2018基于在线监测变电站防误操作系统研究
摘要：随着自动化技术水平的推广应用，传统的“五防”模式已无法完全适应变电站安全操作的要求。文章通过传统微机五防存在的缺点，提出了防误闭锁系统将面对的新要求，通过分析变电站五防系统的应用，及该系统各模块的实现方式，很好的解决了传统微机五防的缺点，将来今后变电站五防系统建设中具有良好的使用前景。http://
关键词：在线式五防系统变电站防误操作在线监测
Abstract: With the popularization and application of the level of automation technology, the traditional "five prevent" model has not fully meet the requirements of the substation safety operation. In this paper, through the traditional to the disadvantages of the microcomputer five, and put forward the control system will face closure error of the new requirements, through the analysis and the application of the system five transformer substation, and the system of each module in realization, very good solve the microcomputer and the shortcomings of traditional five, in the future the substation in the future five in the system construction has good use prospects.
Key words: on-line five substations system, substation, wrong operation, on-line monitoring
中图分类号： TV547.5文献标识码：A 文章编号：
概述
近年来，计算机技术在电力系统的普及应用，使电力系统自动化技术水平有了极大地发展。目前在电力系统中应用最为广泛的是监控系统与五防系统分别独立运行模式的传统微机防误闭锁系统。110kV丹卢变电站，共有3台主变，#1主变容量50000KVA，#2主变容量40000kVA，#3主变容量40000kVA。110kV配电装置为单母线分段、跨条带旁路接线。站内五防系纺现为微机防误闭锁系统。这种系统在系统组成、稳定性、可扩展性等方面体现了较高的实用价值。
1变电站五防系统现状
110kV丹卢变电站站内五防系统现为微机防误闭锁系统，微机防误闭锁系统也是目前在电力系统中应用最为广泛的五防系统。微机防误闭锁系统主要由三个部分组成，即防误主机（或五防模拟屏）、电脑钥匙及现场锁具。微机防误闭锁系统中的现场锁具无需敷设电缆，具有投资小、覆盖面广、可靠性高，结构简单的优点，所以得到广泛使用。
但是微机防误闭锁系统也有难以克服的缺点：
（1）微机防误闭锁系统不能实时取得现场实际位置。操作期间，防误主机不能在线跟踪操作的执行情况，只有在电脑钥匙回传后，才可以获得相关的操作信息。
（2）在操作方式（遥控、手动操作）切换频繁的情况下，电脑钥匙需要多次回传，操作较繁琐。
（3）微机防误闭锁系统的锁具及其附件类型繁多，装设复杂，容易出现可靠性问题，增加了维护和运行的负担。
随着变电站自动化技术的不断推广，防误闭锁技术面临很多新的需求：
（1）防误闭锁系统应该更加简单、可靠。
（2）防误闭锁系统应该同时实现五防逻辑闭锁和操作票顺序闭锁。
（3）防误闭锁系统应当实现对于设备实时在线的防误闭锁。
（4）防误闭锁系统应当同时实现对于站控层、间隔层、设备层三层操作的实时在线防误闭锁。
（4）防误闭锁系统应当有助于运行人员正确操作习惯的培养。
基于上述新的要求，出现了一种在线式五防系统的新技术。
在线式五防系统实现了操作票项的实时监控，取消了常规电脑钥匙及相关锁具，电气操作回路闭锁由测控装置输出接点自动实现，该系统投运有效缩短了变电站操作时间。
2在线式五防系统研究
2.1在线式五防系统概述
变电站在线式五防系统是充分利用变电站自动化系统全站监控功能，经集成在自动化系统后台软件中五防模块及测控装置中间隔五防模块对电气操作防误闭锁实时判断，对满足防误闭锁操作条件的电气设备逐步开放操作的一套防误闭锁系统。它是将后台五防与测控装置及智能操作箱通过GOOSE信号紧密联系在一起，来实现变电站的五防操作的系统（如图1所示）。后台通过测控信号反馈实现全站的逻辑闭锁以及顺序票的执行，测控装置实现本间隔的五防逻辑闭锁。在线式五防系统就是将两者信号进行交互，合并后可实现在线式的实时五防闭锁。
（1）在线式五防系统取消了电脑钥匙和相关的挂锁、机械锁及电气编码锁，原设备操作回路中电气编码锁由测控装置输出控制接点相应替代，网门、刀闸机构箱、临时接地桩的挂锁由测控装置输出接点控制的在线式五防专用锁具相应替代。
（2）在线式五防系统通过对全站电气设备（一、二次设备，刀闸电机电源状态等）、在线式五防专用锁具，以及现场实际操作情况的在线监视，结合经预演成功保留在五防主机中的操作票序列，按票依次开放每步电气操作，一旦操作对象的操作条件改变不满足操作要求，自动中断余下操作步骤，实现全程实时在线闭锁。
