变电站五防系统的实现方式探讨

2021-04-03刘俊峰谢学刚舒荣韩建平

中国设备工程 2021年11期

刘俊峰，谢学刚，舒荣，韩建平

（云南电力技术有限责任公司，云南昆明 650217）

随着社会的不断发展，人们对于电力的要求越来越高，不但用电量大幅提升，而且对于电力系统的稳定性和安全性有非常高的要求。现代电力系统的规模越来越大，电压等级不断提升，一旦发生异常故障，造成的影响会非常大。变电站作为电力系统中非常关键的组成部分，在运行中一旦出现误操作事件会对变电站的正常运转造成影响，甚至引发严重事故，为了避免这种情况的出现，一方面要高度重视变电站的运营管理；另一方面必须要加强五防系统的应用。五防系统就是用来规避运维人员的误操作，更好地确保变电站安全，保障电网安全的具体措施。

1 五防系统概述及其特点

1.1 五防系统概述

在电力系统中，倒闸操作是非常重要的运维作业内容，其操作的正确性直接决定人员和生产的安全。一旦在倒闸作业中出现误操作，就有可能会造成严重电网故障、设备损坏，乃至引发重大人身事故。所以找到一种有效的避免误操作的措施，对于保障电网安全至关重要。1990年，国家电网公司提出了电气设备“五防”要求，从而对于电气防误管理给出了非常明确的要求。所谓的“五防”指的就是如下的五个方面：一是要防止误分、合断路器；二是防止带负荷分、合隔离开关；三是防止带电挂(合)接地线；四是防止带地线送电；五是防止误入带电间隔。

1.2 五防系统的特点

（1）五防系统的工作站，对于整个变电站的正常运行有非常重要的作用，不但本身具有较强灵活性与操控性的关键节点，从而对整个系统实施操作和控制，而且还具有一定的独立属性，所以能够基于不同状况选择不同的运行模式，进而达到优化变电站系统操控的效果。

（2）对于变电站来说，五防保护系统的核心价值在于对系统的操作实施有效防误，已达到一定的监控效果，从而实现资源优化配置。这也意味变电站能够在无需通讯技术的基础上就能够实现系统信息的传递，进而能够用于整个系统的信息自查，以免运行中出现相应的错误。这样一来就可以无需二次建模，从而使得系统维护工作量得到有效的优化，也让防误本身的效率和便捷性得到保障，而且还让数据的准确性有了更可靠的保障。

（3）随着技术的不断发展，五防系统在变电站监控系统中发挥的作用也越来越大，而且是监控智能化的中的重要内容。通过持续的技术升级和不断创新，五防技术已经很好的融合了监控系统，出现了很多新特征，诸如实现了数据图形界面化，能够对多操作系统具有支持作用，从而为运维人员提供了更便捷的操作环境，是人员的劳动环境得到了大幅改善。

2 五防系统的实现方式

2.1 机械闭锁

机械闭锁顾名思义就是通过机械结构间的联系和制约，从而来实现闭锁功能。这也是非常常见的一种防误装置，能够非常有效的实现对相关设备的闭锁功能，从而使其无法被操作。机械闭锁是以机械装置限位、制约来实现的，所以不需要其他装置诸如电子钥匙、终端等等予以辅助，也无需其他的相关信息。所以在变电站中，机械闭锁有着非常广泛的应用，特别是在母线侧隔刀与地刀之间的闭锁，机械闭锁装置具有非常好的应用效果，以非常简单的装置就能够实现同一时点只有一个刀闸在位。机械闭锁有其非常显著的优势，不仅直观醒目，而且结构稳定，一般情况下不会出现故障。但是机械闭锁的适用范围相对来说较为有限，通常只能针对开关柜、一些刀闸地刀间闭锁来实施闭锁公共能，而对于更广泛的领域，机械闭锁无法予以使用。

2.2 程序闭锁

程序闭锁的实现，是通过电子钥匙传递程序，从而保证操作符合既定要求的顺序，从而实现实现闭锁的一种防误手段。运用程序闭锁，运维人员只需要持有电子钥匙即可，所以不需要受到时间和空间的限制，技术人员对其使用也非常容易掌握。但是程序闭锁的问题在于，其功能相对简单。所以遇到站内主线具有较高复杂度的情况，则还需要设置母线倒排锁，这使得整个过程的复杂性大幅增加。另外程序操作不能对面板按钮远程控制，这也使得其运维成本相对较高。一旦在此过程中发生错误，必须要从头再次开始。所以当前程序闭锁在变电站中的应用已经相对较少。

2.3 电气闭锁

电气闭锁的主要原理是基于设备电磁线圈的作用实现的电磁闭锁。这种闭锁方式的优势在于操作简单，无需要特别辅助，逻辑性也非常明确。但是就当前的实际应用来看，也存在着以下几方面的问题：首先是电气闭锁通常情况下都不具有反向闭锁功能，必须要与电器联锁电路配合，才能实现正方向变化。其次，电气闭锁的环境有一定的要求，尤其电磁线圈可能因为受潮而损坏，所以其稳定性相对不足。此外，与机械闭锁相比，电气闭锁需要更大的施工量，因为针对电气闭锁往往需要大量外敷电缆。还有，电气闭锁功能，可能会因为回路绝缘出现问题而影响其正常作用。

2.4 微机防误闭锁装置

随着技术的不断发展，微机防误闭锁装置逐渐得到了广泛应用，这也是当前变电站中应用最为广泛的一种五防实现方式。该系统主要包括计算机、模拟操作、显示器、信息采集段、通信系统、解锁钥匙、电子闭锁装置等构成。将变电站内的全部设备的操作原则，尤其是允许操作原则额，导入防误规则库。然后在执行过程中，系统通过采集设备分合闸，进而对逻辑实施判断，操作正确的情况下，系统会判断符合防误规则，则模拟操作会生效；如果操作错误，系统发现与防误规则不符，则会发出报错提醒。当模拟操作生效以后，系统主机会生产操作票，然后指令被传递至解锁钥匙；获取解锁要是以后，再按照操作票的具体内容完成顺序操作，从而达到防误闭锁的作用。

微机防误闭锁就当前的应用效果来看，不但操作便捷高效，而且具有很好的扩充性，可根据需求及时扩充和延展功能。但是其局限性在于受计算及性能的影响较大。在持续工作的状态下，五防主机可能会出现死机的状况，这样一来会影响五防系统的启动，导致变电站的五防系统无法发挥正常的功能。

针对微机防误闭锁可能出现的五防主机死机的问题，可以采用分散式五防装置从而来有效应对这一问题。所谓分散式装置，就是增加1套专家系统规则库规则，从而在五防主机死机的情况下，基于专家系统能够实施闭锁，以免整个系统处于无防的状态。

3 变电站中五防系统的具体应用

3.1 断路器的防误系统

断路器是变电站中的重要设备，对其实施操作的时候，既可以采用远程操作，也可以现场就地操作。而在就地操作时候，必须要借助CIS汇控柜断路器来实现，在这个过程中，通常电气防误闭锁、微机防误闭锁装置都会发挥不可或缺的作用。而在利用监控机远程操作时，电气防误闭锁、微机防误闭锁对于保证操作的有效性同样有重要的意义。