變電站五防系統的實現方式探討

劉俊峰，謝學剛，舒榮，韓建平

（云南電力技術有限責任公司，云南 昆明 650217）

隨著社會的不斷發展，人們對于電力的要求越來越高，不但用電量大幅提升，而且對于電力系統的穩定性和安全性有非常高的要求。現代電力系統的規模越來越大，電壓等級不斷提升，一旦發生異常故障，造成的影響會非常大。變電站作為電力系統中非常關鍵的組成部分，在運行中一旦出現誤操作事件會對變電站的正常運轉造成影響，甚至引發嚴重事故，為了避免這種情況的出現，一方面要高度重視變電站的運營管理；另一方面必須要加強五防系統的應用。五防系統就是用來規避運維人員的誤操作，更好地確保變電站安全，保障電網安全的具體措施。

1 五防系統概述及其特點

1.1 五防系統概述

在電力系統中，倒閘操作是非常重要的運維作業內容，其操作的正確性直接決定人員和生產的安全。一旦在倒閘作業中出現誤操作，就有可能會造成嚴重電網故障、設備損壞，乃至引發重大人身事故。所以找到一種有效的避免誤操作的措施，對于保障電網安全至關重要。1990年，國家電網公司提出了電氣設備“五防”要求，從而對于電氣防誤管理給出了非常明確的要求。所謂的“五防”指的就是如下的五個方面：一是要防止誤分、合斷路器；二是防止帶負荷分、合隔離開關；三是防止帶電掛(合)接地線；四是防止帶地線送電；五是防止誤入帶電間隔。

1.2 五防系統的特點

（1）五防系統的工作站，對于整個變電站的正常運行有非常重要的作用，不但本身具有較強靈活性與操控性的關鍵節點，從而對整個系統實施操作和控制，而且還具有一定的獨立屬性，所以能夠基于不同狀況選擇不同的運行模式，進而達到優化變電站系統操控的效果。

（2）對于變電站來說，五防保護系統的核心價值在于對系統的操作實施有效防誤，已達到一定的監控效果，從而實現資源優化配置。這也意味變電站能夠在無需通訊技術的基礎上就能夠實現系統信息的傳遞，進而能夠用于整個系統的信息自查，以免運行中出現相應的錯誤。這樣一來就可以無需二次建模，從而使得系統維護工作量得到有效的優化，也讓防誤本身的效率和便捷性得到保障，而且還讓數據的準確性有了更可靠的保障。

（3）隨著技術的不斷發展，五防系統在變電站監控系統中發揮的作用也越來越大，而且是監控智能化的中的重要內容。通過持續的技術升級和不斷創新，五防技術已經很好的融合了監控系統，出現了很多新特征，諸如實現了數據圖形界面化，能夠對多操作系統具有支持作用，從而為運維人員提供了更便捷的操作環境，是人員的勞動環境得到了大幅改善。

2 五防系統的實現方式

2.1 機械閉鎖

機械閉鎖顧名思義就是通過機械結構間的聯系和制約，從而來實現閉鎖功能。這也是非常常見的一種防誤裝置，能夠非常有效的實現對相關設備的閉鎖功能，從而使其無法被操作。機械閉鎖是以機械裝置限位、制約來實現的，所以不需要其他裝置諸如電子鑰匙、終端等等予以輔助，也無需其他的相關信息。所以在變電站中，機械閉鎖有著非常廣泛的應用，特別是在母線側隔刀與地刀之間的閉鎖，機械閉鎖裝置具有非常好的應用效果，以非常簡單的裝置就能夠實現同一時點只有一個刀閘在位。機械閉鎖有其非常顯著的優勢，不僅直觀醒目，而且結構穩定，一般情況下不會出現故障。但是機械閉鎖的適用范圍相對來說較為有限，通常只能針對開關柜、一些刀閘地刀間閉鎖來實施閉鎖公共能，而對于更廣泛的領域，機械閉鎖無法予以使用。

