热电厂微机五防闭锁装置的应用技术研究

热电厂微机五防闭锁装置的应用技术研究

梁玉欣

（大唐黑龙江发电有限公司哈尔滨第一热电厂，黑龙江哈尔滨，150078）

摘要：近年来，随着科学技术在电力行业中的不断深入，变电站的自动化程度越来越高，但电气误操作也给变电站带来了一定的安全隐患。研究表明“五防”闭锁技术不仅能提高电力系统的安全性和稳定性，也保护了电力设备，提高电力系统的运行效率，可以有效地避免因各种误操作而造成的重大事故。本文以大唐哈一热电厂为例，分析了微机“五防”闭锁技术在变电站防误操作控制中的应用情况，并提出了优化升级方案。

关键词：热电厂；微机五防；闭锁装置；应用

0、引言

变电站作为热电厂核心组成部分，承担着变能量、控制、保护、安全、稳定、检修等众多任务，因此变电站的运行状态至关重要。“五防”闭锁技术能够避免电网误操作事故的发生，保障设备的安全运行和人员的安全。大唐哈一热电厂的五防闭锁系统于2010年投产，但随着时间的推移，与现场实际情况存在较大差距。因此，热电厂需针对其微机五防闭锁装置系统采取积极有效的升级改造措施，为其设备的正常运行和人员的生命财产安全提供强有力的保障。

1、五防闭锁装置的实用价值

对于五防闭锁装置而言，所谓的五防，其一，防止操作人员在操作过程中误关开关；其二，防止误入带电隔间；其三，防止带电线路意外接地；其四，防止地线闭合；其五，防止误断开关。智能微机五防闭锁装置系统可以利用自动化监测设备，对实时操作出现的误操作做出科学判断，并对其进行纠正，对电气设备的安全实施开放控制，以防止误操作的发生。目前，五防闭锁装置已被行业广泛应用，这种系统装置的应用能够确保变电站系统安全稳定的运行。微机五防闭锁装置的组成部分包括电脑钥匙装置、防误主机装置以及锁具装置。其中，微机防误闭锁系统最大的优势体现在结构上的稳定性和操作上的灵活性。防误闭锁系统的工作流程具有整体性，是由电脑钥匙装置、机械编码锁装置等设备共同完成。在实际操作中，系统一旦检测到相关信号点，其主机便会搜寻预先存储的相关程序规则，判断其设备操作的正确性。假如发现设备操作错误，系统将自动发出警告，直到调整到正确的操作为止。

2、微机五防系统的工作原理和装置结构

五防闭锁装置有五种不同类型，它们具有不同的工作原理、优点和缺点，相关信息详情见表1。

表1 五防闭锁装置类型

根据表中的数据，可以得出结论：机械闭锁只适用于那些需要在物理上隔离的设备，例如断路器和隔离开关，如果电气设备机械部位一样、或者所处平面不一样、又或者相距太远，机械闭锁是无法实施的。电气闭锁也有很多不足，例如频繁操作可能会影响继电器辅助触点的寿命，相比之下，微机五防闭锁装置具有许多优点，不仅可以在多种形式下使用，而且操作简单，仅需一把智能钥匙便可实现不同的操作需求。

对于微机五防闭锁装置系统而言，其工作原理如下图所示，整个模拟操作流程都是在监控主机的作用下完成的，由监控主机进行总控制，然后通过网络将工作流程传递给每一个工作站，工作站负责将接收到的工作流程进行转换，以操作票的形式传输给相对应的智能钥匙，最后由智能钥匙进行统一调配，对系统中的电气设备进行操作和调控，如图1所示。

图1 微机五防系统原理框图

3、微机五防闭锁装置的不足

尽管微机五防闭锁装置技术相对于以往采用的装置在技术层面上有了明显的改善，但在实际运行中仍存在诸多不足之处，有待进一步的改进和优化。如微机防误闭锁系统无法精准判断操作行为，时常会将操作者的模拟操作误判为正常操作。其次在变电站运行过程中，存在多个设备同时执行多项任务的情况，无法同时传送和执行多项并行任务。除此以外，在发布任务的时候，信息传递只能依靠信号进行传递，无法采取统一集中的方式进行模拟。

