智能變電站中五防的設計與實現

摘要：與常規變電站所不同的是，智能變電站強調了設備、標準化平臺等功能，其重要特征在于集成一體化、信息標準化和協同互動化發展。五防系統是智能化變電站系統的重要組成部分，是防止電氣誤操作的必備手段。本文將結合智能化變電站的功能和特征，就智能變電站中五防的設計與實現進行簡要介紹，與大家共同探討交流，推動智能變電站技術的進一步成熟、完善。

一、引言

智能變電站是指采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，五防系統在智能化變電站中占據著重要角色，對其順利實現有著至關重要的影響。隨著科學技術的不斷發展，IEC61850規約在自動化變電站中的成功應用，智能化變電站技術的網絡化特征進一步完善，五防閉鎖的設計和實現有了新的變化。

二、智能變電站中五防的設計

（1）五防的概念

五防指的是防止帶負荷分合刀閘、防止誤入帶電隔離區間、防止誤分合斷路器、防止帶電掛接地線、防止帶地線合刀閘等五項防止電氣誤操作。

（2）智能化變電站對五防的要求

隨著相關專業和技術的發展，一體化五防在智能化變電站中的應用成為趨勢，它根據減少設備重復配置原則，通過變電站自動化系統的邏輯閉鎖軟件實現傘站的防誤操作閉鎖功能。從安全性、可靠性、經濟性方面考慮，2009年國家電網公司明確提出防誤操作等系統層的各項功能，應該高度集成一體化。隨后提出三種方案規了范智能化變電站設計，加強了變電站的防誤操作閉鎖功能。

（3）智能化變電站中一體化五防的特點

實現操作票及防誤閉鎖功能是智能化變電站的顯著特點，是通過采用監控系統中五防與監控系統一體化集成來實現。監控五防一體化系統配置具備以下特點：

作為監控系統的一個靈活的節點，五防工作站根據現場情況進行選擇，不管是兼作操作員站或者是獨立配置，都可以做到。而五防系統無縫融入到監控系統中，全圖形化界面，形成監控功能的一個組件，大大方便了操作人員，即使不同時熟悉兩套軟件界面，用戶都可以輕松操作，達到自如的運行，減輕了工作負擔。

從監控的實時庫中讀取五防數據也非常的簡單快捷，傳統微機都需要采用通信方式，通過五防的中間環節，從而加大了提取難度。與以往不同，現在的提取方式更注重五防系統的運行性能和可靠性，在五防采集數據源的實時性和可靠性方面有所提高。這是監控系統與五防主機共享一套實時庫，實現操作票功能、防誤閉鎖功能的具體體現。

為減少現場調試和維護的工作量，避免因為進行二次建模帶來的麻煩，五防的圖形系統和數據庫與監控系統達成完全統一。同時，五防系統支持UNIX，WindowS／Li刪x不同的操作系統，在跨平臺靈活配置方面有得天獨厚的優勢。

總體上來說，五防系統的功能特點在于，與自動化系統融為一體，共用數據庫和圖形界面，自動化系統具有五防系統所有的功能，可以配置電腦五防鎖具等等。

三、智能變電站中五防的實現方式

電氣設備的不斷更新、新技術的日漸發展，讓五防系統的實現成為可能，通過國內有關研制單位的不斷探索，初步形成的具體方式包括以下幾種：

（1）電氣防誤閉鎖

電氣防誤閉鎖回路主要通過相關設備的輔助觸點聯接來實現閉鎖，是一種現場電氣聯鎖技術。作為電氣閉鎖最基本的形式，其顯著特點是閉鎖可靠。但這種接線方式較為復雜，需要接入大量的二次電纜，運行維護也較為困難。完整的“五防”不僅要能防止開關、隔刀和地刀的誤操作，而且對誤入帶電隔離等操作也要能有效防止，而電氣防誤閉鎖回路并沒有做到這一點。

經過不斷完善和總結，電氣閉鎖回路逐漸形成電力系統發展過程中一套行之有效的防誤閉鎖方法，實現起來方便、可靠，但是回路復雜，間隔多的大站實現起來耗費大量電纜，且在運行中存在刀閘輔助觸點不可靠、戶外電磁鎖機構易損壞等問題。

