基于適用于變電站的結合電力五防的新型智能鎖具設計研究

沈華 林林 陳葛亮

摘 要：隨著社會經濟和科技的發展，以及智能電網的普及，智能變電站的作用越來越明顯，為此，人們將電力五防新型智能鎖具應用其中，避免安全事故發生。本文對智能變電站五防設計情況及實現方式進行總結，并從智能鎖具的管理流程、智能鎖具與管理平臺的連接、間隔層五防對變電站的影響、新型智能鎖具的作用對象四方面，論述了電力五防新型智能鎖具設計的注意事項。

關鍵詞：變電站；電力五防；新型智能鎖具

中圖分類號：TM76；TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0172-02

0 前言

在變電站運行過程中，為了確保整個電網的運行安全，電氣誤操作的預防顯得尤為重要，為此，變電站將會采取各種電氣誤操作預防措施來降低各種惡性事件的發生，為內部電網和設備提供保護。其中，五防系統屬于是其中一項重要手段。隨著自動化技術不斷發展，相關技術也得到了不斷完善，新型閉鎖功能也得到了更新，讓智能鎖具的作用得到了進一步發揮。

1 智能變電站結合五防的設計理念

1.1 五防的概念

在變電站系統之中，五防系統主要包括以下內容，即避免分合刀閘帶有負電荷、避免誤入帶電隔離區間、斷路器的誤分合、帶電掛接地線以及帶地線合刀閘，這五項電氣誤操作問題在傳統變電站之中十分常見。另外，該系統在整個智能變電站系統之中起著非常重要的作用，其保障性也極為實用，可以維護變電站的正常運轉。

1.2 變電站對五防的要求

隨著變電站朝著智能化方向發展，相關系統之中的五防一體化程度也更加明顯，它可以對變電站之中的自動化系統賦予閉鎖軟件更所的邏輯性，不但可以降低設備的重復配置，更能在誤操作閉鎖過程中發揮出重要作用。為了將變電站中的安全性和可靠性等特點展示出來，國家電網從2009年開始，對防誤操作等系統功能提出了明確要求，需要將高度集成一體化特點展示出來，并提出了變電站具體的智能化設計思路，除了避免閉鎖功能出現問題之外，還做出了更多詳細規定，從而為五防系統的進步奠定基礎。

1.3 變電站中一體化五防的基本特點

變電站中的五防系統主要以監控系統為基礎，通過五防和監控系統的一體化集成而實現，這也是智能化變電站之中的顯著特點之一，具體配置特點如下：在傳統變電站系統之中，五防工作站同樣具備靈活性特點，人們可以根據現場情況對各種功能進行選擇，而且還能對其進行獨立配置。在智能化變電站之中，一體化五防系統可以和監控系統形成更加密切的配合，利用監控功能，將界面組件的全圖形化特點展示出來，及時將操作問題挖掘出來，提升用戶操作體驗感，將工作人員的工作負擔降低。除此之外，在新的智能變電站五防系統之中，人們在五防數據讀取上顯得更加方便。傳統變電站在此項操作上，還涉及到很多中間環節，數據提取難度極高，提取效率也十分低下。從上述論述之中可以看出，通過智能變電站和五防的結合，讓數據庫圖形界面實現了共用，同時也讓五防之中的所有功能得到了發揮，尤其是智能鎖具的成功設計[1]。

2 變電站結合電力五防的新型智能鎖具實現方式

2.1 電氣防誤閉鎖

在電氣防誤閉鎖回路建設過程中，主要是通過相關設備的輔助觸點連接而實現，該種方式屬于電氣聯鎖技術，其中具備的表現形式也并不復雜，屬于一種基本性質的電氣閉鎖形式，但在效果上展示的尤為明顯，高出其他技術很多。但該種方式在應用上也存在一些缺陷，只有當大量的二次電纜接入之后，才能實現電氣防誤閉鎖功能，整個接線方式也顯得極為復雜，增加了整條線路的維護難度。另外，為確保“五防”功能的完整性，除了避免開關等誤操作之外，還需要對帶電隔離誤操作進行預防，此項功能該種閉鎖形式無法實現。針對于此閉鎖回路之中存在的不足，技術人員需要在平時工作之中對其回路進行不斷完善，讓鎖具的閉鎖形式顯得更加多樣化。值得注意的是，線路復雜問題還是無法得到解決。

