常規五防技術淺析

哈爾濱電氣集團阿城繼電器有限責任公司 馮玉紅

1.引言

自1980年開始，倡導五防技術措施以來，在國內防誤閉鎖領域先后出現了機械閉鎖、機械程序閉鎖、電氣閉鎖、微機五防、一體化五防、在線式五防等技術。這些閉鎖方式在電力系統防止誤操作工作中發揮了積極作用。

2.常規五防技術

2.1 機械閉鎖

機械閉鎖是在開關柜或戶外閘刀的操作部位之間用互相制約和聯動的機械機構來達到先后動作的閉鎖要求。機械閉鎖在操作過程中無需使用鑰匙等輔助操作，可以實現隨操作順序的正確進行，自動地步步解鎖。在發生誤操作時，可以實現自動閉鎖，阻止誤操作的進行。機械閉鎖可以實現正向和反向的閉鎖要求，具有閉鎖直觀，不易損壞，檢修工作量小，操作方便等優點。

然而機械閉鎖只能在開關柜內部及戶外閘刀等的機械動作相關部位之間應用，與電器元件動作間的聯系用機械閉鎖無法實現。對兩柜之間或開關柜與柜外配電設備之間及戶外閘刀與開關（其他閘刀）之間的閉鎖要求也鞭長莫及。所以在開關柜及戶外閘刀上，只能以機械閉鎖為主，還需輔以其他閉鎖方法，方能達到全部五防要求。

2.2 機械程序閉鎖

機械程序閉鎖(或稱程序鎖)是用鑰匙隨操作程序傳遞或置換而達到先后開鎖操作的要求。其最大優點是鑰匙傳遞不受距離的限制，所以應用范圍較廣。程序鎖在操作過程中有鑰匙的傳遞和鑰匙數量變化的輔助動作，符合操作票中限定開鎖條件的操作順序的要求，與操作票中規定的行走路線完全一致，所以也容易為操作人員所接受。

程序鎖在使用中所暴露的問題是：①某些程序鎖功能簡單，只能在較簡單的接線方式下采用，由于不具備橫向閉鎖功能，在復雜的接線方式下根本不能采用；②具有較靈活閉鎖方式的程序鎖雖然能滿足復雜的接線，但在閉鎖方案中必須設置母線倒排鎖，使得操作過程十分復雜；③在大容量的變電站中，隔離開關分合閘采用按鈕控制電動機正反轉，而程序鎖對按鈕無法進行程序控制；④程序鎖也需要眾多的程序鑰匙，由于安裝不規范、生產工藝及材料差等問題，使程序鎖易被氧化銹蝕、發生卡澀，致使一定時間內失去閉鎖功能；⑤倒閘操作中，分、合兩個位置的精度無法保證；⑥程序鎖使用時，必須從頭開始，中間不能間斷。所以程序鎖現在已不采用。

2.3 電氣閉鎖

電氣閉鎖是通過電磁線圈的電磁機構動作，來實現解鎖操作，在防止誤入帶電間隔的閉鎖環節中是不可缺少的閉鎖元件。電氣閉鎖的優點是操作方便，沒有輔助動作，但是在安裝使用中也存在以下幾個突出問題：①一般來說電磁鎖單獨使用時，只有解鎖功能沒有反向閉鎖功能。需要和電氣聯鎖電路配合使用才能具有正反向閉鎖功能；②作為閉鎖元件的電磁鎖結構復雜，電磁線圈在戶外易受潮霉壞，絕緣性能降低，增加了直流系統的故障率；③需要敷設電纜，增加額外施工量；④需要串入操作機構的輔助觸點。根據運行經驗，輔助觸點容易產生接觸不良而影響動作的可靠性；⑤在斷路器的控制開關上，一般都缺少閉鎖措施。