（2）機械防誤閉鎖

機械防誤閉鎖裝置應用于戶內變電站中。一般情況下，廠家把機械防誤閉鎖裝置設計在柜殼生產完成之時，以機械機構的有機聯系來實現聯動操作，讓相關操作部位之間得以順利銜接操作，這個方式方便快捷，得到廣泛的采用，這是機械閉鎖結構不斷簡單化的一個趨勢。

機械防誤閉鎖完成閉鎖的動作可靠，需要每項功能靠機械機構來傳動，以達到閉鎖要求裝置，就算沒有付諸操作，正反向閉鎖都能成立。該設備優點諸多，能夠防塵、防污染，在污染嚴重的環境安裝也行得通，但它也是有缺點的，比如說無房裝置靠機械機構傳動。在操作過程中由于聯動的環節多，增加了機構卡死故障現象的發生。同時，應用范圍的局限性也是一個方面，不可避免的是它只能在開關柜中有動作聯系，在能夠用機械閉鎖的地方和戶外隔離開關與接地刀操作機構同處安裝時，這個設備才能使用。

（3）程序鎖

受距離限制，很多操作設備都不適用于戶外配電裝置，難以實現資源的最大優化配置。五防中的程序鎖是按照相關操作部位的先后順序，通過鑰匙實現傳遞，它突破了距離的限制，在戶外配電裝置上有很大的優勢，將戶內間隔式配電裝置以及開關柜雙柜和開關柜與柜外配電設備間的閉鎖聯系起來。

程序鎖在使用的時候必須從頭開始，中間不能間斷，這一最大的優點同時也存在缺陷，如果沒有第一把鎖的話，在活操作過程中某個操作部位就不能實施程序操作。比如在按鈕上，程序鎖就失去了作用而不能使用。

（4）傳統的微機五防系統

微機五防系統的作用在于高壓開關設備防止電氣誤操作方面，是計算機及網絡通信技術應用于變電站自動化的結果。微機防誤閉鎖裝置閉鎖的設備有四類：開關、刀閘、地線（地線刀閘）、遮攔網門（開關柜門）。這些設備必須有軟件編寫操作閉鎖規則，才能通過電編碼鎖和機械編碼鎖實現閉鎖。

（5）一體化的微機五防系統

一體化的微機五防系統把變電站實時監控、故障信息系統子站、工程師站五防一體化以及變電站日常管理融為一體，是一體化設計理念的具體體現。其中幾個子系統在設計為邏輯上相互獨立，同時可以共用數據庫和圖形界面，這樣的操作功能靈活性在于，既滿足了信息共享的要求，又可以按照不同需求單獨配置。

四、五防在智能化變電站中的應用

基于IEC61850標準，智能化變電站將智能化一次設備和網絡化二次設備有機結合，分層構建了過程層、間隔層、站控層三層結構體系，以智能化的光纖通信網絡代替繁雜的二次電纜，最終實現智能設備間信息共享和互操作。

智能化變電站在結構上實行大幅度的簡化，在運行管理自動化水平上都有所提高，運行維護得到了改善與發展，這都是常規變電站復雜的二次電纜所無法比擬的。優化操作環境，簡化操作步驟，智能化一鍵式操作使變電站倒閘操作更加安全快捷，它以間隔層設備為主體，有效避免了誤操作。

五、間隔層五防對智能化變電站影響

通過GOOSE機制，智能化變電站的間隔層設備和過程層設備之間、間隔層與間隔層設備之間，實現了設備之間開關量的采集和控制，由此產生的新情況在于，過程層智能終端下放、傳統的硬接點開入取消等。這是五防一體化的系統操作模式及防誤閉鎖所面臨的新的挑戰，面對新的要求，它需要運行人員改變操作習慣，不斷熟練掌握操作技能。

由于自身的顯著優勢，IEC61850的智能化變電站技術受到國家的大力推廣，隨著智能化變電站建設的不斷擴大，智能化技術得到進一步完善，一體化五防和網絡化五防在智能化變電站中的應用會越來越廣泛。

參考文獻：

[1] 李一泉，微機型防止電氣誤操作裝置一通用技術條件[s]．DL／T687—1999

[2] 顧擁軍，皮衛華，楊乘勝，等．變電站防誤閉鎖應用分析[J]．繼電器，2005。33(2)：66—70．

[3] 陳志軍，李劍剛，高宏偉．500kV綜合自動化變電站的防誤閉鎖應用[J]．繼電器，2006，34(18)：69—71．