夏志兵 王磊

摘要：微機五防系統(tǒng)在現(xiàn)代變電站中普遍使用，五防系統(tǒng)的完善與否大大影響著變電站的安全運行。根據(jù)五防系統(tǒng)是否與變電站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，目前廣泛使用的五防系統(tǒng)分為獨立五防、一體化五防和在線式五防三種方案。主要分析了這三種方案各自的優(yōu)缺點，認為一體化五防系統(tǒng)將逐步取代獨立五防體系，并最終向在線五防體系發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變電站;微機五防;獨立五防;一體化五防;在線式五防

中圖分類號：TM63 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0188-02

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，變電站運行管理方式也在不斷更新，從開始的“無人值班”、“少人值班”到后來的“集控站”方式，一直發(fā)展到目前系統(tǒng)內(nèi)正在推廣的“調(diào)控一體化加運維操作站”的管理模式。新的運行模式帶來提高勞動生產(chǎn)率、減人增效結(jié)果的同時，也對電力生產(chǎn)的安全運行提出新的要求。由于變電站的電氣誤操作可能造成大面積停電、設(shè)備損壞、人身傷亡，甚至引起電網(wǎng)振蕩瓦解等嚴(yán)重后果。防止和控制電氣誤操作事故是電力行業(yè)反事故措施的一項重要內(nèi)容，是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要條件，防止電氣誤操作一直是變電運行工作的重中之重，對于擔(dān)負著多個變電站操作任務(wù)的運維站更不能忽視此項工作。

“五防”這一概念由此在行業(yè)內(nèi)得以開展。五防系統(tǒng)是防止電氣誤操作最直接也是最有效的技術(shù)措施，管理好“五防”系統(tǒng)的使用，能對各種系統(tǒng)方式改變，按照規(guī)則進行判斷、推理，以確保倒閘操作的正確無誤，對防止誤操作、誤調(diào)度有重要作用，大大提高了調(diào)度自動化系統(tǒng)管理水平，保證了電網(wǎng)安全運行。

一、五防系統(tǒng)的概述

1.發(fā)展歷程

電氣設(shè)備“五防”的要求于1990年在我國電力系統(tǒng)中提出，并以法規(guī)形式行文規(guī)定了電氣防誤的管理、運行、設(shè)計和使用原則。按照規(guī)定，新建、擴建、改造的工程未安裝防誤裝置，或者已安裝但驗收不合格的電氣設(shè)備不能投入運行;項目管理單位在投運前必須要督促施工單位對防誤閉鎖系統(tǒng)做到“三同時”;防誤裝置的設(shè)計應(yīng)遵循的原則是：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設(shè)備均應(yīng)裝設(shè)防誤裝置和相應(yīng)的防誤電氣閉鎖回路。從這個原則出發(fā)，提出了“五防”規(guī)定：防止誤分、誤合斷路器;防止帶負荷拉合隔離開關(guān);防止帶電（掛）合接地線（開關(guān)）：防止帶接地線（開關(guān)）合斷路器（隔離開關(guān)）;防止誤入帶電間隔。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，五防的發(fā)展經(jīng)歷了機械閉鎖、電磁閉鎖、電氣閉鎖、機械程序鎖和微機閉鎖幾個階段。但由于技術(shù)上的原因和防止誤操作設(shè)備可靠性不高，并未完全有效杜絕誤操作的發(fā)生。隨著計算機編碼技術(shù)、通信技術(shù)及控制技術(shù)的快速發(fā)展，微機防誤閉鎖技術(shù)得到了長足的發(fā)展。而近年來，隨著數(shù)字化變電站、智能變電站的投入使用，五防系統(tǒng)與變電站綜合自動化相結(jié)合日益突出。[1]

2.獨立五防、一體化五防以及在線式五防方案比較

目前新建和改造變電站時均采用微機五防系統(tǒng)，而微機五防系統(tǒng)依照是否與變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，分為獨立五防和一體化五防兩種方案。[3]

（1）獨立五防系統(tǒng)。獨立五防系統(tǒng)是指微機五防系統(tǒng)獨立于變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)。在設(shè)置五防系統(tǒng)之初，五防生產(chǎn)廠商依據(jù)五防原則設(shè)置完整的全站電氣設(shè)備閉鎖功能，當(dāng)遠方操作時可以通過專用的微機五防系統(tǒng)來實現(xiàn)全站的五防功能，在現(xiàn)場操作時則由電腦鑰匙和機械鎖具實現(xiàn)閉鎖功能，在受控設(shè)備的操作回路中串入間隔的閉鎖回路，從而可靠地實現(xiàn)五防閉鎖功能，由于此系統(tǒng)有著良好的可靠性、便捷性，成本相對低廉，目前成為東麗供電公司轄區(qū)內(nèi)28所變電站的主流五防閉鎖系統(tǒng)。

