地刀闭锁方法、系统及采用该系统的开关柜与流程

本发明涉及电力系统五防闭锁，是一种地刀闭锁方法、系统及采用该系统的开关柜。

背景技术：

1、在电力系统中，五防闭锁装置是防止电气误操作的重要安全措施，其核心功能包括防止误入带电间隔、防止带负荷拉合隔离开关、防止带电挂接地线、防止带接地线合闸以及防止误分合断路器。其中，接地刀闸（简称地刀）的合闸操作涉及将设备转为接地状态，其安全性直接关系到操作人员的人身安全和电网的稳定运行。然而，现有五防系统在接地刀闸的闭锁逻辑设计上，主要依赖本侧设备的状态信息进行判断，未能充分考虑上级电源侧的运行状态，存在严重的安全隐患。

2、在实际运行中，曾发生一起典型的35kv用户末端站转检修过程中的恶性误操作事件。该事故中，运维人员在执行进线间隔转检修操作时，未确认线路是否已停电，盲目合上进线间隔接地刀闸。由于此时上级配电站该出线间隔断路器虽已断开，但线路侧仍通过其他路径带电（如对侧变电站反送电或线路存在感应电），接地刀闸合闸瞬间造成相地直接短路，上级配电站过流一段保护动作跳闸，导致该配电站所供全部用户瞬间失压，造成大面积停电事故。事故调查发现，现有五防系统仅检测本侧断路器位置和本侧隔离刀闸位置，无法获知上级出线间隔断路器状态以及线路实际带电情况，因此无法有效闭锁地刀合闸操作。

3、现有技术中，虽然部分变电站配置了线路带电显示装置，但该信号通常仅用于提示操作人员现场是否有电，并未与五防闭锁系统实现联锁控制。操作人员只能依靠肉眼观察带电显示装置的指示来判断线路是否带电，这种依赖人工判断的方式存在主观性强、容易疏忽的问题，尤其在夜间或恶劣天气条件下，误判概率显著增加。此外，部分改进方案尝试引入单侧电流判据作为闭锁条件，但未考虑上级断路器位置信号的配合，且电流阈值设定偏高，易受电流互感器零漂影响而产生误判，闭锁可靠性仍显不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种地刀闭锁方法、系统及采用该系统的开关柜，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有五防闭锁系统在接地刀闸合闸操作时因仅依赖本侧状态而无法有效闭锁地刀合闸操作、存在严重安全隐患的技术问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种地刀闭锁方法，包括以下步骤：获取上级出线间隔断路器的分合闸状态信号；获取上级出线间隔线路侧的电流检测信号；获取本侧进线侧的电压检测信号和/或带电状态信号；根据分合闸状态信号、电流检测信号以及电压检测信号和/或带电状态信号进行逻辑判断；当且仅当上级出线间隔断路器处于分闸位置、线路侧的电流小于或等于预设阈值、且本侧进线侧无电压同时满足时，解除对地刀合闸操作的闭锁；否则，保持对地刀合闸操作的闭锁。

3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

4、上述预设阈值可包括二次电流值0.01a。

5、上述判断本侧进线侧是否有电压的具体方式可包括：采集本侧进线电压互感器的二次侧电压，当二次侧电压值低于预设电压阈值时判定为无电压；和/或，获取本侧带电显示装置输出的带电状态信号，当带电状态信号为无电信号时判定为无电压。

6、上述闭锁地刀合闸操作的方式可包括：将电气闭锁节点的常开节点串入地刀合闸回路；当判断结果为闭锁信号时，常开节点断开以切断合闸回路；当判断结果为允许信号时，常开节点闭合以导通合闸回路。

7、上述闭锁地刀合闸操作的方式还可包括：通过电磁锁的锁舌卡止地刀操作机构以阻止其动作，电磁锁由逻辑判断的结果驱动。

8、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种地刀闭锁系统，包括：信号采集单元，用于获取上级出线间隔断路器的分合闸状态信号、上级出线间隔线路侧的电流检测信号、以及本侧进线侧的电压检测信号或带电状态信号；逻辑判断单元，与信号采集单元连接，用于根据分合闸状态信号、电流检测信号以及电压检测信号或带电状态信号进行逻辑判断，当且仅当上级出线间隔断路器处于分闸位置、线路侧的电流小于或等于预设阈值、且本侧进线侧无电压时，输出允许合闸信号，否则输出闭锁信号；闭锁执行单元，与逻辑判断单元连接，用于在接收到闭锁信号时阻止地刀合闸操作，在接收到允许合闸信号时解除对地刀合闸操作的限制。

