试论变电站微机五防系统的设计与应用

杜海波　沈静萍

摘要：近几十年来，微机五防装置得到了快速的发展，目前已经被电力系统用户广泛地应用，同时也被应用到了高电压等级防误装置之中，逐渐成为了一种主流装置。随着科技的发展，电力企业的运行方式也发生了较大的改变，遥控操作逐渐取代了手动操作设备。文章对变电站微机五防系统的设计与应用进行了阐述。

关键词：变电站；微机五防系统；电力系统；防误装置；自动化系统；遥控操作 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2015）01-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0014

在操作回路上合理地安装防误系统，是使变电站能够更加安全运行，避免在操作工程中发生安全事故的一种有效措施。近几年微机防误技术的不断成熟，使其被更加广泛地应用到了变电站中，这种应用不仅在新建的变电站中有所体现，许多老变电站也对微机五防系统进行了改造。

1 五防功能

我国电力系统在实际应用中出现过无数次的事故，通过对这些事故的总结，并对其他国家电力系统的运行经验进行借鉴，提出了“五防”要求，来保障电力系统的正常运行。

在设计和实现变电站防误系统过程中需要以“五防”作为标准，“五防”具体指的是以下五种功能：（1）防治断路器出现误合、误分情况；（2）防止合、分离开关上带有负荷；（3）防止因疏忽而误入带电间隔；（4）防止带接地刀闸（接地线）和隔离开关（断路器）；（5）防止带电合（挂）接地刀闸（接地线）。

2 防误系统设计

2.1 硬件构成

防误系统的硬件主要由主机系统、操作采集卡子系统、防误操作器子系统三部分构成，操作采集卡系统负责检测多条线路的信号，确保系统的正常运行。

2.2 主机系统软件设计

主机软件是整个五防系统的关键，在五防系统的软件设计中应当重点对EEPROM的分配加以考虑，每一块采集卡都应当具有四个接口，每个接口都可以对线路中的刀闸运行状态进行采集，每个采集卡都会将存储分为五个区，五个区中的一个分区用来存储采集卡的地质和与之对应的四条线路号，其余四个分区则将会存储于该分区对应的线路号。主机系统软件主要由六个模块构成，具体构成信息如图1所示：

图1 功能模块图

2.2.1 安全控制。在安全控制模块，第一步应当建立一个安全操作人员资源库，安全库中的人员必须是经受过主管部门的批准。在系统正常工作后，应当对访问进行控制，只有在系统登录界面内输入正确的用户名和密码后才可进入系统。如果出现三次输入用户名和密码错误后，系统将会报警，使用者只有正确地输入用户名和密码才可以对系统进行操作。

2.2.2 数据通讯。通讯的内容可以自行设计，采集卡器与主机之间运用组播的方式进行通讯，所有的采集卡其都有自身的一个固定地址，当主机发射带有采集卡器存储地址的信息相同时，采集卡将会接受到这个信息，再通过对信的详细分析来确定应当由哪一个采集卡响应。

2.2.3 规则控制。在设计系统过程中，需要对“五防规则”进行深度分析，结合变电站的实际操作流程设计防误方案。实际方案如下：依据不同的防误规则建立多条“线路规则表”，在“线路规则表”中应当有操作刀闸状态、限制操作刀闸线路等字样，如果其中的几条线路的接线方法没有任何差别，那么这些线路的“五防规则”也不会存在差别。

2.2.4 动态显示。通过显示其对变电站的接线图进行显示，系统运行后，应当初始化模块，主机采集卡发送初始化帧，采集卡依据最初线路将最初的状态发送给主机通讯模块。此时，显示模块则可以依据实际状况获取状态信息，并将刀闸所处状态显示到接线图上。

2.2.5 存储查询。电力系统的现场操作都必须能够被存储，以便日后查询，在程序设计时就应当设立“操作记录表”，在记录表中应当记录工作人员的姓名、操作时间、操作状态等详细信息，除此之外该表应当能够以报表的形式打印出来。对于非法登录的用户名、登录时间、密码等信息也应当进行记录，方便日后对系统中出现的问题进行查询。