2.2 機械防誤閉鎖

在變電站內部使用機械防誤閉鎖，可以實現機械結構之間聯系性的有效加強，讓相關操作部位設計顯得更加緊密，操作方式也會顯得更加便捷。在長期應用過程中，人們發現這種新型鎖具具備很多優勢，而且自身結構也十分簡單，在后續發展中對其重點推廣。站在可靠性角度來說機械防誤閉鎖各項功能的實現，均來源于機械結構的傳動，最終讓閉鎖裝置達到相關要求，即使沒有實現操作，但正向和反向閉鎖功能都能成立。與此同時，該設備同樣具備很多優點，如防塵、防污染等等，可以在惡劣環境之中進行安裝和使用。該裝置在應用中的缺點主要集中在聯動環節較多上，只要是某個環節出現問題，故障便會馬上擴散和蔓延，可靠性大大降低[2]。

2.3 程序鎖

在設備操作上，一般都會出現明顯的操作控制距離限制問題，而且很多操作設備都無法在戶外配電裝置之中進行應用，進而導致資源優化過程不太順利。而程序鎖的應用，正是根據具體的操作部位和順序，將鑰匙作為一種特殊的傳遞媒介，在設備操作距離控制上取得了極大突破，進而讓設備應用范圍極為廣泛。總的來說，程序鎖的優勢和缺陷是共同存在的，在其使用過程中，必須保證是一氣呵成，中間不能出現間斷問題，只有這樣，才能提升程序鎖應用的可靠性。但如果在應用時并沒有找到第一把鎖，便無法實現具體的程序操作，此時，程序鎖的作用發揮也會受到嚴重限制，具體功能也無法被展示出來。

2.4 傳統微機五防系統

由于計算機技術和通信技術在變電站自動化系統之中相繼得到應用，讓計算機五防系統可以對高壓開關設備之中的電氣誤操作進行適當干預。一般來說，防誤閉鎖裝置中常見設備主要包括開關、刀閘以及遮攔網門等等，這些裝置的作用也存在不同性。更重要的是，這些設備在應用過程中都會處于系統軟件控制領域之中，確保整個操作閉鎖規則和軟件編寫要求相符，并借助于電編碼鎖和機械編碼鎖，將其中的閉鎖功能合理展示出來。

2.5 一體化的微機五防系統

在一體化集成五防系統應用過程中，主要是以一體化管理思路為主，在相關設計過程中實現對變電站的實時監控，并將信息系統子站以及變電站日常管理等工作集中在一起。整體來看，這些子系統在邏輯表達方面具備各自獨立特點，并對數據庫和圖形界面進行共享操作，不但可以滿足相關數據信息的有效應用，還可以讓各個子系統之間保持在相對獨立狀態下，根據具體要求來實現系統配置，這樣一來，相關操作功能也會顯得更加靈活、便捷[3]。

3 五防新型智能鎖具設計應用的注意事項

3.1 智能鎖具的管理流程

在智能鎖具管理過程中，涉及到的管理流程包括以下幾方面：首先，工作人員需要將操作工作者的信息以及電子鑰匙信息等輸入到管理平臺之中；其次，當工作人員接收到設備維修指令之后，應立即趕到指定位置，準備好維修操作的具體工具和步驟，此時，工作人員還要提前對五防操作流程進行模擬，之后生成具體的開鎖順序。再次，在工作人員到達現場之后，需要根據具體的工作票信息將智能鎖具激活，此時，人們便可以判斷該開鎖順序是否可以成功開鎖。另外，工作人員需要嚴格執行具體的開鎖順序，確保維護工作的開展不會出現任何遺漏。最后，在上述步驟全部確定之后，現場工作人員需簡要憑借智能鎖具將解鎖維護工作明確出來，降低由于人為因素干擾而導致安全事故的發生幾率。