獨立五防系統(tǒng)技術(shù)趨于成熟，且成本相對較低，目前廣為運用，此外，它還有著如下優(yōu)點：一是功能完整性。獨立五防系統(tǒng)由主機、機械編碼鎖、電腦鑰匙、模擬盤、電氣編碼鎖等功能元件組成，是一個完整的五防系統(tǒng)，在編制系統(tǒng)軟件時可以僅僅依靠閉鎖邏輯和現(xiàn)場鎖具來實現(xiàn)對全站電氣設(shè)備的閉鎖。二是安全性高。由于獨立五防系統(tǒng)與變電站后臺監(jiān)控相對獨立，五防系統(tǒng)不會受到后臺機運行方式的干擾，獨立完成五防閉鎖功能，具有很好的安全性能。三是操作便捷。由于獨立五防系統(tǒng)采用獨立的主機，在功能上可以依據(jù)操作需要對多個不相關(guān)聯(lián)的設(shè)備進行操作，從而大大提高工作效率。此外，運行人員可以依照變電站現(xiàn)場設(shè)備運行的實際情況來對待操作設(shè)備進行人工定位，五防系統(tǒng)僅完成對其邏輯上的判斷，功能性明確簡單，使用維護方便，操作簡便。

獨立五防系統(tǒng)有著以上諸多優(yōu)點，然而隨著變電站綜自水平日益提高，獨立五防也暴露不足之處：存在資源浪費，獨立五防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、畫面等都不能與變電站后臺自動化監(jiān)控系統(tǒng)通用，每投運一所變電站就需要重新制作，大大增加了維護工作量和使用的復(fù)雜性，且獨立五防和自動化系統(tǒng)有著各自的主機，存在資源浪費，增加成本。

（2）一體化五防系統(tǒng)。隨著自動化水平的日益提高，新技術(shù)越來越多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，綜合自動化系統(tǒng)在數(shù)字化變電站、智能變電站應(yīng)用趨于普及，它將變電站的各種模擬量信息采集到自動化系統(tǒng)的中央處理器中，系統(tǒng)利用這些信息，通過防誤邏輯判斷編制程序，從而實現(xiàn)防誤判斷。將邏輯判斷結(jié)果通過控制軟件輸出實現(xiàn)正常操作。一體化五防系統(tǒng)就是建立在獨立五防系統(tǒng)基礎(chǔ)上，取消獨立五防，將五防系統(tǒng)嵌入監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，合二為一，實現(xiàn)高度的自動控制，從而實現(xiàn)提高資源使用效率和資源信息高度共享。

一體化五防克服了獨立五防資源浪費的問題，將自動化后臺監(jiān)控與微機五防相結(jié)合，使二者實現(xiàn)資源的實時共享，且監(jiān)控畫面實現(xiàn)了統(tǒng)一，便于運行人員更加熟練地掌握和操作。

同樣，一體化五防也有著其相對欠缺的地方：一是可靠性不夠。由于監(jiān)控系統(tǒng)與防誤裝置來自不同的廠商，目前沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計上各自為政，導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)和防誤閉鎖裝置不能很好地融合，致使部分功能缺少。且對于通信及時的要求也更加苛刻。二是運行維護困難。一體化五防系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)與五防系統(tǒng)的融合，不僅具有監(jiān)控的功能，還得有遙控功能，此外還得具備防誤功能，這些必然導(dǎo)致在一次系統(tǒng)圖上界面趨于復(fù)雜，由此產(chǎn)生的設(shè)備調(diào)試、維護工作大大增加，且在產(chǎn)品升級換代時也會產(chǎn)生諸多不便，給運行維護帶來不便。

（3）在線式五防系統(tǒng)。隨著變電站技術(shù)逐漸向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化以及一體化共享模式發(fā)展，結(jié)合數(shù)字化變電站的新理論、新技術(shù)，在線式五防系統(tǒng)實現(xiàn)了三點：一是防誤閉鎖軟件與自動化系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，五防模塊與自動化系統(tǒng)的其他應(yīng)用模塊一樣從同一個實時庫獲得數(shù)據(jù)。二是防誤閉鎖軟件與自動化系統(tǒng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫組態(tài)，五防數(shù)據(jù)直接從自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)中挑選測點，編輯五防屬性，如合分規(guī)則、操作術(shù)語等。三是防誤閉鎖軟件與自動化系統(tǒng)具有統(tǒng)一的畫面編輯，可以直接采用自動化系統(tǒng)的畫面作為五防的畫面。同時，它能很好地適應(yīng)于當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)正在推廣的“調(diào)控一體化加運維操作站”的管理模式，能較好地解決在地域上涉及幾所變電站的倒閘操作情況。為同時在地域上分散的變電站之間的倒閘操作提供很好的安全屏障，實現(xiàn)站間閉鎖功能。[2]

