光伏電站運維安全防誤管控技術

李寒怡

【摘 要】本文針對光伏變電站結構以及運維特點提出了一種光伏電站運維安全防誤管控系統方案，該系統由光伏發電側安全管控系統和升壓站側電氣防誤管控系統兩個子系統組成，分別對光伏發電側和升壓站側電氣過程進行防誤管理。應用案例表明該解決方案對光伏變電站電氣設備操作進行有效地防誤管理，保障光伏變電站人身和設備安全。

【關鍵詞】光伏電站;巡維;邏輯閉鎖;防誤管控

光伏電站建設周期短使用年限長，只需半年便建成卻可安全運行25年時間。光伏發電發展時間短，國內外對光伏發電運維經驗較為缺乏，特別是在我國運維的水平遠遠沒有跟上光伏發展的速度。因此，如何對光伏發電進行高效、安全運維成為學者專家研究的熱門課題，并已取得了一定成果。文獻對光伏生產運維過程中的造成安全事故的原因進行了分析，其中因防誤手段以及邏輯閉鎖的缺失造成生產過程中人為誤操作的事故在光伏發電事故中占比超過10%;因人為誤操作損失賠償金額占比高達30%，在各種因素中占比最高。但針對光伏變電站設備操作的防誤研究的文獻，卻較為少見。

本文針對光伏變電站的結構以及光伏運維的特點，提出一種光伏電站運維安全防誤管控系統方案，該方案基于常規變電站微機防誤閉鎖的同時，對光伏發電側箱變、逆變器等設備進行系統管理，在開票、解閉鎖等操作上實施技術管控，達到減輕運維人員的工作壓力，保障人員的生命安全目的。

1 光伏運維安全防誤管控系統

1.1 系統介紹

光伏電站運維安全管控系統包含光伏發電側安全管控系統和升壓站側電氣防誤管控系統2個模塊。在光伏電場建設一套綜合防誤管理系統，將升壓站的倒閘操作、操作票管理和發電側的箱變檢修、巡視維護等業務集成到同一個平臺上，對現場的一次設備、高壓室門、低壓室門、高壓操作室門、檢修門、逆變器門等實施強制閉鎖，從而實現從光伏設備組件的檢修維護到變電倒閘操作的一個全方位立體的全面安全管理。

1.2 系統配置

1.2.1 硬件配置

防誤主機：搭建防誤系統平臺，具備防誤邏輯控制功能，現場作業管控功能，電腦鑰匙任務授權管理功能，同時還可以與監控系統對接做到對現場設備狀態實時監控的一個功能。

通信適配器：支持防誤管控主機向電腦鑰匙傳送操作票和回傳電腦鑰匙操作信息，同時可以對電腦鑰匙進行充電。

電腦鑰匙：本套系統的操作執行設備，負責防誤鎖具的解鎖、操作過程管理和記錄，此外還有操作錯誤報警提示功能。同時還兼容驗電系統的使用，安裝高壓帶電顯示裝置，實時驗電，防止誤入帶電間隔引發事故。

防誤鎖具及相關附件：主要由機械編碼鎖及其附件等組成，用于對現場設備的防誤閉鎖。

1.2.2 軟件配置

光伏發電側安全管控系統包含圖形專家系統，實現軟件防誤、模擬預演、數據編輯、工作票管理等功能。具有“黑匣子”功能，記錄解鎖操作的相關信息，包括操作時間、操作設備的名稱等信息，方便查閱管理。

升壓側電氣防誤管控系統包含圖形專家系統，實現軟件防誤、模擬預演、數據編輯、打印編輯操作票等功能;可實現多組任務并行操作;實現防誤管控系統和監控系統的對接;實現現場設備狀態的實時監測。

2 光伏發電側安全管控

2.1 主要架構及原理

當工作人員進行巡視或者檢修作業時，系統根據已設定的設備操作邏輯和工作票內容，逐項對每一步操作進行邏輯判斷，只有按照正確的操作順序或者正確實施安措布防之后，才能進行下一步作業，如果操作順序錯誤，電腦鑰匙會駁回操作，拒絕解鎖，工作人員將無法進行下一步操作。以此對于已設定操作邏輯的光伏發電側逆變器和箱變檢修巡視作業提供了可靠保障。