2.2.6 系统维护。系统模块维护的主要功能就是对整个系统进行维护，一般情况下可以将系统的使用权分为系统管理、特权操作、普通操作三种。在系统的数据库中应当建立记录表，记录操作人员的姓名、用户名、密码、使用权限等，这样具有不同权限的操作人员就可以对系统进行不同的操作。

3 系统的构成及应用

微机五防系统由多个部件组成，其中主要包括微型计算机、电脑钥匙、电编码锁等，其详细构成如图2所示。在所有的组成构件中，工控主板是主要的核心设备，在设计系统软件过程中应当预先对变电厂中设备的所有操作规则进行模拟。系统可以通过模拟屏或监控系统了解到设备的实际运行情况。在进行操作演练时，系统将会依照预先编制的规则拒绝违规操作的执行，在演练结束后可以利用工控主机板将正确的操作输入到系统中，这时工作人员就可以利用电脑钥匙到现场进行工作了。

图2 五防系统的组成

在操作过程中，操作人员通过电脑钥匙可以获取设备中的名称。操作人员只需将电脑钥匙插入到对应的编码锁内，便可利用探头检测对象的正确与否。如果操作正确，那么则会显示信息，同时打开回路。当一项操作结束后，电脑钥匙会显示下一项内容，如果在操作过程中走错了间隔则不能开锁，同时电脑钥匙也会发出报警声，这样也就达到了防止误操作的目的。

电码编锁主要用于操作的闭锁，也就是一个开接点，经常以串入的形式被连接到操作回路之中，因为原有的回路被切断，所以在操作之前必须利用电脑钥匙进行解锁。机械编锁主要用于接地刀闸、挂锁等。挂锁结构的主要优点有使用、安装、维护便捷，其主要缺点是单一的挂锁无法阻碍“空程序”。“空程序”指的就是工作人员利用电脑钥匙将机械编锁打开后没有进行实际操作，而此时电脑钥匙仍然进行了下一步操作。五防系统在实际应用中可能遇到需要紧急处理的时间，这时候就无法依照正常的顺序进行，为了能够快速准确接触闭锁状态，可授权人使用开关闭锁控制器紧急解锁功能和电编码锁、机械编码锁紧急解锁钥匙，从而跳过五防系统的应急处理。

自动化技术的发展经常需要对许多变电站进行统一控制和统一调度，统一调度也常被人们称之为集控站模式。在集控站模式中，应当先将需要操作的任务进行打票，将所有的正确操作票集中到中心上，然后再向子站发送，操作人员应当依据电脑钥匙接收任务，在操作进行结束后，回传对位。在集控中心对需要进行的操作任务进行打票，操作人员持有操作票进行模拟预演，然后再进行电脑钥匙发送，依据电脑钥匙的实际操作状况，进行合理的回传对位。

4 结语

微机五防系统在现代的变电站中得到了广泛的应用，并有效地解决了“空程序”问题，同时通过微机五防系统可以使整个变电站的运行变得更加高效合理。虽然现阶段我国在微机五防系统的设计和应用中较为落后，但相信随着科技的发展，在不久的将来我国在变电中对微机五防系统的设计与应用都将会站在世界的领先行列。

参考文献

[1] 李鸽朋.集控站无线五防系统的设计与应用[D].电子科技大学，2012.

[2] 刘继伟.基于统计的变电站微机“五防”可靠性分析[D].华北电力大学，2013.

[3] 潘盛.微机五防系统在东莞供电局变电站的应用及探索[D].华南理工大学，2010.

[4] 邓荣辉.变电站在线式五防系统的研究与应用[D].华南理工大学，2013.

[5] 王翔.变电站综合系统化系统设计及消除铁磁谐振的研究[D].太原科技大学，2014.

