變電站繼電保護及自動裝置屏柜的檢修防誤裝置研究

何嵐嵐，黃俊杰

（國網浙江省電力有限公司浦江縣供電公司，浙江 金華 322200）

隨著防誤裝置/系統的普及應用，針對檢修作業安全的管控，國家電網公司出臺了相關的政策，以指導檢修作業期間的安全管控技術措施：設備檢修過程中進行過調試傳動操作的，檢修結束后應將檢修設備恢復至檢修許可時狀態移交給運維人員；現場有檢修調試等工作時，不得對相關間隔內設備進行遙控操作。針對電氣一次設備、運行倒閘操作，目前有較完善的安全技術措施。而檢修作業中的防誤措施則依賴運行人員的責任心和技術水平，主觀性較強，缺少技術措施進行剛性約束。

1 變電運行檢修作業中存在的安全隱患

1.1 閉鎖管理不全面，隔離手段不完善

無法防止誤向檢修區域輸送能量（現場解鎖鑰匙不具備唯一性），作業區域檢修人員的人身安全得不到保障。無法防止檢修期間檢修人員誤動、誤碰、誤入運行設備或間隔，存在較大安全隱患。

1.2 權限管理無保障，安措設備仍可動

在檢修工作期間，電氣設備的運行權限掌握在操作人員手里，尤其在多班組、多任務同時作業時，容易出現向檢修工作面誤送電的隱患。

1.3 檢修作業前后設備狀態比對低效

在檢修作業完成后，相關一次、二次設備的狀態比對往往依靠人工進行，人為的逐一核對不僅效率低而且準確率無法保障，存在比對慢、比對不準確的問題，降低了運行人員和檢修人員的工作效率。

1.4 檢修安措察看不直觀

在檢修作業完成前，現場安措布置后，在主控室無法直觀察看，只能憑借記憶回憶相關安措，檢修完成后，安措易漏拆。

基于以上安全隱患，開發出變電運檢狀態交接管控系統，從運檢作業的交接全流程管控的角度出發，提供全面的安措閉鎖手段、可靠的檢修設備傳動/試驗手段和設備狀態智能比對的技術措施，達成保障檢修期間人員、設備安全的目標。

2 變電檢修技術創新

2.1 檢修區域劃分及強制閉鎖

為達成保障檢修作業安全的目標，系統開創性地實現了檢修區域劃分及強制閉鎖。在變電站檢修作業開展前，對變電站內各設備按照歸屬進行區域劃分、閉鎖管理、權限管控，3個維度實現檢修作業及日常運維的設備閉鎖、開鎖智能管控。

在區域劃分上，首次提出了將設備屬性劃分為3個維度，分別為檢修設備、周屆設備和其他設備，以便針對性地進行閉鎖管理。根據工作票的任務內容，對現場設備進行風險識別。

區域劃分實現后，根據設備屬性不同，需要通過閉鎖管理方式，將處于危險區域的設備進行鎖定管理，以防止檢修作業期間，人員單方面變更安全措施，擅自擴大檢修范圍。根據變電站電氣一次、二次設備本身閉鎖管理的情況，結合隔離閉鎖的實際應用，將設備的閉鎖進行分類：未采取常閉鎖的電氣二次設備在檢修期間采用變電運檢狀態交接管控系統的臨時鎖具閉鎖管理；電氣二次設備的輔助設備（箱、屏、柜）、生產輔助設備及生活設施設備采用變電運檢狀態交接管控系統的智能鎖具實現常閉鎖管理；已具備常閉鎖的防誤設備（電氣一次設備）仍采用防誤鎖具閉鎖管理。

2.2 檢修設備狀態斷面保存及自動對比

針對在檢修作業完成后將設備狀態依靠人工比對的傳統方法，系統創新地引入了智能斷面保存與自動比對的新方法，大幅度地提高了比對的工作效率與精確度。實現了狀態比對表生成的電子化、信息化，狀態比對表中包含了相關的一次設備、二次設備等狀態信息，系統可以對檢修前、后設備狀況分別錄入，并自動對設備的狀況信息進行比對，當有設備狀況不一致時，系統進行提示報警。

