提高大型五防可靠性的方法

提高大型五防可靠性的方法

為了有效防止設(shè)備安裝錯誤導(dǎo)致的人身和大設(shè)備事故，中國在20世紀(jì)90年代提出了“五防御”的要求，并以法律法規(guī)的形式制定了管理、運(yùn)營、設(shè)計(jì)和使用原則。它要求高壓裝置安裝反誤差封閉裝置，以實(shí)現(xiàn)反誤差操作的目的。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,防誤操作技術(shù)也不斷提高,先后出現(xiàn)了機(jī)械閉鎖、機(jī)械程序閉鎖、電氣閉鎖、微機(jī)五防、在線式五防等多種閉鎖形式,其中微機(jī)五防在自動化變電站應(yīng)用最多,在變電站防誤操作中一直占據(jù)著統(tǒng)治地位。1防機(jī)+間隔層結(jié)合微機(jī)五防與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),國內(nèi)自動化變電站已普遍建立起站控層防誤、間隔層防誤、過程層防誤的3層防誤操作體系,如圖1所示。由五防機(jī)(或模擬屏)、電腦鑰匙、適配器、編碼鎖及其安裝附件組成的微機(jī)五防系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對站控層和過程層的防誤操作。五防機(jī)安裝防誤閉鎖軟件,通過監(jiān)控機(jī)獲取變電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并為監(jiān)控機(jī)提供設(shè)備操作的閉鎖信息,實(shí)現(xiàn)站控層遙控操作的防誤閉鎖。五防機(jī)生成的操作票,傳輸?shù)诫娔X鑰匙,由電腦鑰匙和編碼鎖共同完成對過程層非遙控操作的防誤閉鎖。適配器連接五防機(jī)和電腦鑰匙,負(fù)責(zé)對電腦鑰匙電池充電和通信過程中的介質(zhì)轉(zhuǎn)換。分布于間隔層的測控單元,內(nèi)置本間隔一次設(shè)備的操作邏輯,組成了間隔層防誤體系。無論是在監(jiān)控機(jī)上遙控操作還是在間隔層“就地”操作,均要經(jīng)過間隔層防誤閉鎖邏輯的校驗(yàn)。五防系統(tǒng)正常工作時(shí),五防機(jī)與間隔層防誤同時(shí)發(fā)揮作用;五防機(jī)因異常退出工作時(shí),由測控單元擔(dān)負(fù)的間隔層防誤仍具有防誤閉鎖的作用。2自動化水平的測量計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為提高變電站自動化水平提供了技術(shù)手段。通過優(yōu)化通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)、冗余配置監(jiān)控機(jī)等方式,計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性得到顯著提高,而與之密切相關(guān)的五防設(shè)備的可靠性卻常常被忽視。2.1防一體化技術(shù)目前,國內(nèi)220kV及以上電壓等級變電站的監(jiān)控機(jī)均采用雙重化冗余配置。當(dāng)監(jiān)控主機(jī)出現(xiàn)異常,備機(jī)會自動轉(zhuǎn)為主機(jī)接管變電站的監(jiān)控功能。但微機(jī)五防系統(tǒng)的五防機(jī)卻沒有雙重化冗余配置,因此,一旦五防機(jī)異常,將會影響全站的安全操作。一些重要的變電站出于確保五防可靠性的考慮,配備了2套五防系統(tǒng),但這2套五防系統(tǒng)完全獨(dú)立,不存在主、備切換關(guān)系,當(dāng)一套五防系統(tǒng)工作異常時(shí),需要人工干預(yù),才能使另一套五防系統(tǒng)投入工作。近幾年,以監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的五防監(jiān)控一體化技術(shù)(以下簡稱“五防一體化”),為解決五防機(jī)的互備問題提供了可能。五防一體化是指將五防閉鎖軟件作為監(jiān)控軟件的內(nèi)嵌模塊,在監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)五防功能,并將五防軟件納入監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理的防誤閉鎖技術(shù)。五防一體化系統(tǒng)中,五防與監(jiān)控共用圖形和實(shí)時(shí)庫,每個(gè)監(jiān)控機(jī)都可兼做五防機(jī)使用,主、備機(jī)之間通過握手報(bào)文監(jiān)視對方的存在。主、備監(jiān)控機(jī)通過發(fā)布與同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)庫和圖形界面的一致性,軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。五防一體化系統(tǒng)正常時(shí),五防模塊在主機(jī)運(yùn)行,備機(jī)上的五防模塊處于備用狀態(tài)。主機(jī)異常退出時(shí),備機(jī)自動升級為主機(jī),備機(jī)上的五防模塊由備用狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。由于主、備機(jī)采用了統(tǒng)一的實(shí)時(shí)庫和圖形界面,因此可以做到無縫切換,切換過程中不會丟失任何監(jiān)控和五防的運(yùn)行信息。2.2防誤規(guī)則對比防誤操作的基礎(chǔ)是設(shè)備閉鎖邏輯,也稱為防誤規(guī)則。防誤閉鎖軟件根據(jù)防誤規(guī)則和相關(guān)設(shè)備的狀態(tài),判斷是否可對一次設(shè)備解除閉鎖狀態(tài)。圖1所示的五防結(jié)構(gòu)體系中,站控層和間隔層各有一套防誤規(guī)則。站控層的防誤規(guī)則集中在五防機(jī)中,間隔層的防誤規(guī)則分布于各個(gè)測控單元內(nèi),間隔層與站控層防誤規(guī)則應(yīng)保持一致。