作者简介：杜海波（1976—），男，河北人，内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局变电管理处吉祥运维站主值班员，助理工程师，研究方向：变电运行与维护、电力系统自动化。

（责任编辑：周 琼）

摘要：近几十年来，微机五防装置得到了快速的发展，目前已经被电力系统用户广泛地应用，同时也被应用到了高电压等级防误装置之中，逐渐成为了一种主流装置。随着科技的发展，电力企业的运行方式也发生了较大的改变，遥控操作逐渐取代了手动操作设备。文章对变电站微机五防系统的设计与应用进行了阐述。

关键词：变电站；微机五防系统；电力系统；防误装置；自动化系统；遥控操作 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2015）01-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0014

在操作回路上合理地安装防误系统，是使变电站能够更加安全运行，避免在操作工程中发生安全事故的一种有效措施。近几年微机防误技术的不断成熟，使其被更加广泛地应用到了变电站中，这种应用不仅在新建的变电站中有所体现，许多老变电站也对微机五防系统进行了改造。

1 五防功能

我国电力系统在实际应用中出现过无数次的事故，通过对这些事故的总结，并对其他国家电力系统的运行经验进行借鉴，提出了“五防”要求，来保障电力系统的正常运行。

在设计和实现变电站防误系统过程中需要以“五防”作为标准，“五防”具体指的是以下五种功能：（1）防治断路器出现误合、误分情况；（2）防止合、分离开关上带有负荷；（3）防止因疏忽而误入带电间隔；（4）防止带接地刀闸（接地线）和隔离开关（断路器）；（5）防止带电合（挂）接地刀闸（接地线）。

2 防误系统设计

2.1 硬件构成

防误系统的硬件主要由主机系统、操作采集卡子系统、防误操作器子系统三部分构成，操作采集卡系统负责检测多条线路的信号，确保系统的正常运行。

2.2 主机系统软件设计

主机软件是整个五防系统的关键，在五防系统的软件设计中应当重点对EEPROM的分配加以考虑，每一块采集卡都应当具有四个接口，每个接口都可以对线路中的刀闸运行状态进行采集，每个采集卡都会将存储分为五个区，五个区中的一个分区用来存储采集卡的地质和与之对应的四条线路号，其余四个分区则将会存储于该分区对应的线路号。主机系统软件主要由六个模块构成，具体构成信息如图1所示：

图1 功能模块图

2.2.1 安全控制。在安全控制模块，第一步应当建立一个安全操作人员资源库，安全库中的人员必须是经受过主管部门的批准。在系统正常工作后，应当对访问进行控制，只有在系统登录界面内输入正确的用户名和密码后才可进入系统。如果出现三次输入用户名和密码错误后，系统将会报警，使用者只有正确地输入用户名和密码才可以对系统进行操作。

2.2.2 数据通讯。通讯的内容可以自行设计，采集卡器与主机之间运用组播的方式进行通讯，所有的采集卡其都有自身的一个固定地址，当主机发射带有采集卡器存储地址的信息相同时，采集卡将会接受到这个信息，再通过对信的详细分析来确定应当由哪一个采集卡响应。

2.2.3 规则控制。在设计系统过程中，需要对“五防规则”进行深度分析，结合变电站的实际操作流程设计防误方案。实际方案如下：依据不同的防误规则建立多条“线路规则表”，在“线路规则表”中应当有操作刀闸状态、限制操作刀闸线路等字样，如果其中的几条线路的接线方法没有任何差别，那么这些线路的“五防规则”也不会存在差别。

2.2.4 动态显示。通过显示其对变电站的接线图进行显示，系统运行后，应当初始化模块，主机采集卡发送初始化帧，采集卡依据最初线路将最初的状态发送给主机通讯模块。此时，显示模块则可以依据实际状况获取状态信息，并将刀闸所处状态显示到接线图上。

2.2.5 存储查询。电力系统的现场操作都必须能够被存储，以便日后查询，在程序设计时就应当设立“操作记录表”，在记录表中应当记录工作人员的姓名、操作时间、操作状态等详细信息，除此之外该表应当能够以报表的形式打印出来。对于非法登录的用户名、登录时间、密码等信息也应当进行记录，方便日后对系统中出现的问题进行查询。