基于以上硬件基礎(chǔ)，在線式五防系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點：

（1）實時性。由于在線式五防模塊與自動化系統(tǒng)的應(yīng)用模塊一樣從同一個實時庫獲得數(shù)據(jù)，保證倒閘操作一次設(shè)備之間的實時對應(yīng)關(guān)系，這一點對于目前系統(tǒng)內(nèi)普遍實行的調(diào)控一體和運維一體化有著很重要的作用。眾所周知，在目前廣泛實行的運維一體化背景下，一個操作隊所管轄的變電站可達十余座，通常會存在其中的幾座變電站出線會作為其他幾所變電站的電源進線，在這種情況下，電源出線故障或者檢修必然會涉及到其下屬變電站運行方式的變化，這時，在線式五防就能及時顯示此時倒閘操作所涉及變電站的一次設(shè)備狀態(tài)和運行方式，并能隨各變電站實時自動更新，以保證運維站防誤工作站與子站設(shè)備運行狀態(tài)的一致性，從而能在變電站層面上更好地實現(xiàn)五防功能，這樣在進行子站開票、模擬預(yù)演、五防閉鎖邏輯判斷上不僅僅只是有調(diào)控人員把握抉擇，而多了一層五防系統(tǒng)判斷，實現(xiàn)集控層、站控層、間隔層的多彩次防誤閉鎖，從而大大提高系統(tǒng)運行安全行。

（2）防誤主站既可以監(jiān)護子站的開票過程，也可以跟蹤操作過程，一旦發(fā)現(xiàn)操作有誤可以在主站端停止開票或終止操作。

（3）支持站間閉鎖功能。由于在線式五防能夠從主站端準(zhǔn)確地檢測到各子站的運行方式，從而主站能夠?qū)崿F(xiàn)子站間的邏輯條件閉鎖，防止誤操作的發(fā)生，可以防止站與站之間聯(lián)絡(luò)線上設(shè)備的閉鎖，防止兩個有邏輯閉鎖的設(shè)備之間發(fā)生惡性誤操作。

（4）多任務(wù)操作功能。可以在五防系統(tǒng)上同時進行多個操作任務(wù)，有多位運行人員進行不同的操作任務(wù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的唯一操作權(quán)，設(shè)備在每次操作前，子站設(shè)備都必須向集控中心防誤系統(tǒng)主站申請操作權(quán)。不同子站可以同時向主站申請到操作權(quán)，對本站進行模擬預(yù)演并操作，但當(dāng)子站獲得操作權(quán)后，主站系統(tǒng)則不能對相應(yīng)的子站進行開票。同理，當(dāng)主站獲得某個子站的操作權(quán)后，相應(yīng)的子站也不能再對本站進行開票，這樣確保了操作權(quán)的唯一性，提高了集控系統(tǒng)操作的安全性。

目前，在線式五防系統(tǒng)負荷是目前運維站的運行管理模式，可以加大推廣，但在線式五防系統(tǒng)的推廣還需要在以下幾方面加以改進提高：

（1）在線式五防對于通訊的依賴程度很大，不能及時反饋系統(tǒng)設(shè)備運行方式，在線式五防將不能正常工作，甚至還可能引發(fā)誤操作。

（2）在線式五防系統(tǒng)的靈活運用需要運行人員具有相應(yīng)的五防閉鎖的相關(guān)知識，這就需要加大對人員的培訓(xùn)力度，提高運行人員的業(yè)務(wù)水平。五防系統(tǒng)能否在生產(chǎn)中起到應(yīng)有的作用在很大程度上決定于運行值班人員運用的熟練程度，因此，對于人員的培訓(xùn)需要極大加強，加快對系統(tǒng)的熟悉程度，從而使系統(tǒng)能夠最大程度發(fā)揮其功能。

（3）由于在線式五防系統(tǒng)涉及到不同的站端，因此，在進行變電站建設(shè)、改造過程都需要納入在線式五防系統(tǒng)的邏輯判斷，做好五防系統(tǒng)的相應(yīng)變更，使改造完的五防系統(tǒng)與一次設(shè)備同時投運，從而有效提高變電站安全操作和運行管理水平。

二、結(jié)語

隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，變電所自動化技術(shù)對電氣五防系統(tǒng)要求進一步提高，傳統(tǒng)電氣防誤閉鎖方式已不能滿足要求，而作為變電所自動化運用發(fā)展方向的在線式五防系統(tǒng)，在功能上還有待進一步完善和提高。從東麗電網(wǎng)目前的運行情況來看，為了安全可靠起見，在大力推廣應(yīng)用微機五防系統(tǒng)的同時，已經(jīng)著手開展將五防系統(tǒng)融入到變電站自動化系統(tǒng)一體化建設(shè)中的試點工作，將五防體系作為變電站自動化系統(tǒng)的有機組成部分，這樣整個變電站自動化系統(tǒng)的防誤功能將更為強大和完善。正如變電站發(fā)展方向是數(shù)字化、智能化一樣，筆者認為與之配套的五防系統(tǒng)也必然是一體化、實時在線的。

參考文獻：

[1]賈燁，宋祉明，高曉敏，等.變電站五防系統(tǒng)存在的問題及改進措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2012，30（3）：67.

[2]翟永成.變電站自動化系統(tǒng)的在線式五防技術(shù)及其實現(xiàn)[J].電工研究，2013，（1）：57.

[3]莫鎮(zhèn)光.微機五防系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012，（26）：106-107.

（責(zé)任編輯：王祝萍）