對設(shè)備遙控操作時(shí),需經(jīng)過站控層和間隔層的雙重五防校驗(yàn),如果站控層和間隔層防誤規(guī)則不一致,就可能造成遙控操作無法正確執(zhí)行。保證間隔層與站控層防誤規(guī)則一致的較好做法是,通過站內(nèi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),五防機(jī)自動將防誤規(guī)則下裝到測控單元,形成測控單元的規(guī)則庫;測控單元也可將規(guī)則庫發(fā)送到五防機(jī),供五防機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)。珠海110kV蘭埔變電站采用這一規(guī)則下裝與校驗(yàn)技術(shù),取得理想效果。2.3監(jiān)控系統(tǒng)通信微機(jī)五防系統(tǒng)中,五防機(jī)與監(jiān)控機(jī)之間,五防機(jī)與電腦鑰匙之間,信息的交互主要通過RS232串口方式完成。串口通信速率不高,易受電磁干擾,因干擾造成通信不暢而導(dǎo)致的防誤閉鎖問題時(shí)有發(fā)生。由于RS232串口只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信,對于雙重化配置的監(jiān)控系統(tǒng),當(dāng)連接五防機(jī)的監(jiān)控機(jī)出現(xiàn)問題時(shí),另一臺監(jiān)控機(jī)無法立即與微機(jī)五防通信。目前,一些高端機(jī)型已不提供RS232通信接口,為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與五防通信,計(jì)算機(jī)不得不外擴(kuò)串口通信卡。可采用以下2種措施提高通信環(huán)節(jié)的可靠性。(1)用以太網(wǎng)代替串口通信。工業(yè)以太網(wǎng)因其速率高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢,被廣泛用于變電站監(jiān)控系統(tǒng),以太網(wǎng)接口已成為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與五防機(jī)之間以及五防機(jī)與電腦鑰匙之間的信息交換,不僅提高了通信速度,而且容易實(shí)現(xiàn)一臺五防機(jī)對多臺監(jiān)控機(jī)的通信,使通信可靠性得到改善。(2)采用五防一體化技術(shù)。五防一體化系統(tǒng)取消了五防機(jī)與監(jiān)控的通信環(huán)節(jié),將五防與監(jiān)控合一,五防所需要的設(shè)備位置信息直接取自監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)庫,監(jiān)控系統(tǒng)可直接得到五防的閉鎖信息,微機(jī)五防的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和閉鎖數(shù)據(jù)可靠性更高。2.4防設(shè)備在線監(jiān)視變電站一次設(shè)備的工作狀況正逐步納入自動化系統(tǒng)的監(jiān)控范圍,但對微機(jī)五防設(shè)備工況的監(jiān)視卻一直被忽視,使微機(jī)五防成為自動化系統(tǒng)監(jiān)視的盲區(qū),導(dǎo)致五防設(shè)備存在的缺陷無法及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。一些變電站往往要到設(shè)備操作時(shí)才發(fā)現(xiàn)五防設(shè)備無法正常工作,影響了安全操作。因此,如何實(shí)現(xiàn)對五防設(shè)備的在線監(jiān)視,做到有問題早發(fā)現(xiàn)、早解決,是保證五防設(shè)備正常工作的關(guān)鍵。對于微機(jī)五防的關(guān)鍵部件,五防機(jī)、電腦鑰匙、通信適配器,可采用如下所述方式在線監(jiān)視:電腦鑰匙和通信適配器應(yīng)具備自檢功能,并將自測結(jié)果告知五防機(jī);五防機(jī)將測試結(jié)果連同自身的工作狀況發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng);監(jiān)控系統(tǒng)收到五防設(shè)備的工作狀況后,可根據(jù)需要將信息進(jìn)一步上送到調(diào)度中心。信息流程如圖3所示,圖3中每一級的信號上送都是借助于變電站已有的通信鏈路實(shí)現(xiàn)的,在信息逐級上送過程中,每一級都將自身的工作狀態(tài)加入到上送信息中。2.5增加“鎖具巡視”功能變電站規(guī)模不同,編碼鎖的數(shù)量從幾十個(gè)到幾百個(gè)不等。電腦鑰匙通過正確識別編碼鎖來保證正確的操作流程。如果電腦鑰匙無法正確識別編碼鎖,就會出現(xiàn)錯誤閉鎖或開鎖的情況,影響安全操作。近幾年,電腦鑰匙無法正常對編碼鎖采碼已成為影響開鎖的主要原因。通過在電腦鑰匙中增加“鎖具巡視”功能,可盡早發(fā)現(xiàn)因采碼造成的鎖具問題,以便對問題鎖具及時(shí)更換。具體做法如下所述。在五防機(jī)中,“鎖具—設(shè)備對應(yīng)表”是五防軟件數(shù)據(jù)庫的一部分,它記錄了每個(gè)一次設(shè)備對應(yīng)的編碼鎖,將這張表下裝到電腦鑰匙中,并作為電腦鑰匙的數(shù)據(jù)庫存儲到FLASH中。變電站檢修人員持電腦鑰匙定期對全站編碼鎖進(jìn)行“巡視”,當(dāng)電腦鑰匙采集到鎖碼信息后,與存儲在FLASH中的“鎖具—設(shè)備對應(yīng)表”進(jìn)行匹配,如果找到匹配項(xiàng),則顯示鎖碼及對應(yīng)的設(shè)備信息。檢修人員據(jù)此信息判斷鎖具的安裝位置是否與實(shí)際的一次設(shè)備符合,如果不符合,則需要更換鎖具或鎖碼。如果電腦鑰匙未采集到有效鎖碼,則提示“未找到匹配信息”,說明鎖具的鎖碼可能因老化或疲勞失效,需要更換鎖具或鎖碼?！版i具巡視”流程如圖4所示。3提高五