基于适用于变电站的结合电力五防的新型智能锁具设计研究

沈华 林林 陈葛亮

摘 要：随着社会经济和科技的发展，以及智能电网的普及，智能变电站的作用越来越明显，为此，人们将电力五防新型智能锁具应用其中，避免安全事故发生。本文对智能变电站五防设计情况及实现方式进行总结，并从智能锁具的管理流程、智能锁具与管理平台的连接、间隔层五防对变电站的影响、新型智能锁具的作用对象四方面，论述了电力五防新型智能锁具设计的注意事项。

关键词：变电站；电力五防；新型智能锁具

中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0172-02

0 前言

在变电站运行过程中，为了确保整个电网的运行安全，电气误操作的预防显得尤为重要，为此，变电站将会采取各种电气误操作预防措施来降低各种恶性事件的发生，为内部电网和设备提供保护。其中，五防系统属于是其中一项重要手段。随着自动化技术不断发展，相关技术也得到了不断完善，新型闭锁功能也得到了更新，让智能锁具的作用得到了进一步发挥。

1 智能变电站结合五防的设计理念

1.1 五防的概念

在变电站系统之中，五防系统主要包括以下内容，即避免分合刀闸带有负电荷、避免误入带电隔离区间、断路器的误分合、带电挂接地线以及带地线合刀闸，这五项电气误操作问题在传统变电站之中十分常见。另外，该系统在整个智能变电站系统之中起着非常重要的作用，其保障性也极为实用，可以维护变电站的正常运转。

1.2 变电站对五防的要求

随着变电站朝着智能化方向发展，相关系统之中的五防一体化程度也更加明显，它可以对变电站之中的自动化系统赋予闭锁软件更所的逻辑性，不但可以降低设备的重复配置，更能在误操作闭锁过程中发挥出重要作用。为了将变电站中的安全性和可靠性等特点展示出来，国家电网从2009年开始，对防误操作等系统功能提出了明确要求，需要将高度集成一体化特点展示出来，并提出了变电站具体的智能化设计思路，除了避免闭锁功能出现问题之外，还做出了更多详细规定，从而为五防系统的进步奠定基础。

1.3 变电站中一体化五防的基本特点

变电站中的五防系统主要以监控系统为基础，通过五防和监控系统的一体化集成而实现，这也是智能化变电站之中的显著特点之一，具体配置特点如下：在传统变电站系统之中，五防工作站同样具备灵活性特点，人们可以根据现场情况对各种功能进行选择，而且还能对其进行独立配置。在智能化变电站之中，一体化五防系统可以和监控系统形成更加密切的配合，利用监控功能，将界面组件的全图形化特点展示出来，及时将操作问题挖掘出来，提升用户操作体验感，将工作人员的工作负担降低。除此之外，在新的智能变电站五防系统之中，人们在五防数据读取上显得更加方便。传统变电站在此项操作上，还涉及到很多中间环节，数据提取难度极高，提取效率也十分低下。从上述论述之中可以看出，通过智能变电站和五防的结合，让数据库图形界面实现了共用，同时也让五防之中的所有功能得到了发挥，尤其是智能锁具的成功设计[1]。

2 变电站结合电力五防的新型智能锁具实现方式

2.1 电气防误闭锁

在电气防误闭锁回路建设过程中，主要是通过相关设备的辅助触点连接而实现，该种方式属于电气联锁技术，其中具备的表现形式也并不复杂，属于一种基本性质的电气闭锁形式，但在效果上展示的尤为明显，高出其他技术很多。但该种方式在应用上也存在一些缺陷，只有当大量的二次电缆接入之后，才能实现电气防误闭锁功能，整个接线方式也显得极为复杂，增加了整条线路的维护难度。另外，为确保“五防”功能的完整性，除了避免开关等误操作之外，还需要对带电隔离误操作进行预防，此项功能该种闭锁形式无法实现。针对于此闭锁回路之中存在的不足，技术人员需要在平时工作之中对其回路进行不断完善，让锁具的闭锁形式显得更加多样化。值得注意的是，線路复杂问题还是无法得到解决。

2.2 机械防误闭锁

在变电站内部使用机械防误闭锁，可以实现机械结构之间联系性的有效加强，让相关操作部位设计显得更加紧密，操作方式也会显得更加便捷。在长期应用过程中，人们发现这种新型锁具具备很多优势，而且自身结构也十分简单，在后续发展中对其重点推广。站在可靠性角度来说机械防误闭锁各项功能的实现，均来源于机械结构的传动，最终让闭锁装置达到相关要求，即使没有实现操作，但正向和反向闭锁功能都能成立。与此同时，该设备同样具备很多优点，如防尘、防污染等等，可以在恶劣环境之中进行安装和使用。该装置在应用中的缺点主要集中在联动环节较多上，只要是某个环节出现问题，故障便会马上扩散和蔓延，可靠性大大降低[2]。

2.3 程序锁

在设备操作上，一般都会出现明显的操作控制距离限制问题，而且很多操作设备都无法在户外配电装置之中进行应用，进而导致资源优化过程不太顺利。而程序锁的应用，正是根据具体的操作部位和顺序，将钥匙作为一种特殊的传递媒介，在设备操作距离控制上取得了极大突破，进而让设备应用范围极为广泛。总的来说，程序锁的优势和缺陷是共同存在的，在其使用过程中，必须保证是一气呵成，中间不能出现间断问题，只有这样，才能提升程序锁应用的可靠性。但如果在应用时并没有找到第一把锁，便无法实现具体的程序操作，此时，程序锁的作用发挥也会受到严重限制，具体功能也无法被展示出来。