3.2 智能鎖具與管理平臺的連接

在整個操作過程中，人們可以通過智能鎖具以及管理平臺和云服務器實現信號連接，無論智能鎖具處于何種狀態，均有與之相對應的時間傳輸到管理平臺之上，便于每一個工作人員對設備維護進度和時間進行了解，避免出現漏鎖問題。與此同時，人們還可以通過控制平臺，對智能鎖具進行操作，并以此來確保智能鎖具的正常開啟或者是關閉，提升工作人員的工作效率。另外，在本次研究中，部分智能鎖具還加入了很多電子鎖芯，即使在網絡斷開的環境下，也能實現正常開啟或者是關閉。在上述方式作用下，變電站結合電力五防的新型智能鎖具還能在管理、控制平臺等的作用下，對傳統鎖具進行替代，確保智能鎖具的安全性，降低安全事故的發生率。值得注意的是，站在普通工作人員角度來說，整個智能鎖具的應用不能脫離科學的創造構思，整個操作過程還要處于正常的保護范圍內[4]。

3.3 間隔層五防對變電站的影響

受相關操作機制的影響，變電站之中的間隔層以及過程層設備之間，具體的開關量采集和控制很難實現。在此過程中，也會引發一些新的問題，如過程層智能終端下放等等。也正是由于這些問題的出現，對于智能變電站五防系統應用提出了更多挑戰，如何將閉鎖功能完全展示出來，是相關管理和技術人員共同面對的問題，改變他們的操作習慣，引導工作人員對新的操作規范和流程進行了解和適應，并通過不斷提升操作熟練度，將其對整個系統的影響力降到最低。站在現階段發展角度來說，變電站已經朝著更加智能的方向發展，這也為新型智能鎖具設計提出了具體標準。設計人員在設計工作開始之前，需要對變電站實際發展情況和需求進行了解，維護其正常運轉。

3.4 新型智能鎖具的作用對象

變電站中電力五防新型智能鎖具的特點十分明顯，在具體工作過程中，管理平臺需要對每個操作人員信息進行記錄，作為智能鎖具授權的基本標準。另外，新型智能鎖具與管理平臺和控制平臺之間同樣存在很大聯系，從而對人工操作進行取代，降低人為風險因素的發生。另外，在變電站內部結構調整上，可以讓復雜的變電站管理工作內容簡單化，將自動化管理特點展示出來，并對維護環境進行全面優化，在也是智能變電站與常規變電站的本質性區別。與此同時，在內部環境管理優化過程中，相關操作系統的難度也會進一步降低，而且智能化操作也會在倒閘使用時展示出來，作用效果極為明顯。站在具體變電站運行角度來說，一鍵式操作的應用，主要是為間隔層主體設計的，在誤操作問題避免上具有很強效果。

4 結語

綜上所述，在新型變電站運行過程中，涉及到很多新技術和新的運行管理模式，讓傳統五防鎖具不再適用。如何在變電站智能化發展過程中提供一種新的安全性較高的五防新型鎖具，降低誤操作事件的發生率，已經成為各個變電站發展的重要內容。為此，各個管理和工作人員需要對新型鎖具的工作原理進行了解，為整個變電站運行提供基礎。

參考文獻

[1] 萬濤，張媛媛，劉婭.智能變電站五防閉鎖功能模型標準化設計及實現[J].價值工程，2018，37（25）：143-145.

[2] 王靖暉，黃建林.ZigBee網絡安全在智能變電站“五防”中的應用[J].農村電氣化，2018（07）：49-50.

[3] 鮮光裕.35kV智能變電站微機五防在生產中運用與管理[J].科技與創新，2017（21）：88+91.

[4] 陳雷，張改玲.智能變電站微機五防閉鎖裝置優化方案研究[J].通訊世界，2016（04）：195-196.