2.2.6 系统维护。系统模块维护的主要功能就是对整个系统进行维护，一般情况下可以将系统的使用权分为系统管理、特权操作、普通操作三种。在系统的数据库中应当建立记录表，记录操作人员的姓名、用户名、密码、使用权限等，这样具有不同权限的操作人员就可以对系统进行不同的操作。

3 系统的构成及应用

微机五防系统由多个部件组成，其中主要包括微型计算机、电脑钥匙、电编码锁等，其详细构成如图2所示。在所有的组成构件中，工控主板是主要的核心设备，在设计系统软件过程中应当预先对变电厂中设备的所有操作规则进行模拟。系统可以通过模拟屏或监控系统了解到设备的实际运行情况。在进行操作演练时，系统将会依照预先编制的规则拒绝违规操作的执行，在演练结束后可以利用工控主机板将正确的操作输入到系统中，这时工作人员就可以利用电脑钥匙到现场进行工作了。

图2 五防系统的组成

在操作过程中，操作人员通过电脑钥匙可以获取设备中的名称。操作人员只需将电脑钥匙插入到对应的编码锁内，便可利用探头检测对象的正确与否。如果操作正确，那么则会显示信息，同时打开回路。当一项操作结束后，电脑钥匙会显示下一项内容，如果在操作过程中走错了间隔则不能开锁，同时电脑钥匙也会发出报警声，这样也就达到了防止误操作的目的。

电码编锁主要用于操作的闭锁，也就是一个开接点，经常以串入的形式被连接到操作回路之中，因为原有的回路被切断，所以在操作之前必须利用电脑钥匙进行解锁。机械编锁主要用于接地刀闸、挂锁等。挂锁结构的主要优点有使用、安装、维护便捷，其主要缺点是单一的挂锁无法阻碍“空程序”。“空程序”指的就是工作人员利用电脑钥匙将机械编锁打开后没有进行实际操作，而此时电脑钥匙仍然进行了下一步操作。五防系统在实际应用中可能遇到需要紧急处理的时间，这时候就无法依照正常的顺序进行，为了能够快速准确接触闭锁状态，可授权人使用开关闭锁控制器紧急解锁功能和电编码锁、机械编码锁紧急解锁钥匙，从而跳过五防系统的应急处理。

自动化技术的发展经常需要对许多变电站进行统一控制和统一调度，统一调度也常被人们称之为集控站模式。在集控站模式中，应当先将需要操作的任务进行打票，将所有的正确操作票集中到中心上，然后再向子站发送，操作人员应当依据电脑钥匙接收任务，在操作进行结束后，回传对位。在集控中心对需要进行的操作任务进行打票，操作人员持有操作票进行模拟预演，然后再进行电脑钥匙发送，依据电脑钥匙的实际操作状况，进行合理的回传对位。

4 结语

微机五防系统在现代的变电站中得到了广泛的应用，并有效地解决了“空程序”问题，同时通过微机五防系统可以使整个变电站的运行变得更加高效合理。虽然现阶段我国在微机五防系统的设计和应用中较为落后，但相信随着科技的发展，在不久的将来我国在变电中对微机五防系统的设计与应用都将会站在世界的领先行列。

参考文献

[1] 李鸽朋.集控站无线五防系统的设计与应用[D].电子科技大学，2012.

[2] 刘继伟.基于统计的变电站微机“五防”可靠性分析[D].华北电力大学，2013.

[3] 潘盛.微机五防系统在东莞供电局变电站的应用及探索[D].华南理工大学，2010.

[4] 邓荣辉.变电站在线式五防系统的研究与应用[D].华南理工大学，2013.

[5] 王翔.变电站综合系统化系统设计及消除铁磁谐振的研究[D].太原科技大学，2014.