（3）在线式五防系统由三层防误构成，分别是站控层防误（以下简称监控五防）、间隔层防误（以下简称间隔五防）以及单元电气闭锁。所有操作均应经防误闭锁，并有出错报警和判断信息输出；站控层及间隔层应实现面向全站设备的综合操作闭锁功能；单元电气闭锁实现对本间隔电动操作的隔离开关和接地开关的防误操作。
（4）在线式五防系统主要由五防工作站、在线式五防专用锁具、可遥控空气开关三部分组成；在线式五防系统与变电站自动化系统一体化配置，五防工作站能与操作员站切换/互为备用；在线式五防专用锁具、可遥控空气开关受监控五防及测控五防控制，并提供反映分、合状态的辅助接点。
图1在线式五防系统结构示意图
2.2各环节研究
（1）后台五防机的实现
后台实行一体化五防即五防系统嵌入后台监控系统当中，实时从监控系统获取当前全站的遥信状态。正常情况下任何操作都需要操作票才能进行。未开操作票时，每个操作对象的监控操作允许标志位（JKCZ）均置0，程序根据五防逻辑关系，实时的计算每个操作对象的监控五防分允许标志（JKWF_EnaOpn）、监控五防合允许标志(JKWF_EnaCls），通过通讯报文将每个操作对象的实时允许信息发给测控装置。已开操作票时，后台将当前步骤操作对象的JKCZ置1，其他操作对象的JKCZ均置0；根据对当前操作对象的操作方式，来选择发JKWF_EnaOpn或者JKWF_EnaCls。后台具有临时解锁功能，可对某个操作对象临时解锁，解锁后将该操作对象的JKCZ、JKWF_EnaOpn、JKWF_EnaCls都置1，实现紧急单步操作，以应对紧急情况的发生。
（2）测控装置的实现
测控装置作为在线五防的一个重要环节，承上启下，在不同的操作模式下，实现不同的测控方案。
提供一个“遥控投入”的功能开入（Remote），1代表“远方”模式，对应调度以及后台的遥控；0代表“就地”模式，对应就地操作。
提供一个“监控五防投入”的功能开入，1代表“监控五防”投入；0代表“监控五防”退出；提供一个“间隔五防投入”的功能开入，1代表“间隔五防”投入；0代表“间隔五防”退出；设计时，需要一个带钥匙的把手接至该开入，防止操作人员随意解除在线五防。
提供一个“在线五防模式”的软压板定值（Logic_Mode）。当该定值为1时，当处于远方状态时，远方遥控除了判断自身逻辑外，还要判断JKWF状态；当该定值为0时，远方遥控只判读自身逻辑。该定值可实现调度的三层五防校验。
提供多个操作对象，每个操作对象根据测控联锁文件实时的判断自身的联锁分允许（CKLS_EnaOpn）、联锁合允许（CKLS_EnaCls）状态，同时对上接收后台发送的JKCZ、JKWF_EnaOpn、JKWF_EnaCls，并结合自身的联锁状态，计算出最终的在线五防分允许（CKWF_EnaOpn）、在线五防合允许（CKWF_EnaCls），并将闭锁接点信号串入操作回路中。
对每个操作对象测控装置提供一个“测控联锁解除”的功能开入。当开入为1时，该操作对象退出自身的测控联锁功能（监控后台的在线五防仍保留）。
（3）五防锁具的实现
变电站内会有一些非电控操作对象，这些操作对就需要具有特定功能的电磁锁具（简称网门锁、刀闸锁和接地锁）来实现在线五防功能：
a锁具本身需要电源，当电源回路断开时，锁具不能打开或合上。在设计时，需要将监控五防的允许接点串入锁具的电源回路，保证只有条件满足的锁具才能打开，从而防止了操作对象的误操作。
b有些非电控操作对象本身没有辅助接点，比如临时接地线，此时要求锁具必须提供可靠的辅助接点，实时的反应锁具的状态，以此来实时的反应该操作对象的状态。
c锁具需具备一把万能钥匙，已应对紧急情况临时解锁。
10kV开关柜手车与其它设备间的闭锁，均采用开关柜本身的电磁锁，该电磁锁应受测控装置的五防闭锁节点控制。端子箱、机构箱应使用箱体自带的锁具上锁，防止箱门意外打开。
2.3各主要设备对象电气研究
（1）全站断路器
注：JK为带钥匙的三工位切换把手，图中接入位置为“五防解锁位置”。
（2）110kV电动隔离开关
注：JK为带钥匙的三工位切换把手，图中接入位置为“五防解锁位置”。
另：隔离刀闸就地机构箱操作回路也按上述方式串接监控五防闭锁节点
图2 隔离开关电机电源遥控回路示意图
（3）110kV接地开关
注：JS为相应锁具的解锁位置，由万能钥匙在此处解锁，下同
（4）全站接地桩
（5）10kV手车
注：原站内10kV手车未配置闭锁电磁铁，本工程需加装。
2.4正常及紧急操作模式
（1）正常操作模式
当在后台进行遥控操作时，正常情况下，在线五防联锁把手处在“投入”模式，后台每步操作都必须经过后台的五防逻辑判断和操作票顺序判断；同时经过测控装置的联锁逻辑判断，如果条件满足，则相应的操作回路中的测控五防联锁闭锁触点会相应闭合，并最终通过操作箱实现分合闸命令。当远方调度进行遥控联锁操作时，调度只经过测控单元的间隔联锁、电气闭锁。当转为就地操作时，测控屏以及智能汇控柜的就地操作都需要经过操作票序列校验以及后台五防以及间隔测控联锁校验。
（2）紧急操作模式
当后台遥控出现问题，但此时仍能开票，可以选择测控屏就地操作（仅限断路器）或者操作箱就地操作，此时操作仍然会判断监控后台是否开票，防止运行人员误走间隔。
如果操作票已不能开，此时可将监控五防功能（Logic_Ena）置0，就地操作，仍然保留了测控联锁、电气闭锁。
假设测控装置联锁出现了问题，导致不能进行遥控操作，此时将联锁解除把手打到解锁位置，这样退出测控联锁，但是监控五防、电气闭锁仍然存在。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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