4、微机五防闭锁装置在热电厂的应用

大唐哈一热电厂的五防闭锁系统于2010年投入使用，经过多年的技术改进和建设，我们发现该系统与实际情况存在较大的差距。因此，我们决定对五防闭锁系统进行升级改造，以适应现场的需求。我们的供应商将负责按需完成供货、安装、调试等工作，本次改造主要是将集控室模拟屏升级为全彩LED显示屏，拆除原有模拟屏并新增一面全彩LED显示屏；对原有的系统进行改造，将蓄热变、10kV厂用Ⅰ段、10kV厂用Ⅱ段、燃气炉6KV厂用电、调峰炉6KV厂用电、脱硫废水变等系统一同纳入微机五防系统，并采用微机型防误实现整体的五防工作，同时将整体五防系统情况显示在新增的全彩LED显示屏中，并实现远程监护、在线闭锁等防措措施。

4.1主要部件功能

五防显示屏技术是一种集成了LED显示屏、LED开关电源、LED接收卡、LED视频处理器、LED控制柜、LED支架、KVM电脑切换器和设备机柜设备等多种设备的技术，不仅可以对模拟操作做出科学的逻辑判断，还可以对模拟结果进行倒闸操作。其中，工控主机是核心部件，负责管理并连接整个运行程序，利用开关装置、灯开关装置和键盘装置等设备的共同作用，实现模拟预演、相关设备操作、整个系统维护以及突发事故处理等工作。通讯适配器是工控主机的重要部件，能够连接外部的通讯设备，如监控系统、RTU设备等。工控主机还包括灯开关控制器设备和安全日计数器设备，二者作为工控主机重要的从站设备，主要用于显示变电站一次设备的运行状态和安全运行天数等信息。电脑钥匙用于接收操作票并进行解锁操作，电子编码锁和机械编码锁则用于对断路器、隔离开关和接地刀闸等进行闭锁。

4.2 系统操作

系统在操作过程中，如果综合操作屏所处状态和所控制的现场设备位置保持一致，且系统表示需要“反馈”或者“任务需要回传”的时候，可利用模拟按钮进行模式切换，将其转换为模拟运行状态。如果按下“操作”命令后，发现操作灯转为红色，而此时其他控制开关却处于灭灯状态，则意味着预演结束，此时系统也会转为操作运行模式。与此同时，模拟预演结束后，系统也会对设备灯进行恢复，使其恢复成预演前的状态，进而使模拟屏同现场设备能够同步，保持一致。其中，电脑钥匙的主要任务便是接收倒闸操作票，并将其传输至现场设备进行倒闸操作。如果后续操作需要手动控制设备，那么手操设备的操作票也需要传输至电脑钥匙进行操作。

4.3 微机开操作票

随着计算机监控系统在热电厂的广泛应用，利用微机系统开操作票也受到广泛的关注。相较于传统模式的手工填写操作票，通过微机系统开操作票要更加快捷、更加准确、更加规范，而且票面也更加整洁，更方便操作人员进行统计和查询。然而，在使用微机开操作票系统时，需要严格遵守相关规定，包括接受操作任务前对微机生成的操作票进行确认、监护人校核、班长审定并各自签名等步骤。对于微机生成的操作票，相关操作人、主要监护人以及值班长需要对其正确性负责，一旦发现内容有误，需重新修改。此外，运行人员还要具备手工开票的能力，以防系统发生故障时采取手工开操作票的方式来保证所有步骤安全稳定运行。 

4.4使用微机综合操作系统，需要注意以下问题： 

为了应对紧急情况下迅速解锁的情况，该套系统也配备了相应的开关闭锁控制器装置、电子编码锁装置以及机械编码锁装置。通常情况下，很少用到解锁钥匙，只有出现紧急情况或者发生闭锁故障的时候才会使用解锁钥匙。这样可以确保在需要快速可靠地解除闭锁时，能够及时采取有效的措施。此外，当电脑钥匙无法进行解锁操作时，只要经过相关领导的允许，电脑钥匙便会出现“跳步”操作，对系统进行强制解锁，以确保后续的正常操作。