作者简介：杜海波（1976—），男，河北人，内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局变电管理处吉祥运维站主值班员，助理工程师，研究方向：变电运行与维护、电力系统自动化。

（责任编辑：周 琼）

摘要：近几十年来，微机五防装置得到了快速的发展，目前已经被电力系统用户广泛地应用，同时也被应用到了高电压等级防误装置之中，逐渐成为了一种主流装置。随着科技的发展，电力企业的运行方式也发生了较大的改变，遥控操作逐渐取代了手动操作设备。文章对变电站微机五防系统的设计与应用进行了阐述。

关键词：变电站；微机五防系统；电力系统；防误装置；自动化系统；遥控操作 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2015）01-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0014

在操作回路上合理地安装防误系统，是使变电站能够更加安全运行，避免在操作工程中发生安全事故的一种有效措施。近几年微机防误技术的不断成熟，使其被更加广泛地应用到了变电站中，这种应用不仅在新建的变电站中有所体现，许多老变电站也对微机五防系统进行了改造。

1 五防功能

我国电力系统在实际应用中出现过无数次的事故，通过对这些事故的总结，并对其他国家电力系统的运行经验进行借鉴，提出了“五防”要求，来保障电力系统的正常运行。

在设计和实现变电站防误系统过程中需要以“五防”作为标准，“五防”具体指的是以下五种功能：（1）防治断路器出现误合、误分情况；（2）防止合、分离开关上带有负荷；（3）防止因疏忽而误入带电间隔；（4）防止带接地刀闸（接地线）和隔离开关（断路器）；（5）防止带电合（挂）接地刀闸（接地线）。

2 防误系统设计

2.1 硬件构成

防误系统的硬件主要由主机系统、操作采集卡子系统、防误操作器子系统三部分构成，操作采集卡系统负责检测多条线路的信号，确保系统的正常运行。

2.2 主机系统软件设计

主机软件是整个五防系统的关键，在五防系统的软件设计中应当重点对EEPROM的分配加以考虑，每一块采集卡都应当具有四个接口，每个接口都可以对线路中的刀闸运行状态进行采集，每个采集卡都会将存储分为五个区，五个区中的一个分区用来存储采集卡的地质和与之对应的四条线路号，其余四个分区则将会存储于该分区对应的线路号。主机系统软件主要由六个模块构成，具体构成信息如图1所示：

图1 功能模块图

2.2.1 安全控制。在安全控制模块，第一步应当建立一个安全操作人员资源库，安全库中的人员必须是经受过主管部门的批准。在系统正常工作后，应当对访问进行控制，只有在系统登录界面内输入正确的用户名和密码后才可进入系统。如果出现三次输入用户名和密码错误后，系统将会报警，使用者只有正确地输入用户名和密码才可以对系统进行操作。

2.2.2 数据通讯。通讯的内容可以自行设计，采集卡器与主机之间运用组播的方式进行通讯，所有的采集卡其都有自身的一个固定地址，当主机发射带有采集卡器存储地址的信息相同时，采集卡将会接受到这个信息，再通过对信的详细分析来确定应当由哪一个采集卡响应。

2.2.3 规则控制。在设计系统过程中，需要对“五防规则”进行深度分析，结合变电站的实际操作流程设计防误方案。实际方案如下：依据不同的防误规则建立多条“线路规则表”，在“线路规则表”中应当有操作刀闸状态、限制操作刀闸线路等字样，如果其中的几条线路的接线方法没有任何差别，那么这些线路的“五防规则”也不会存在差别。

2.2.4 动态显示。通过显示其对变电站的接线图进行显示，系统运行后，应当初始化模块，主机采集卡发送初始化帧，采集卡依据最初线路将最初的状态发送给主机通讯模块。此时，显示模块则可以依据实际状况获取状态信息，并将刀闸所处状态显示到接线图上。

2.2.5 存储查询。电力系统的现场操作都必须能够被存储，以便日后查询，在程序设计时就应当设立“操作记录表”，在记录表中应当记录工作人员的姓名、操作时间、操作状态等详细信息，除此之外该表应当能够以报表的形式打印出来。对于非法登录的用户名、登录时间、密码等信息也应当进行记录，方便日后对系统中出现的问题进行查询。