2.2 實現功能

2.2.1 發電側狀態切換功能

運行、檢修、停運箱變的3種狀態的切換

2.2.2 發電側柜門操作規則管理

發電側柜門設計邏輯門規則，在操作過程中必須按照規則來進行柜門操作，防止操作過程中隨意打開柜門。

邏輯門操作規則：箱變只有在檢修狀態下，才可以對邏輯門進行操作，授權門不受限制。檢修門要打開時，必須低壓室、高壓操作室門回路全部斷開才可以。高壓操作室門打開時，必須低壓室門回路斷開。低壓室門回路斷開時，除檢查測控裝置外，其他工作必須斷開A、B 逆變器門回路。高壓室門回路斷開時，與其相連的 35 kV 開關柜必須停電，“接地開關”合上，且低壓室門、高壓室操作門回路斷開。

2.2.3 發電側柜門臺賬管理

邏輯門管理：高壓室門、低壓室門、檢修門、高壓操作室門。

授權門管理：匯流箱門、并網逆變器柜門。

2.3 邏輯閉鎖方案

采用機械編碼鎖閉鎖，通過閉鎖網（柜）門、箱門的方式進行強制閉鎖，使用電腦鑰匙進行解鎖操作。對于難以進行閉鎖改造的現場操作機構，可以將其對應的柜門或者室門進行改造，將設備的操作邏輯關聯到門上，以達到同樣的安全防誤管控效果。

閉鎖范圍：箱變（高壓室門、低壓室門、檢修門、高壓室操作門）、逆變器柜門、匯流箱等。

3 升壓側電氣防誤管控

3.1 主要架構及工作原理

除了常規變電站應該具有的防誤主機、通信裝置、電腦鑰匙和鎖具之外，還可以選擇性加裝智能地線管理系統，有效管控掛、拆地線，實時監控地線取用和歸還記錄;加裝鑰匙管理機，實現鑰匙的授權使用、超期未歸等自動化管理，既規范了鑰匙的存取行為，又提高了工作效率。如圖3所示是光伏電站升壓側主要架構圖。

3.2 實現功能

3.2.1 完備的“五防”功能

系統預先對變電站設備的操作規則進行存儲，通過對一次設備加裝鎖具對其實施強制閉鎖，只有在經過模擬預演檢驗無誤后以正確順序進行的操作方可進行解鎖操作，從而實現“五防”功能，滿足部頒“五防”要求。

3.2.2 模擬預演及設備對位

在防誤主機進行圖形模擬預演操作，檢驗倒閘操作票，對正確的操作予以通過，對錯誤的操作發出智能語音報警，以漢字形式給出報警提示，指示運行人員復歸并選擇正確的操作，達到防止各類誤操作的目的。

倒閘操作完畢，電腦鑰匙插回通信適配器，將現場設備狀態及操作情況反饋給防誤主機，實現系統設備狀態與現場一致。

3.3 邏輯閉鎖方案

3.3.1 斷路器閉鎖

有監控操作、測控屏操作、現場就地操作 3 種方式。

監控操作：防誤管控系統通過與監控系統的通信，實現遙控軟閉鎖。

測控屏操作：測控屏及35 kV和10 kV的開關柜處操作均采用電氣編碼鎖閉鎖。

現場就地操作：采用機械編碼鎖閉鎖斷路器機構箱門的方式進行強制閉鎖。

3.3.2 隔離開關閉鎖

電動刀閘：監控操作、匯控柜、刀閘機構箱。

監控操作：防誤閉鎖系統通過與監控系統的通信，實現遙控軟閉鎖。

匯控柜：電氣編碼鎖閉鎖。

刀閘機構箱：采用機械編碼鎖強制閉鎖刀閘機構箱門。

手動刀閘：機械編碼鎖閉鎖。接地刀閘在條件允許下可與線路驗電關聯閉鎖。

3.3.3 網柜門閉鎖

采用機械編碼鎖進行強制閉鎖，使用電腦鑰匙進行解鎖操作?？膳c帶電顯示裝置配合使用。關聯閉鎖，防止誤入帶電間隔。

4 結束語

本文提出的光伏電站運維安全防誤管控技術，從發電側和升壓側兩方面出發，就發電側的柜門進行邏輯管理，對升壓側的變電站進行防誤管控，有效規避了因人為操作不當而引發事故的可能性，為日常運維的安全操作提供了有效地技術手段;對提升光伏發電運維水平，保證光伏發電安全、可靠運行，具有重要意義。

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（作者單位：南方電網綜合能源有限公司）