集控化防误闭锁系统的运用分析

郭美林

（国网四川明珠集团有限责任公司 四川遂宁 629000）

集控化防误闭锁系统的运用分析

郭美林

（国网四川明珠集团有限责任公司 四川遂宁 629000）

本文分析了当前运用的防误闭锁系统的现状及优缺点，分步骤提出了在“调控一体化”，尤其是变电站集控模式下的防误闭锁系统的设计核心，并针对各个阶段的进行了详尽的功能分析。

五防；离线式；在线式；集控

1 引言

随着“大运行”、“调控一体化”、“无人值班”等生产组织模式的试点和推行，以及智能变电站、程序操作等新技术的应用，变电运行的工作方式和要求也将发生重大变化。原以手动操作为主的电气设备，现在逐渐被遥控操作所取代；以单站管理的模式逐渐转变成集控站管理的模式。这就对微机型防误系统提出了更高的要求，防误系统不仅要具备单个变电站的五防功能，同时要满足集控模式下变电运行工作的需要。

2 五防系统的现状分析

2.1 五防的概念与发展

电气操作五防是指在变电站、发电厂倒闸操作中防止发生如下几种情况：①带电间隔误入；②断路器误拉或误合；③隔离开关带负荷拉合；④合接地刀闸或带电挂接地线；⑤接地线合隔离开关或带接地刀闸。针对这五种误操作情况，防误的基本手段是通过对一次设备加锁（机械式或电气式），对违反操作票顺序的操作实施强制性闭锁。

防误闭锁装置的发展先后经历了普通挂锁、电磁锁电气闭锁、机械程序锁、微机防误闭锁装置四个阶段。

2.2 对微机防误闭锁装置进行分类

在线式微机防误闭锁系统和离线式微机防误闭锁系统是现阶段对微机防误闭锁系统类型的基本划分，其中应用最为广泛的是离线式微机防误闭锁系统，由于种种原因在线式微机防误闭锁系统并没有得到广泛应用。

2.2.1 离线式微机防误闭锁系统

电脑钥匙、防误主机（或五防模拟屏）和现场锁具构成了离线式微机防误闭锁系统的三个部分。

其核心流程为：操作人员正式操作前在防误主机（或五防模拟屏）上进行模拟预演，然后将经防误规则判断正确的操作步骤传输到电脑钥匙。在其后的正式操作过程中，只有依照正确的操作序列进行操作时，电子钥匙才能完成闭锁锁具的解锁工作。

2.2.2 在线式微机防误闭锁系统

现场锁具、分布式现场总线和防误主机构成了现有在线式微机防误闭锁系统的三个组成部分，通过分布式现场总线的方式连接现场锁具和防误主机，以此符合预期的设计目标，借助防误主机对锁具闭锁和解锁功能直接控制，同时这也具备了设备状态实时采集功能，实际操作过程中电脑钥匙被完全取消。

2.3 现行微机防误闭锁装置的优缺点分析

离线式防误闭锁系统，可靠性高、覆盖面广、投资小、结构简单是离线式防误闭锁系统的显著优点，这主要是由于现场锁具不需要敷设电缆。

而其存在的不足主要包括以下几点：

（1）防误主机在操作过程中不能对在线操作执行情况实时跟踪，对相关操作信息的获取只能在电脑钥匙回传之后完成。

（2）倘若操作方式过于频繁，则电脑钥匙就必须进行多次的回传，操作过程是比较繁琐的。

（3）在集控模式下，操作人员在集控中心接受操作指令、准备操作票，到站之后还必须在站端再进行一次模拟预演方可操作。这不利于提高倒闸操作的效率，尤其在事故处理需要紧急响应时矛盾突出。

在线式防误闭锁系统也存在不少问题。

（1）不仅需要敷设大量电缆，且维护成本高、安装不方便。由于锁具状态节点和远程设备供电等原因，加之设备位置节点采集和分布式控制网络的建立，当前在线式微机防误闭锁系统需要对大量不同种类的电缆进行敷设，不仅增加了施工难度，且增加了施工成本。此外，考虑到锁具的复杂性和系统结构等因素，调试成本和维护成本也相应提高。

（2）电源问题，在变电站发生故障时五防系统可能会操作，而分布式现场总线的安装无法就地获得电源，电源需要从总控室取得，这一定程度上也使得投资大大增加。

（3）可靠性问题，变电站中分布式自动化装置经常遇到的问题如EMC或是通讯故障也是在线式微机防误闭锁系统可能会遭遇的问题，这无疑很难保证其可靠性。

（4）覆盖面问题，对于网门、临时地线点难以通过电缆采集变位信息的节点，目前的在线式微机防误闭锁系统也相当困难。

除此之外，对比前文的功能分析和技术标准，目前的防误闭锁系统，不论是离线式还是在线式，还共同存在以下问题：

（1）监控自带五防功能不完善

计算机监控系统通过逻辑判断仅对监控系统的操作具有软件层面的操作票正确与否的检验功能，高压电气设备的闭锁回路并不存在，其实现闭锁的方式不具有强制性。同时由于不能实现除监控系统自身操作方式之外的电气操作的防误闭锁功能，不具有全面性。此外，监控与防误功能由同一系统实现，监控功能故障时不能确保防误闭锁功能的正常运行，此外亦不能完全防止监控系统软硬件故障、网络故障、外部原因（雷击、干扰等）等引起的误操作。