2.3 二次設備狀態實時采集

為保障檢修前后設備狀態比對的實時性和全面性，系統將二次壓板和空開的狀態由離線升級為實時采集，通過安裝狀態采集傳感器的方式，創新性地將硬壓板投退狀態和空開分合狀態實時采集到系統后臺，以便在保存設備狀態斷面時，獲取全面的實時數據。

3 變電運行檢修作業防誤解決思路

3.1 工作原理

在變電站檢修過程的安全監控系統中，開關操作與現有的防誤系統相同，鎖與鎖可以隔離，既可以與開關操作同時進行，又可以分別模擬和生成獨立進行的開關操作序列。開關操作完成后，操作者和檢驗員共同確定檢測設備的邊界，從而產生隔離管理和控制功能，從而從安全區域中選擇檢測設備。檢測設備的邊界，從而產生檢測任務，然后通過檢測變壓器的主傳動，雙方完成檢測任務并執行絕緣管理和控制任務。在大修階段，大修的關鍵是由檢測人員負責，而檢測人員要控制大面積檢測設備的運行權限，還要對檢測設備防止誤開操作的大指令。檢查結束后，檢查人員返回主檢查現場，重新檢測主信息，遠程傳輸，釋放檢查設備與維修設備之間的控制權限，邊界操作人員應當按照操作開關的規定恢復設備的操作。

3.2 系統組成及特點

變電運檢狀態交接管控系統主要由系統主機、檢修管理主機、控制器、采集器、壓板空開傳感器、無線地線，檢修電腦鑰匙、檢修防誤鎖具等組成，系統結構如圖1所示。

圖1 系統組成

3.3 主要功能

系統可提供開票維護、檢票設備管理、大面積信息動態識別、檢票設備防誤校驗、檢票設備自動生成隔離面、限制執行力、強制關閉隔離面裝置、限制故障轉移、防止檢查設備故障、恢復檢查設備狀態等，可以實現安全檢查程序，有效地提高了檢測過程的效率、安全性和智能化。當微機系統引入防誤閉鎖測試方法時，對測試設備運行狀態的判斷不再依賴于原有的邏輯條件，而是通過判斷新的邏輯條件添加測試設備。設備的智能識別、維修工作面和操作區域的維護、設備的表面絕緣、自動著色。

（1）檢修任務開票。提供維護任務開票功能。可以點擊選擇符合維修條件的設備，在維修工單中增加（或刪除），生成維修設備測試（傳輸）解鎖操作任務。

（2）檢修安全區動態識別。檢修任務開票時，系統可通過拓撲功能分析設備的狀態，自動生成檢修安全區設備、檢修邊界設備，并通過拓撲著色實現可視化識別。

（3）檢修開票防誤校驗。檢修開票時，可根據檢修邏輯對加入檢修票的設備進行防誤判斷，只有安全區內的設備可以開票（既不能是運行設備也不能是隔離面設備），防止交叉作業誤動隔離面設備情況發生。

（4）檢修隔離面自動生成。檢修設備選定結束后，系統會根據選定的檢修設備自動生成檢修隔離面設備集合，生成的隔離面設備集合支持手工編輯修改。

（5）隔離面設備操作權約束與強制閉鎖。隔離面設備與檢修任務相關聯，通過檢修任務閉鎖該隔離面設備的開票操作，防止檢修作業未完成時操作隔離面設備，致使檢修設備帶電；對于共享隔離面設備，則需要隔離面內所有檢修任務全部完成，隔離面設備的操作權限才被釋放；同時采用防誤鎖具、隔離鎖具、輔控鎖具多種方式實現日常及檢修期間的閉鎖管理功能，如圖2所示。