2.2 程序閉鎖

程序閉鎖的實現，是通過電子鑰匙傳遞程序，從而保證操作符合既定要求的順序，從而實現實現閉鎖的一種防誤手段。運用程序閉鎖，運維人員只需要持有電子鑰匙即可，所以不需要受到時間和空間的限制，技術人員對其使用也非常容易掌握。但是程序閉鎖的問題在于，其功能相對簡單。所以遇到站內主線具有較高復雜度的情況，則還需要設置母線倒排鎖，這使得整個過程的復雜性大幅增加。另外程序操作不能對面板按鈕遠程控制，這也使得其運維成本相對較高。一旦在此過程中發生錯誤，必須要從頭再次開始。所以當前程序閉鎖在變電站中的應用已經相對較少。

2.3 電氣閉鎖

電氣閉鎖的主要原理是基于設備電磁線圈的作用實現的電磁閉鎖。這種閉鎖方式的優勢在于操作簡單，無需要特別輔助，邏輯性也非常明確。但是就當前的實際應用來看，也存在著以下幾方面的問題：首先是電氣閉鎖通常情況下都不具有反向閉鎖功能，必須要與電器聯鎖電路配合，才能實現正方向變化。其次，電氣閉鎖的環境有一定的要求，尤其電磁線圈可能因為受潮而損壞，所以其穩定性相對不足。此外，與機械閉鎖相比，電氣閉鎖需要更大的施工量，因為針對電氣閉鎖往往需要大量外敷電纜。還有，電氣閉鎖功能，可能會因為回路絕緣出現問題而影響其正常作用。

2.4 微機防誤閉鎖裝置

隨著技術的不斷發展，微機防誤閉鎖裝置逐漸得到了廣泛應用，這也是當前變電站中應用最為廣泛的一種五防實現方式。該系統主要包括計算機、模擬操作、顯示器、信息采集段、通信系統、解鎖鑰匙、電子閉鎖裝置等構成。將變電站內的全部設備的操作原則，尤其是允許操作原則額，導入防誤規則庫。然后在執行過程中，系統通過采集設備分合閘，進而對邏輯實施判斷，操作正確的情況下，系統會判斷符合防誤規則，則模擬操作會生效；如果操作錯誤，系統發現與防誤規則不符，則會發出報錯提醒。當模擬操作生效以后，系統主機會生產操作票，然后指令被傳遞至解鎖鑰匙；獲取解鎖要是以后，再按照操作票的具體內容完成順序操作，從而達到防誤閉鎖的作用。

微機防誤閉鎖就當前的應用效果來看，不但操作便捷高效，而且具有很好的擴充性，可根據需求及時擴充和延展功能。但是其局限性在于受計算及性能的影響較大。在持續工作的狀態下，五防主機可能會出現死機的狀況，這樣一來會影響五防系統的啟動，導致變電站的五防系統無法發揮正常的功能。

針對微機防誤閉鎖可能出現的五防主機死機的問題，可以采用分散式五防裝置從而來有效應對這一問題。所謂分散式裝置，就是增加1套專家系統規則庫規則，從而在五防主機死機的情況下，基于專家系統能夠實施閉鎖，以免整個系統處于無防的狀態。

3 變電站中五防系統的具體應用

3.1 斷路器的防誤系統

斷路器是變電站中的重要設備，對其實施操作的時候，既可以采用遠程操作，也可以現場就地操作。而在就地操作時候，必須要借助CIS匯控柜斷路器來實現，在這個過程中，通常電氣防誤閉鎖、微機防誤閉鎖裝置都會發揮不可或缺的作用。而在利用監控機遠程操作時，電氣防誤閉鎖、微機防誤閉鎖對于保證操作的有效性同樣有重要的意義。

3.2 成套高壓開關設備防誤系統

變電站中的成套高壓開關設備，通常其接地刀閘都配置了與微機閉鎖相聯系的編碼鎖，另外設備本身也有機械聯鎖的功能。所以，在整個成套開關設備的使用中，機械被鎖與微機閉鎖有非常重要的作用。

4 結語

綜上所述，作為電力系統中的重要組成部分，變電站的穩定性和安全性意義重大，而防止變電站在運維過程中出現誤操作，是保證變電站穩定性和安全性的基礎。所以，必須要充分發揮五防系統的作用，為變電站運行創造良好的操作環境。