集控站的网络结构为分层分布式，主子站均可进行操作，如何从技术上保证同一设备在同一时间内只能有一个地方进行实际操作，以确保系统指令的唯一性，对安全而言尤为重要。

（3）站间闭锁和多任务并行在操作方面存在问题

考虑到各站微机五防采用的是独立运行的方式，防误范围仅仅是针对当地变电站，而集控站所辖区域的电网防误并未实现，统一化系统管理的缺乏无法实现联络线上设备闭锁；多站，多组并行操作任务的相互闭锁问题无法解决。

3 集控五防系统的方案设计

3.1 网络化离线式防误闭锁系统

对于这种防误闭锁系统，本方案要求在集控中心建立集控五防系统和防误主机，通过通讯网络实现站控两端五防系统联网，要求实现以下功能：

（1）集控主站与子站都具有完善的五防功能，主子站均与监控系统接口，实现接收遥信、遥测、发送虚遥信、闭锁后台等功能。

（2）可在集控站开票，既可在主站接票也可以在子站接票；也可在子站开票，子站接票。

爸爸口才没妈妈好，也不习惯和儿女拉家常，所以关于他童年的事我都是听奶奶和妈妈提起的。爸爸和妈妈一样，也出生在一个大家庭里，有5个兄弟姐妹，他也是老大。爷爷四十来岁就患病去世了，那时我最小的姑姑还只有两岁。

（3）电脑钥匙既可以在主站回传，也可以在子站回传。

（4）唯一操作权限，控端解锁操作时闭锁站端，站端解锁操作时闭锁控端。

（5）具备紧急全解锁、全闭锁超级权限。

（6）站间通过集控转发遥信信号，各站可通过本站防误规则库的修改实现站间设备逻辑判断及闭锁。

该方案各子站保持原有五防系统不变，只需增加集控主站设备及与各子站的通信网络，经济性较高。系统从权限管理、唯一操作权管理、模拟预演、实时逻辑判断、闭锁元件五个方面完整地实现了对设备操作的防误功能。集控主站、子站数据各自分别保存，当有数据修改时需在两方同时修改，维护工作量较大。

3.2 过渡期在线式防误闭锁系统

随着技术水平的进步和集控模式的功能需要，越来越多的变电站在新建时或者通过大型技改已实现了遥信实测、远方操作等功能，这些变电站的防误闭锁系统已经满足了在线防误闭锁和程序化操作的各项要求。

同时，各变电站因投运年代存在较大差异，设备大型技改的难度和经济性也相去甚远，必然存在大量变电站难以进行或者没有必要进行在线式改造。因此，在相当长的一个时间内，集控中心所辖变电站必将将存在离线式与在线式防误闭锁系统共存的情况。

针对这种模式，笔者提出过渡期在线式防误闭锁系统的解决方案。通过在集控中心配置防误闭锁服务器，将各变电站的防误闭锁规则及遥信信号都汇集在服务器，该服务器集中管理所有站的数据，为所有站提供五防功能服务从而解决了与各子站状态同步、唯一操作权、遥控操作闭锁、站间闭锁、数据唯一性等问题。

3.3 完全在线微机防误闭锁系统

长远看来，随着技术的进步和公司集约化管理的深入，完全实现遥信实测、程序化操作的新建变电站或大型技改变电站将逐步取代现有变电站。在这种情况下，集控系统所有变电站都将是在线式防误闭锁系统，为适应分层操作、多级管控的运行操作模式而设计的完全在线式集控防误闭锁系统也就应运而生。

本方案同样是在监控中心采用高性能计算机作为五防服务器，监控中心与各级防误层需有稳定的通信网络。系统具备双机冗余功能，当其中一台主机故障时，备份主机自动切换，保证操作正常进行，提高了系统的可靠性。系统调试、维护、升级方便，甚至可以在移动设备上完成系统操作票模拟、审核等工作。客户端只需要安装客户端软件，不需要配置，对客户端的管理在服务器上完成。系统可以灵活配置，整个系统可以规划为二级结构、三级结构、四级结构、五级结构等。

4 结束语

随着电网规模的发展，智能变电站、程序操作等新技术被大规模应用，集控站微机防误系统独立配置后，应实现与监控系统有机结合，资源共享，功能独立。可以预期集群五防在保证电网安全方面将起着举足轻重的作用：一方面提高倒闸操作效率，增加电网抗风险能力；另一方面能从硬件上减少操作人员习惯性违章行为发生机率，杜绝恶性误操作事故，进一步确保人身、电网、设备的安全。

[1]王萍利.浅谈电力系统五防及方案设计.中国科技财富，2009.

[2]谷文旗，莫杰，贺燕英.集控型防误操作系统方案设计.电力自动化设备，2010.

[3]李贵民.集控站自动化模式及其综合防误操作系统研究.2008.

[4]杨旭东，于蕾.集控站模式变电站自动化系统防误闭锁方案设计.内蒙古电力技术，2005.

TM764

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1004-7344（2016）14-0103-02

2016-3-25

郭美林（1980-），男，助理工程师，本科，主要从事变电运维管理等相关工作。