圖2 二次設備的強制閉鎖措施

（6）檢修設備傳動強制防誤約束。在維護設備的測試（本地操作）過程中，通過維護鑰匙判斷是否允許設備解鎖測試。如果是，則通過保養鑰匙打開鎖。否則，禁止操作；如果維修設備是驅動的，通過上位機管理軟件判斷是否允許驅動。如果是，可以遠程驅動。否則，禁止操作。這不僅保證了維修試驗（變速器）運行的安全性，而且滿足了操作方便的要求。

（7）實現設備狀態比對表的電子化、信息化。實現狀態比對表生成的電子化、信息化，以減少人工制表的工作量，電子化的狀態比對表格式可根據需求自定義模板，狀態比對表可通過圖形方式生成，亦可調用歷史票、典型票。

（8）狀態比對信息自動獲取功能。狀態比對表內一次設備、壓板、空開、電流端子等設備可自動獲得，其中監控系統已采集的設備（開關、刀閘、接地刀閘等）狀態信息，可通過通信方式獲得；接地線、未進行設備狀態采集的一次設備，狀態信息可通過電腦鑰匙操作記錄回傳信息獲得；壓板、空開、電流端子等設備可安裝智能采集裝置，獲取設備的狀態信息。

（9）狀態比對表信息自動比對校核。系統可分別記錄維修前后的設備狀態，并自動比較設備狀態。系統自動記憶操作員移交給維護人員的設備狀態信息。維護完成后，系統將信息與維護人員返回的設備信息進行比較。當設備狀態不一致時，系統會報警。

（10）檢修設備解鎖記錄與統計。系統將記錄維護期間的設備運行記錄，并提供歷史數據查詢。可以根據一定的條件進行運行統計，如時間段、人員、維修設備等，以便于數據分析。

（11）二次設備狀態采集。系統實現了二次設備狀態的圖形顯示，可按變電站、保護室、盤柜分層顯示，與現場布置一致，并實時顯示開關、異常等狀態信息。

3.4 解決方案

為了解決上述問題，本文將業務流程與應用維護系統相結合，以微機防故障技術為基礎，結合拓撲防故障技術，完善了在設備維護過程中對設備的管理和控制，增加對二次電氣設備的閉鎖管理和控制功能，對設備的正確分離過程進行管理和控制，對設備的誤操作進行管理和控制。表面維護過程實現閉環維修管理，提高安全生產水平，提高維修效率，降低運行管理成本。

4 變電站繼電保護及自動裝置屏柜的檢修防誤裝置的應用

目前，在對變電站設施的保護中，一次裝置都能夠在保護前就采取技術措施以及通過技術手段實現有效隔離。但是，在二次設備，尤其是二次設備中的繼電保護與自動裝置盤柜之間的隔離措施并不健全。

4.1 變電站繼電保護及自動裝置屏柜的檢修防誤裝置

4.1.1 空氣開關防護鎖

空氣開關保護鎖，分為鎖體、鎖扣和掛鉤等，其特點在于：以上所述鎖鎖體為整體的絕緣塑料。鎖體由一體連接的左、右板和下板所構成。鎖體的左邊板、右邊板與中間底板形成鎖體固定槽。所述鎖體的左、右底板上均對稱設置圓形透氣孔，即鎖銷孔，按所述鎖扣的絕緣嵌塑件尺寸，分為底板、設置在底板上端的壓底板，以及設置在鎖體安裝槽內的鎖扣等，為與底板相同形件。鎖扣可通過基體后端與鎖體活動位置相連，與鎖體鎖孔相應的在鎖銷座上開的圓通孔用于鎖銷孔。該掛鉤系統還包含了結構相似的左掛鉤和右掛鉤。左鉤子通過其最后一端而固定在左鎖板體的前端，左鉤子的最前端彎曲在左上，右鉤子則固定在左鎖板的最前端。鎖體穿過了左鉤子的后端，右鉤子的前端則彎曲向右。

