對變電站“五防”實現方法的思考

摘要：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設備，均應裝設防誤裝置和相應的防誤電氣閉鎖回路，整個實際操作過程均在“五防”主機、電腦鑰匙和編碼鎖的嚴格閉鎖下，強制操作人員按照所開出的經過校驗合格的操作票進行，從而能夠達到軟、硬件全方位的防誤操作閉鎖。

關鍵詞：五防 上位機 編碼鎖 二次閉鎖回路 “五防”閉鎖規則庫

一、微機網絡電氣“五防”系統

現場應用表明，盡管各類“五防”閉鎖系統在防止誤操作方面起到了重要作用，但截至目前為止，各類“五防”閉鎖系統尚存在重大缺陷，未能達到電力系統對“五防”閉鎖系統的要求。隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，產生了一種新的計算機網絡“五防”閉鎖系統，較好地滿足了電力系統的需要。

1.系統構成

計算機網絡“五防”閉鎖系統由模擬操作與控制計算機(下文簡稱上位機)、IC卡及其讀寫器、現場控制器、地線管理器、各類鎖具、狀態傳感器、地線樁、地線頭、網絡通訊控制卡等硬件及“五防”閉鎖控制軟件組成。

2.系統工作原理

計算機網絡“五防”閉鎖系統在網絡控制技術支撐下，涵蓋了內嵌“五防”閉鎖邏輯的計算機模擬操作；IC卡身份限制；現場設備狀態實時傳入閉鎖系統，保證設備分合位置與閉鎖系統一致；多操作任務并行和嚴格的地線管理與閉鎖功能。

現場操作的每一步均依據模擬操作順序在上位機的控制下完成，從而嚴格執行了“帶負荷拉合刀閘”、“誤拉合開關”、“帶地刀合閘”、“帶電合地刀”。每一個地線頭均進行了惟一編號，在地樁上設置了地線號識別裝置與鎖具，在地線放置處設置了地線管理器，確保了“防止帶電掛地線”和“防止帶地線合閘”。同時將網門作為獨立設備設置了程序鎖，納入到防誤閉鎖控制系統中，有效防止了“誤入帶電間隔”。

3.計算機防誤的操作流程

“五防”主機上電后，先要接收廠站自動化系統發送過來的實遙信，然后讀取電腦鑰匙采集的虛遙信，與主機的屏幕顯示圖形對位。上電對位工作正確完成，才可進行模擬預演，否則，“五防”主機將提醒操作人員此時的操作是危險的。以后，主機會不斷通過與廠站自動化系統進行通信，得到廠站內的實際信息。

“五防”操作閉鎖過程分為操作預演和實際閉鎖操作兩步：一是操作預演，生成操作票。計算機系統事先將系統參數、元件操作規則、電氣防誤操作接線圖(簡稱“五防”圖)存入“五防”主機中。當操作人員在“五防”圖上進行模擬操作時，系統會根據當前實際運行狀態檢驗其模擬操作是否符合規則。若操作違背了規則，系統將推出對話框，提示正確的操作步驟及相關的操作元件名稱和編號；若符合規則，系統將確認其操作，直至結束。基于引入的操作規則和實時信息，使不滿足“五防”要求的操作項不能在操作票中出現。模擬操作完結后，可以按照規定的格式打印出操作票。二是實際閉鎖操作。實際操作包括上機遙控操作、手動操作和提示性操作三類。第一上機遙控操作：在“五防”主機上發送遙控操作命令，通過廠站自動化系統的執行機構輸出執行。另外一種更常用的方式是在自動化系統上進行操作，把控制命令傳給“五防”主機，得到確認后再執行輸出。預演后，“五防”主機通過串行口將已校驗過的合格操作票傳送給電腦鑰匙，全部實際的操作將被強制嚴格按照預演生成的操作票步驟進行。

現場操作時，需用電腦鑰匙去開編碼鎖，只有當編碼鎖與電腦鑰匙中的執行票對應的鎖號與鎖類型完全一致時，才能開鎖，并進行操作。電腦鑰匙具有狀態檢測功能，只有當真正進行了對應操作，鑰匙才確認此項操作完畢，可以進行下一項操作。這樣就將操作票與現場實際操作一一對應起來，杜絕了誤走間隔、空操作事故的發生，保證現場操作的正確性。操作人員在操作到應該上機操作或現場操作完畢時，須將電腦鑰匙插回到通信充電控制器上。“五防”主機根據電腦鑰匙上送的操作步數，參照所開的操作票，從自動化系統或電腦鑰匙得到所操作設備的實際狀態，并進行系統狀態更新。同時判斷操作票是否已執行到上機操作，若是，遙控執行操作票所對應設備的遙控操作(選錯對象將禁止遙控)。遙控操作完畢且實時遙信狀態返回正確后，才可進行下一步操作。在遙控之后還需電腦鑰匙進行現場開鎖時，“五防”主機將當前操作步驟傳給電腦鑰匙，進行電腦鑰匙的操作。如此反復，直到整個操作結束。操作過程參見圖1。

可以看出，整個實際操作過程均在“五防”主機、電腦鑰匙和編碼鎖的嚴格閉鎖下，強制操作人員按照所開出的經過校驗合格的操作票進行，從而能夠達到軟、硬件全方位的防誤操作閉鎖。

二、分散式“五防”的發展

近年來，隨著計算機防誤技術的應用和發展，計算機“五防”廣泛運用于新建變電站和電廠。同時，許多老站也在進行計算機“五防”系統的加裝或改造。隨著計算機、網絡和通信技術的進步，“五防”的分散實現成為可能。許多線路測控單元提供了強大的邏輯處理能力，可以設置各種邏輯來實現邏輯閉鎖功能，把各條線路的操作“五防”分散給了相應的測控單元，這樣能夠完全實現全站的“五防”功能，同時改進和避免了計算機防誤裝置的不足。

由于沒有專用的五防機，避免了由于計算機死機造成的防誤解鎖或正常操作可能無法進行的問題。只要測控裝置運行正常，其相關的防誤邏輯就能正常工作。

解決了遠方調度或集控站的操作問題。不論操作時來自當地自動化系統、手動操作或是遠方調度、集控站，均需通過二次電氣操作回路，把防誤邏輯節點串入操作回路，就可實現對所有的控制操作進行邏輯運算。當防誤條件滿足可以進行操作時，邏輯節點閉合，進行相應操作；否則二次電氣回路不通，無法進行任何操作。

對于需要手動操作的設備，如接地開關、網門等，需要加裝電子鎖。電子鎖的任務是鎖住接地開關、網門等手動操作機構，在控制電源回路中串人防誤輸出節點，當防誤條件滿足可以進行操作時，邏輯節點閉合，電子鎖加電，可以打開鎖具進行操作；當防誤條件不滿足時，邏輯節點打開，電子鎖失電，不能打開鎖具進行操作。這樣就可實現防誤操作。這種方法的示意見圖2。由于所有的信號都可由測控單元采集獲得(包括斷路器、隔離開關、接地開關的狀態信號)，解決了“走空程”的問題。這種方式減少了操作環節，省略了五防主機、電腦鑰匙、編碼鎖具等裝置，減小設備損壞的概率，減少了備品備件，節省了投資，提高了可靠性。隨著IEC61850系列規約的推出和推廣，這種方式將會得到更多的應用。

（作者單位：南陽電力技工學校）