2.4 传统微机五防系统

由于计算机技术和通信技术在变电站自动化系统之中相继得到应用，让计算机五防系统可以对高压开关设备之中的电气误操作进行适当干预。一般来说，防误闭锁装置中常见设备主要包括开关、刀闸以及遮拦网门等等，这些装置的作用也存在不同性。更重要的是，这些设备在应用过程中都会处于系统软件控制领域之中，确保整个操作闭锁规则和软件编写要求相符，并借助于电编码锁和机械编码锁，将其中的闭锁功能合理展示出来。

2.5 一体化的微机五防系统

在一体化集成五防系统应用过程中，主要是以一体化管理思路为主，在相关设计过程中实现对变电站的实时监控，并将信息系统子站以及变电站日常管理等工作集中在一起。整体来看，这些子系统在逻辑表达方面具备各自独立特点，并对数据库和图形界面进行共享操作，不但可以满足相关数据信息的有效应用，还可以让各个子系统之间保持在相对独立状态下，根据具体要求来实现系统配置，这样一来，相关操作功能也会显得更加灵活、便捷[3]。

3 五防新型智能锁具设计应用的注意事项

3.1 智能锁具的管理流程

在智能锁具管理过程中，涉及到的管理流程包括以下几方面：首先，工作人员需要将操作工作者的信息以及电子钥匙信息等输入到管理平台之中；其次，当工作人员接收到设备维修指令之后，应立即赶到指定位置，准备好维修操作的具体工具和步骤，此时，工作人员还要提前对五防操作流程进行模拟，之后生成具体的开锁顺序。再次，在工作人员到达现场之后，需要根据具体的工作票信息将智能锁具激活，此时，人们便可以判断该开锁顺序是否可以成功开锁。另外，工作人员需要严格执行具体的开锁顺序，确保维护工作的开展不会出现任何遗漏。最后，在上述步骤全部确定之后，现场工作人员需简要凭借智能锁具将解锁维护工作明确出来，降低由于人为因素干扰而导致安全事故的发生几率。

3.2 智能锁具与管理平台的连接

在整个操作过程中，人们可以通过智能锁具以及管理平台和云服务器实现信号连接，无论智能锁具处于何种状态，均有与之相对应的时间传输到管理平台之上，便于每一个工作人员对设备维护进度和时间进行了解，避免出现漏锁问题。与此同时，人们还可以通过控制平台，对智能锁具进行操作，并以此来确保智能锁具的正常开启或者是关闭，提升工作人员的工作效率。另外，在本次研究中，部分智能锁具还加入了很多电子锁芯，即使在网络断开的环境下，也能实现正常开启或者是关闭。在上述方式作用下，变电站结合电力五防的新型智能锁具还能在管理、控制平台等的作用下，对传统锁具进行替代，确保智能锁具的安全性，降低安全事故的发生率。值得注意的是，站在普通工作人员角度来说，整个智能锁具的应用不能脱离科学的创造构思，整个操作过程还要处于正常的保护范围内[4]。

3.3 间隔层五防对变电站的影响

受相关操作机制的影响，变电站之中的间隔层以及过程层设备之间，具体的开关量采集和控制很难实现。在此过程中，也会引发一些新的问题，如过程层智能终端下放等等。也正是由于这些问题的出现，对于智能变电站五防系统应用提出了更多挑战，如何将闭锁功能完全展示出来，是相关管理和技术人员共同面对的问题，改变他们的操作习惯，引导工作人员对新的操作规范和流程进行了解和适应，并通过不断提升操作熟练度，将其对整个系统的影响力降到最低。站在现阶段发展角度来说，变电站已经朝着更加智能的方向发展，这也为新型智能锁具设计提出了具体标准。设计人员在设计工作开始之前，需要对变电站实际发展情况和需求进行了解，维护其正常运转。

3.4 新型智能锁具的作用对象

变电站中电力五防新型智能锁具的特点十分明显，在具体工作过程中，管理平台需要对每个操作人员信息进行记录，作为智能锁具授權的基本标准。另外，新型智能锁具与管理平台和控制平台之间同样存在很大联系，从而对人工操作进行取代，降低人为风险因素的发生。另外，在变电站内部结构调整上，可以让复杂的变电站管理工作内容简单化，将自动化管理特点展示出来，并对维护环境进行全面优化，在也是智能变电站与常规变电站的本质性区别。与此同时，在内部环境管理优化过程中，相关操作系统的难度也会进一步降低，而且智能化操作也会在倒闸使用时展示出来，作用效果极为明显。站在具体变电站运行角度来说，一键式操作的应用，主要是为间隔层主体设计的，在误操作问题避免上具有很强效果。

4 结语

综上所述，在新型变电站运行过程中，涉及到很多新技术和新的运行管理模式，让传统五防锁具不再适用。如何在变电站智能化发展过程中提供一种新的安全性较高的五防新型锁具，降低误操作事件的发生率，已经成为各个变电站发展的重要内容。为此，各个管理和工作人员需要对新型锁具的工作原理进行了解，为整个变电站运行提供基础。

参考文献

[1] 万涛，张媛媛，刘娅.智能变电站五防闭锁功能模型标准化设计及实现[J].价值工程，2018，37（25）：143-145.

[2] 王靖晖，黄建林.ZigBee网络安全在智能变电站“五防”中的应用[J].农村电气化，2018（07）：49-50.

[3] 鲜光裕.35kV智能变电站微机五防在生产中运用与管理[J].科技与创新，2017（21）：88+91.

[4] 陈雷，张改玲.智能变电站微机五防闭锁装置优化方案研究[J].通讯世界，2016（04）：195-196.