性。

屏柜的检修防误装置的线路保护出口需要确保所有的检修压板全部退出,若其中一块压板依然处于投入状态,此时会因为智能装置自我保护功能导致出口动作不会发生,进而屏柜的检修防误装置失效。

5 结束语

在变电站检修作业过程中,通过加强管理控制变电运行实现电力安全,有效降低了变电系统中可能的安全操作风险。在检修作业中存在的隐患行为将会加大在变电工作中的危险性,所以必须认识产生隐患行为的主要原因,针对原因形成集体意识并采取相应措施,从而及时地发现和解决在变电工作中出现的危险操作隐患,以提高电力工程的变电工作质量、运转效率。

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