2.2.6 系统维护。系统模块维护的主要功能就是对整个系统进行维护，一般情况下可以将系统的使用权分为系统管理、特权操作、普通操作三种。在系统的数据库中应当建立记录表，记录操作人员的姓名、用户名、密码、使用权限等，这样具有不同权限的操作人员就可以对系统进行不同的操作。

3 系统的构成及应用

微机五防系统由多个部件组成，其中主要包括微型计算机、电脑钥匙、电编码锁等，其详细构成如图2所示。在所有的组成构件中，工控主板是主要的核心设备，在设计系统软件过程中应当预先对变电厂中设备的所有操作规则进行模拟。系统可以通过模拟屏或监控系统了解到设备的实际运行情况。在进行操作演练时，系统将会依照预先编制的规则拒绝违规操作的执行，在演练结束后可以利用工控主机板将正确的操作输入到系统中，这时工作人员就可以利用电脑钥匙到现场进行工作了。

图2 五防系统的组成

在操作过程中，操作人员通过电脑钥匙可以获取设备中的名称。操作人员只需将电脑钥匙插入到对应的编码锁内，便可利用探头检测对象的正确与否。如果操作正确，那么则会显示信息，同时打开回路。当一项操作结束后，电脑钥匙会显示下一项内容，如果在操作过程中走错了间隔则不能开锁，同时电脑钥匙也会发出报警声，这样也就达到了防止误操作的目的。

电码编锁主要用于操作的闭锁，也就是一个开接点，经常以串入的形式被连接到操作回路之中，因为原有的回路被切断，所以在操作之前必须利用电脑钥匙进行解锁。机械编锁主要用于接地刀闸、挂锁等。挂锁结构的主要优点有使用、安装、维护便捷，其主要缺点是单一的挂锁无法阻碍“空程序”。“空程序”指的就是工作人员利用电脑钥匙将机械编锁打开后没有进行实际操作，而此时电脑钥匙仍然进行了下一步操作。五防系统在实际应用中可能遇到需要紧急处理的时间，这时候就无法依照正常的顺序进行，为了能够快速准确接触闭锁状态，可授权人使用开关闭锁控制器紧急解锁功能和电编码锁、机械编码锁紧急解锁钥匙，从而跳过五防系统的应急处理。

自动化技术的发展经常需要对许多变电站进行统一控制和统一调度，统一调度也常被人们称之为集控站模式。在集控站模式中，应当先将需要操作的任务进行打票，将所有的正确操作票集中到中心上，然后再向子站发送，操作人员应当依据电脑钥匙接收任务，在操作进行结束后，回传对位。在集控中心对需要进行的操作任务进行打票，操作人员持有操作票进行模拟预演，然后再进行电脑钥匙发送，依据电脑钥匙的实际操作状况，进行合理的回传对位。

4 结语

微机五防系统在现代的变电站中得到了广泛的应用，并有效地解决了“空程序”问题，同时通过微机五防系统可以使整个变电站的运行变得更加高效合理。虽然现阶段我国在微机五防系统的设计和应用中较为落后，但相信随着科技的发展，在不久的将来我国在变电中对微机五防系统的设计与应用都将会站在世界的领先行列。

参考文献

[1] 李鸽朋.集控站无线五防系统的设计与应用[D].电子科技大学，2012.

[2] 刘继伟.基于统计的变电站微机“五防”可靠性分析[D].华北电力大学，2013.

[3] 潘盛.微机五防系统在东莞供电局变电站的应用及探索[D].华南理工大学，2010.

[4] 邓荣辉.变电站在线式五防系统的研究与应用[D].华南理工大学，2013.

[5] 王翔.变电站综合系统化系统设计及消除铁磁谐振的研究[D].太原科技大学，2014.

作者简介：杜海波（1976—），男，河北人，内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔电业局变电管理处吉祥运维站主值班员，助理工程师，研究方向：变电运行与维护、电力系统自动化。

（责任编辑：周 琼）