浅谈变电站五防一体化系统

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[摘要] 本文主要论述了电气工程中变电站五防一体化系统的应用分析，从五防一体化系统的组成结构、功能特点和运行分析等方面分析变电站五防一体化系统的应用情况，指出五防一体化系统存在的问题并提出解决措施。

前言

目前在综合自动化变电站中普遍采用的是监控系统与五防系统分别独立运行模式。随着变电站综合自动化技术日趋完善，将五防系统与监控系统合并，实现五防一体化系统成为可能。2005年《广东电网110～220kV变电站自动化系统技术规范》印发执行，明确要求应用五防一体化系统，将五防功能作为子系统嵌入到监控系统中， 作为变电站综合自动化系统功能之一。

1.五防一体化系统的组成

图1 五防一体化系统3级防误功能实现示意图

在五防一体化系统方案设计中，在原来微机五防模式下，取消独立五防主机，将五防系统嵌入监控系统，利用基于测控网络的防误闭锁技术，实现间隔联锁和调度端遥控操作的防误闭锁功能。因此五防一体化系统应由站控层、间隔层和现场单元电气闭锁3层防误实现。系统的3级防误功能的实现如图1。

1.1 站控层的防误闭锁

在监控系统新增加的五防功能模块是以监控的图形环境和实时库为数据基础，带有操作票智能生成与管理并对变电站一次设备的远方及就地操作进行五防闭锁功能的监控模块。一次设备的后台遥控操作可以凭借与五防模块的实时数据共享与交换可靠地实现逻辑闭锁功能。而对于一次设备的就地操作则需要将操作票内的相关操作内容传输到电脑钥匙中，通过电脑钥匙强大的功能实现一次设备就地操作的五防闭锁功能。站控层作为变电站使用最频繁的防误层，其特点是闭锁可靠性高、覆盖面广，闭锁范围包括全站的断路器、隔离开关、接地刀闸、网门和接地线，能有效防止人为误操作事故的发生。

1.2 间隔层的防误闭锁

间隔层防误闭锁是依托于间隔测控装置与变电站内以太网，在测控装置借助管理软件中的PLC，画出所需的梯形图，然后通过串口下载到装置里即可完成所需功能。

间隔层防误系统分为间隔内闭锁和间隔联锁，间隔内闭锁因为实时库就在装置本地，可以简单实现防误。问隔间联锁的信息一部分来源于装置本地，另一部分则来源于联锁装置，联锁信息通过实时查询方式来获取，实时查询是在遥控选择命令是否执行。由于间隔层防误闭锁可以根据测控装置中电气设备的位置变化信息实现在线闭锁，因此，与传统的微机五防系统相比，在变电站集控中心或调度远方遥控操作变电站断路器和电动刀闸时，间隔层防误闭锁功能有效防止调度端远方操作后，因位置信息返回不及时造成的误操作。从上面分析可见间隔层防误闭锁最突出的优点是实时性高，其闭锁范围包括间隔内和间隔间远方操作的电气设备。

1.3 现场单元电气设备的防误闭锁

现场单元电气闭锁是通过二次电缆连接，将间隔内关联电气设备位置状态转化为对电气设备操作流程进行闭锁。这种依靠电气设备本身的位置状态进行闭锁的优点是实时性强，操作简单，使用方便。缺点是需敷设大量电缆、施工工作量大；辅助接点可靠性差导致闭锁稳定性不高。现场单元电气闭锁层是整个五防一体化最后防线，其闭锁范围是全站的隔离刀闸。

2.五防一体化系统的运行分析

五防一体化系统已在变电站逐渐推广使用，下面对系统的操作流程、运行维护和存在的问题进行分析。

2.1 五防一体化系统操作流程分析

在五防一体化系统的实际应用中，以往经常出现的五防系统与监控系统通讯的故障已不再出现，系统具有操作简单，响应速度快等优点，变电站端每一步操作均经过站控层的五防规则、间隔层五防规则校验和单元电气闭锁的3级防误，大大提高了变电站倒闸操作的安全性。

2.2 五防一体化系统维护

五防一体化系统日常维护主要有系统软件和现场电脑钥匙及锁具的维护，五防系统与监控系统一体化后，由于2个系统均使用同一数据库、同一图形界面，五防系统数据维护工作量大大减少而变得简单。此外，五防系统作为监控系统的子系统，数据维护和锁具维护得到了专业班组的专门维护，改变了以往五防系统维护分工不明确的局面，五防系统的运行可靠性也得到进一步的提高。

2.3 系统的安装调试存在问题及解决措施

由于以往综合自动化厂家首次涉及变电站五防功能设计，对五防设计和安装调试都有所欠缺，并且五防锁具与五防系统软件由不同厂家提供，在实际系统的安装调试中存在沟通不足和协调不足问题，其解决措施是让五防专业厂家参与到综合自动化厂家监护系统的设计中去，让调试存在的困难在系统出厂前解决。

2.4 系统的实际操作存在问题及解决措施

五防一体化系统在使用过程中存在不能同时进行无逻辑关联的多任务模拟操作，此缺陷会在变电站同时进行不同电压等级的电气操作时而显得尤其突出。其解决措施是在系统模拟操作中增加多任务功能。此外，由于按照反措要求，综合自动化变电站电动刀闸电机电源平时是退出状态，在需要操作时才投入，操作结束后将其退出，而按照五防一体化系统配置要求，刀闸机构箱均要装设机构机械挂锁，在进行刀闸遥控操作前，必须先打开刀闸机构箱投入电机电源后方可操作，操作人员因为要频繁地开锁和远方操作而频繁地往返于主控室与高压场地之间，这必将导致操作步骤变得复杂。其解决措施是将刀闸电机电源引出至专用刀闸集控箱内，这样既能满足反措要求，又不必频繁开锁投退电源。

3.结束语

五防一体化系统以监控系统图形与实时库数据为基础，利用内嵌的五防模块功能，对一次遥控、手动设备操作进行逻辑模拟实现五防闭锁，配以通讯适配器将五防模块与电脑钥匙实现数据交换，使网门或接地线离线设备的位置信号通过虚遥信反映到监控后台机上。系统从站控层实现了对变电站全部电气设备的闭锁，更具有间隔层、现场单元电气闭锁层的3级防误功能，还兼顾了在线型与离线型设备防误闭锁，是一种全新的、多级的、混合型五防系统，虽然还存在一些问题，但其代表了变电站综合自动化五防操作系统发展的方向。