9、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

10、上述信号采集单元可包括电流信号采集子单元、电压信号采集子单元和带电状态信号接收子单元；电流信号采集子单元可用于采集上级出线间隔线路侧的二次侧电流值，电压信号采集子单元可用于采集本侧进线电压互感器的二次侧电压值，带电状态信号接收子单元可用于接收本侧带电显示装置输出的带电状态信号。

11、上述闭锁执行单元可包括电气闭锁子单元和机械电磁锁子单元；电气闭锁子单元可用于将其闭锁接点串入地刀合闸回路以切断合闸回路，机械电磁锁子单元可用于通过锁舌卡止地刀操作机构以阻止其动作。

12、本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种开关柜，包括：柜体；设置于柜体内的接地刀闸；以及上述的地刀闭锁系统，地刀闭锁系统的闭锁执行单元与接地刀闸的操作机构连接；闭锁执行单元在逻辑判断单元输出闭锁信号时阻止接地刀闸合闸，在输出允许合闸信号时允许接地刀闸合闸。

13、下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或/和改进：

14、上述接地刀闸的操作机构可包括操作手柄或操作轴；地刀闭锁系统的闭锁执行单元可设置于柜体上对应操作机构的位置；信号采集单元的信号输入端可与上级出线间隔的配电终端和/或本侧进线的电压监测终端连接。

15、本发明通过引入上级出线间隔断路器位置信号、上级出线间隔线路侧电流判据以及本侧进线侧电压判据三重条件，构建了完整的“上级+本侧”多维闭锁逻辑，只有当上级断路器确认分闸、线路确认无电流且本侧确认无电压时，才解除对地刀合闸的闭锁，任一条件不满足即保持闭锁，从源头避免了带电解地刀或带地刀合闸的风险，显著提升了电力系统操作安全性。采用0.01a的低电流阈值，有效消除了电流互感器零漂干扰，避免了因信号误触发导致的闭锁失效。针对现场有无电压互感器的不同情况，分别提供了电压互感器二次侧电压采集和带电显示装置信号采集两种适配方式，便于在不同电压等级和不同配置的变电站进行改造实施。通过电气闭锁节点串入合闸回路与机械电磁锁锁舌卡止操作机构相结合的双重冗余执行机构，两套闭锁机制独立并行运行，任一机制检测到条件不满足时均可独立阻止地刀合闸，即使其中一套因故障失效，另一套仍能发挥闭锁作用，大幅提高了闭锁系统的容错能力和可靠性。开关柜整机集成上述闭锁系统后，可实现从信号采集、逻辑判断到执行闭锁的全链条自动化控制，无需人工干预，消除了人为误判和误操作的可能。

1.一种地刀闭锁方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的地刀闭锁方法，其特征在于：预设阈值为二次电流值0.01a。

3.根据权利要求1所述的地刀闭锁方法，其特征在于：判断本侧进线侧是否有电压的具体方式为：采集本侧进线电压互感器的二次侧电压，当二次侧电压值低于预设电压阈值时判定为无电压；和/或，获取本侧带电显示装置输出的带电状态信号，当带电状态信号为无电信号时判定为无电压。

4.根据权利要求1或2或3所述的地刀闭锁方法，其特征在于：闭锁地刀合闸操作的方式为：将电气闭锁节点的常开节点串入地刀合闸回路；当判断结果为闭锁信号时，常开节点断开以切断合闸回路；当判断结果为允许信号时，常开节点闭合以导通合闸回路。

5.根据权利要求1或2或3所述的地刀闭锁方法，其特征在于：闭锁地刀合闸操作的方式为：通过电磁锁的锁舌卡止地刀操作机构以阻止其动作，电磁锁由逻辑判断的结果驱动。

6.一种地刀闭锁系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的地刀闭锁系统，其特征在于：信号采集单元包括电流信号采集子单元、电压信号采集子单元和带电状态信号接收子单元；电流信号采集子单元用于采集上级出线间隔线路侧的二次侧电流值，电压信号采集子单元用于采集本侧进线电压互感器的二次侧电压值，带电状态信号接收子单元用于接收本侧带电显示装置输出的带电状态信号。

8.根据权利要求6或7所述的地刀闭锁系统，其特征在于：闭锁执行单元包括电气闭锁子单元和机械电磁锁子单元；电气闭锁子单元用于将其闭锁接点串入地刀合闸回路以切断合闸回路，机械电磁锁子单元用于通过锁舌卡止地刀操作机构以阻止其动作。

9.一种开关柜，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9的开关柜，其特征在于：接地刀闸的操作机构为操作手柄或操作轴；地刀闭锁系统的闭锁执行单元设置于柜体上对应操作机构的位置；信号采集单元的信号输入端与上级出线间隔的配电终端和/或本侧进线的电压监测终端连接。