2.4 微機五防

自上世紀90年代初，微機技術就進入了防誤閉鎖領域。微機防誤閉鎖裝置是一種采用計算機技術，用于高壓開關設備防止電氣誤操作的裝置。經過10多年來的發展，微機防誤閉鎖裝置已逐漸成熟，并已在電力系統中廣泛推廣。微機防誤系統通過軟件將現場大量的二次閉鎖回路變為電腦中的五防閉鎖規則庫，實現了防誤閉鎖的數字化，并可以實現以往不能實現或者是很難實現的防誤功能，應該說是電氣設備防誤閉鎖技術的最新技術和飛躍。

微機防誤閉鎖的原理：微機防誤閉鎖系統一般由防誤主機、電腦鑰匙、遙控閉鎖控制單元、機械編碼鎖、電氣編碼鎖及智能鎖具等功能元件組成，完全滿足電氣設備“五防”功能的要求。系統建立閉鎖邏輯數據庫，將現場大量的二次電氣閉鎖回路變為計算機中的防誤閉鎖規則庫，防誤主機使用規則庫對模擬預演操作進行閉鎖邏輯判斷，記錄符合防誤閉鎖規則的模擬預演操作步驟，生成實際操作程序。防誤主機按照實際操作程序，根據設備閉鎖方式的不同采用以下三種方式進行解鎖操作：

a.電腦鑰匙解鎖；

b.通過遙控閉鎖控制單元等直接控制智能鎖具解鎖；

c.通過通訊接口對監控系統執行解鎖。

運行人員按照防誤主機及電腦鑰匙的提示，依次對設備進行操作。對不符合程序的操作，設備拒絕解鎖，操作無法進行，從而防止誤操作的發生。通過跟蹤現場設備的實際狀態、接收電腦鑰匙的回傳信息，防誤主機對當前操作進行確認后，進行下一步操作，直到操作任務結束。

圖1 在線式獨立五防系統

2.5 一體化五防

隨著自動化技術的發展，在監控系統中融入操作票專家系統和防誤閉鎖功能，實現監控和五防的一體化，進而產生了一體化五防系統。

一體化是指監控和五防實現圖形、數據庫的統一，將傳統的五防功能集成在監控軟件中，使監控軟件具有五防邏輯閉鎖和五防操作票功能。由于五防作為監控的功能模塊出現，其所需的設備狀態，將直接取自監控實時庫，避免了傳統五防因通信或數據庫不一致引起的問題，提高了五防的可靠性。

一體化的五防模式給變電站的改(擴)建帶來了極大的方便。一體化五防系統很好的解決了監控圖形和護具一致的問題是五防技術的一大進步，目前正得到逐步推廣。一體化五防系統仍然使用微機五防的電腦鑰匙和鎖具，由此帶來的缺陷依然存在。

2.6 在線式獨立五防

在線式獨立五防系統包括防五防機、分布式現場總線、控制器、五防閉鎖節點及現場鎖具，如圖1所示，五防機動監控系統獲取一次設備實時數據。

在線式獨立五防系統的設計是通過分布式就現場總線將五防機與現場鎖具連接起來，有防誤主機控制鎖具解鎖和閉鎖操作控制閉鎖繼電器的分、和狀態，同時具備鎖具閉鎖狀態及設備狀態的實時采集功能，節省了電腦鑰匙及戶外鎖具的檢查工作。同時也簡化了對設備的執行過程，有效杜絕了“走空程”的風險。缺點是間隔層需增加控制器，使得可靠性較差，成本較高。

3.結論

隨著科學的發展，技術的進步，在線式五防系統與其它常規五防系統相比，在防范電網誤操作事故方面和確保電網安全性方面有明顯的進步，在線式五防系統具備“實時、在線”的特點，綜合來看，在線式五防系統在電力系統上有這很大的發展前途，值得廣泛推廣。

[1]段新輝,高新華.變電站在線式五防技術與應用[M].中國電力出版社,2010.

[2]高翔.數字化變電站應用技術[M].中國電力出版社,2008.

[3]吳二宅.在線式防誤閉鎖系統的研究[M].華北電力大學,2006.