4.5 实时在线式防误功能

（1）实时五防全在线功能。1）操作过程实时跟踪：对操作过程进行实时追踪，通过无线电脑钥匙会将接收到的所有操作数据都实时上传给防误主机，接收到实时遥信和实时遥测以后，防误主机会针对所有设备采取实时对位操作，并将操作情况显示于主屏幕上，使监控人员可以直观、清晰的监视整个操作过程，最终实现实时监控的目的。2）移动操作终端:传统的离线式防误系统需要操作人员来回走动，从设备区到主控室进行手动操作或遥控操作。为了提高操作效率和安全性，可以使用电脑钥匙与防误系统进行无线连接，通过遥控操作直接向防误主机发送命令。在监控操作完成后，设备变位信息将通过防误系统发送到电脑钥匙，电脑钥匙将自动执行下一步操作任务，无需人工干预。3）多任务并行操作:防误主机可以同时处理多个操作任务，并确保满足五防原则。防误主机具有实时追踪功能，对于设备任务执行情况可以进行实时跟踪和实时反馈。4）对异常情况具备远程处理功能:微机五防主机在开展工作的时候，可以及时捕捉到现场设备产生的误动或者运行方式的变化。在此基础上，五防系统将进一步进行操作判断，并依据判断结果分析是否应该终止操作，将最终指令传给电脑钥匙，如此一来，可以有效避免因误操作而带来的巨大损失。（2）危险风控点实时预测。工作人员在实施倒闸操作的实施一旦因失误而导致误操作时，系统会立刻亮起报警灯光，同时会发出语音报警，对操作者进行提示。此外，系统还具备自动记录功能，能够记录当时倒闸操作的整个过程，并将其固化存档，存档后无法修改，方便后期查找分析。（3）人性化监控。操作人员实时监控操作时，主机界面的设计更加人性化，可以对整个操作过程进行实时追踪，还会推送设备相关信息，并在屏幕上显示出设备位置的实时变化状态以及任务的具体执行情况，以便工作人员能够更加清晰的实时掌控设备运行情况，确保整个系统的顺利运行。

4.6 效果检测

对热电厂而言，特别是在繁忙的春季检修期间，倒闸操作任务量大且工作繁杂。工作人员需要在固定的时间内完成大量的操作票，才能进行设备的模拟演示，以确保操作的标准化和准确性。为了解决这个问题，大唐哈一热电厂开始优化微机五防闭锁装置，减轻操作人员的工作量，缩短操作时间，工作效率得到明显提升。更重要的是，它还锻炼了现场操作人员的实操能力与应变能力。可以通使用标准操作票进行模拟操作演示预演，以此有效避免遗漏和错误，也可以从根源上规避违规操作，确保操作的安全性和稳定性。

5、结语

综上所述，优化热电厂采用微机五防闭锁装置应用技术，有效促进了电网的安全运行，提升了设备效率。目前微机五防闭锁技术在热电厂应用十分广泛，也得到了较大的发展。基于此，本文设计了微机五防技术的优化方案，并对方案进行了对比分析，对其中的潜在问题进行了讨论与解决。希望这些研究工作对今后的研究提供一定的参考，并推动闭锁装置技术的普及和推广。

参考文献：

[1]陈建洪.变电站微机防误的可视化系统设计与实现[J].现代科学仪器,2020(3):221-222.

[2]李荣坤.微机防误闭锁装置的使用及发展[J].中国科技纵横,2017(5):85-86.

[3]陈雷.智能变电站微机五防闭锁装置优化方案研究[J].通讯世界,2016(6):63-66.

作者简介：

梁玉欣（1982年12月24日），男，黑龙江哈尔滨人，汉族，本科毕业，高级工程师， 现从事电厂电气设备维护。