基于DCS系统的厂用电设备防误配置策略

王帅雯

摘 要：本文针对厂用电系统中无机械防误闭锁或闭锁不完善的断路器变压器组，详细阐述了采用DCS控制系统的微机防误闭锁方案。方案对原机械闭锁装置不进行大的改动，采用原断路器上传至DCS控制系统的DI开关量，通过DCS控制系统进行逻辑编程判断，输出对应的解锁指令至就地电磁锁，从而实现防误操作的微机控制。本方案完善了断路器变压器组的五防闭锁配置，同时又实现了远程监控，便于控制室人员对现场操作情况的掌握和了解。方案采用现有的设施和电缆，仅增加少量的附件，项目投资少，实施便捷，同时也可作为机械闭锁的冗余，进一步提高设备防误操作闭锁能力。

关键词：微机闭锁；五防闭锁；DCS系统；电磁锁

1.引言

防止电气误操作事故是国家能源局印发的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》的重要项目。防止电气误操作事故除规范管理制度和标准化作业流程等管理性防范措施外，设备采用防误闭锁装置是极为重要的举措。目前电厂或变电站在高压、超高压电压等级（110KV及以上电压等级）均设置了五防闭锁系统来实现防误闭锁，而在配电电压等级（35KV以下电压等级）的系统往往是依托设备自身的五防闭锁机构来实现防误闭锁功能。部分国产老配电系统设备在防误闭锁方面存在缺失或不完善，即使部分新设备由于使用的不规范或设备自身设计、质量等原因，防误闭锁装置存在失效，这就给现场操作人员埋下极大的安全隐患。纵观历年典型电气误操作事故，配电电压等级是事故发生的高发区，而设备的机械防误装置失效使设备失去了最后一道关口，给安全生产带来极大的不安全因素。

本文针对无五防闭锁装置或仅有简单的机械闭锁装置的配电电压系统设备，提出在现有设备基础上进行简单的外部改造，利用DCS系统实现微机与电气联合作用的闭锁装置，从而实现设备的五防闭锁。对配有机械五防闭锁装置设备而言，也是一种冗余配置。而对于电气闭锁方案，微机闭锁具有远程监视的功能，使控制室人员能够及时掌握和了解现场操作情况。本文以某电厂6KV厂用配电系统1台6KV/380V变压器，及变压器高低压侧2台断路器为例进行详细阐述，通过DCS系统与电气回路共同实现五防闭锁。

2.6KV厂用电系统

2.1概况

某电厂厂用配电系统采用6KV配电设备，在同一房间内布置了两台同型号、同厂家的6KV/380V变压器。6KV真空断路器只有自带的、功能简单的机械防误闭锁装置，也因年久存在部分防误闭锁的功能失效。若要在原有开关柜修复或进一步完善机械闭锁功能，存在加工生产困难，尤其是目前已经停产的开关柜型。

变压器为老式变压器，盘门只有机械锁，目前仅采用普通钥匙来进行关闭。变压器进线6KV真空断路器与变压器之间无五防闭锁设施，出线380V框架断路器与上级之间也无电气联锁装置。

2.2存在的安全隐患分析

6KV断路器一般配置有防误闭锁装置，如合闸状态不能对手车进行移位，断路器在工作位置不能打开电缆室盘门等；但部分老开关柜柜型存在防误闭锁不完善或防误机构不可靠，有较大安全隐患，如断路器合闸状态能由检修位推至工作位，工作位合闸状态可以拉出断路器，而在设备运行过程中，验证机械闭锁装置是否正常有较大难度，无法及时发现隐患。

变压器由于未设置带电闭锁盘门电磁锁，使变压器在运行中也能打开柜门，一旦操作人员走错间隔，误开带电运行的变压器柜门，将给操作人员人身带来极大安全风险，造成严重后果。

3.五防配置策略

五防闭锁一般采用的是机械闭锁、程序锁、电气闭锁及电磁锁、微机闭锁等主要型式。而实际应用中，往往是几种闭锁型式的组合，对于高压、超高压系统除了设备的机械闭锁，大多还有微机闭锁装置，对机械闭锁装置起到冗余和补充的作用。

电厂的控制系统大多采用了DCS控制系统，配电设备的模拟量或开关量信息均已送DCS控制系统，作为状态显示和热工逻辑控制用，如断路器分、合闸状态，断路器手车位置状态等。因此采取基于DCS系统的微机五防闭锁策略，可利用现有的设备信息、电缆等设施，仅需增设少量附件即可实现微机防误闭锁功能，项目具有投入小，实施简洁等优势。采用微机防误闭锁与电气防误闭锁的不同在于，微机防误具有远方监控的功能，起到远程监护的作用，通过DI点变位信息的就能远程实时掌握操作情况，并且DCS能够对历史信息进行保存，有利于操作后的进一步分析；而电气防误全部在就地开关柜内实现，缺少了远程监护环节。

3.1断路器防误硬件配置

开关柜本体，增设4个电磁锁，分别对断路器舱室摇柄操作孔、断路器舱室门操作把手、接地刀闸操作孔、电缆舱室门操作把手起闭锁作用。使电磁锁在未解锁时，不能进行相应的操作。电磁锁带电才能解锁，也就避免出现控制电源丢失后，失去防误闭锁功能。详细功能见表1。

为实现微机闭锁功能，还将使用开关柜DI点进行逻辑组合形成判据。主要类型见表2。

3.2断路器防误逻辑

针对6KV手车式断路器，配置了如下几种防误闭锁方案，实现各种状态下的防误闭锁功能：

（1）断路器合闸状态时，不能对手车进行摇进或摇出操作，仅当断路器在分闸状态且二次插把插入时才能进行操作；采用断路器舱室摇柄操作孔电磁锁锁住手车摇柄插孔，电磁锁未解锁时，手车摇柄无法插入插孔，防止人员进行手车操作。

（2）只有当手车在试验位置时，才能打开断路器舱室或电缆侧舱室进行操作；

（3）只有当手车在试验位置时，才能进行接地刀闸的操作；

（4）只有接地刀闸合闸时，才能打开电缆室门；

（5）电磁锁为带电解锁，仅当控制电源正常且回路完好时才能解锁进行操作；

3.3变压器防误硬件配置

变压器柜门设1个带电解锁的电磁锁，对变压器柜门实现锁住功能，防止未解锁时打开柜门。详细功能见表3。

3.3变压器防误逻辑

针对变压器柜门，配置如下防误闭锁措施，避免在未作好隔离措施时打开变压器柜门，仅当以下条件全满足时，方可解锁打开柜门：

（1）对应的高压侧断路器在试验或检修位置；

（2）高压侧断路器接地刀闸已合闸；

（3）变压器带电显示装置指示不带电；

（4）对应低压侧断路器在分闸状态，且在非工作位置；

4.结论

采用DCS控制系统来实现断路器变压器组的五防闭锁方案，在完善设备五防闭锁功能的同时，又实现控制室对现场操作情况的掌握和了解。方案利用现有的设施和电缆，仅增加少量的附件，项目投资少，实施便捷，也可作为机械闭锁的冗余，提高了设备防误操作闭锁能力。

參考文献

[1] 国家能源局.防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义.北京：中国电力出版社出版，2014.

[2] 国家能源局.DL/T5136-2012火力发电厂、变压站二次接线设计技术规程.北京：中国计划出版社，2012.