4.1.2 按鈕保護罩

按鈕保護蓋，包含了套筒部分、蓋體和閂鎖。所述插座為塑料件，所述插座為圓形整體，在所述插座的左側設有向上的突出部分，在所述插座的突出處設置用于接線的銷孔。蓋體為塑料件，蓋體由一體連接的主體件與連接件所構成，其中一體成型的主體件通常是向一側開口的空心圓柱體。蓋體由連接部上的活動銷孔和插座突出部分上的銷孔所配合，而活動銷由連接銷相連。鎖扣一般為塑料件，鎖扣由上下鎖銷片所構成。在下鎖銷片和上鎖銷片上設有用于鎖銷孔的圓通孔。鎖扣的左下鎖片與插座的最右端相連，上鎖扣的左右鎖片則與蓋體一體相連，而蓋體的連接部位則為蓋體的另一邊。

4.1.3 自卷式警示布

本實用新型變電站繼電保護及自動裝置屏柜的檢修防誤裝置還設計了一種自滾動的警示布，包括底座、轉臂、警示布和拉桿座體，包含了一體連接的頭座體和轉臂連接部分，在頭座體的最后端設置有強磁石，而與轉臂的連結部分則是左連結部和右連結部。旋轉軸連接部的最左連接部設置在基座的最左端，而旋轉軸連接部的最右連接部則設置在基座的最右前端。所述轉軸，分為圓柱形卷布軸、細長桿和圓柱形轉軸。卷布軸與轉軸上的固定連接后，與轉軸的軸線為同一直線。轉軸的轉軸二端可轉動，套內有2個與底座部分相連的轉軸套孔。警示布為PVC制造，警示布通過轉軸繞到布輪上，而牽引拉桿則為具有磁性的細長金屬片，牽引拉桿與警示布、掛鉤等緊密連接。它一般設置在拉桿的中間，而保護鎖則一般包括了鎖銷和鎖體。鎖銷與螺釘、鋼絲、環81-1等連接成一體。在鋼絲釘前端的連接處有3個圓形槽。它由扣體、彈簧圈和鋼球組成。扣體上設有以圓柱形為主的內腔。在扣體內腔中設置有彈簧、鋼球圈，彈簧、鋼球圈自上而下設置，鋼球圈上設置有兩個鋼球。

4.2 變電站繼電保護及自動裝置屏柜的檢修防誤裝置的特點

本實用新型柜子面板結構簡單、經濟實用、安裝方便、省時省力，能有效防止變電站繼電保護事故的發生。同一便攜式工具箱內各部件的顏色與便攜式工具箱的顏色相同，不同組便攜式工具箱的顏色不同于本實用新型的柜子面板，可以清楚、方便地區分不同的工作場所和物體，有效防止混淆。

4.3 檢修防誤裝置的驗收與實際應用

進一步增強跳閘矩陣邏輯壓板的管理水平，對變電站進行驗收時，屏柜的檢修防誤裝置需要保證邏輯壓板設定的可靠性、可用性、唯一性、準確性。屏柜的檢修防誤裝置實際應用需要結合廠家提供的邏輯壓板設計清單，對其中任意邏輯壓板基本功能展開測試；結合清單當中所列出的內容對任意邏輯壓板實際功能模擬運行測試；結合邏輯壓板實際測試結果，按照廠家說明并結合實際情況進一步完善邏輯壓板管理規程、壓板投退操作流程、設計相關表格，確保屏柜的檢修防誤裝置在實際使用過程中的有效性。

屏柜的檢修防誤裝置的線路保護出口需要確保所有的檢修壓板全部退出，若其中一塊壓板依然處于投入狀態，此時會因為智能裝置自我保護功能導致出口動作不會發生，進而屏柜的檢修防誤裝置失效。

5 結束語

在變電站檢修作業過程中，通過加強管理控制變電運行實現電力安全，有效降低了變電系統中可能的安全操作風險。在檢修作業中存在的隱患行為將會加大在變電工作中的危險性，所以必須認識產生隱患行為的主要原因，針對原因形成集體意識并采取相應措施，從而及時地發現和解決在變電工作中出現的危險操作隱患，以提高電力工程的變電工作質量、運轉效率。