淺談微機五防系統在朔黃鐵路牽引變電所應用的必要性

張 鋒

（朔黃鐵路發展有限責任公司，河北 滄州062350）

0 引言

朔黃鐵路是我國西煤東運第二大通道，目前年運量已接近2億t，隨著線路擴能改造的逐步完成，變電所牽引負荷也在日益增大，而公司管內牽引變電所中，一直采用的是傳統防誤電氣閉鎖，其發揮的作用已經不能滿足電力調度自動化及電力系統自動化的要求。本文提出將新型微機五防系統運用在朔黃鐵路牽引變電所內的設想，以滿足綜合自動化改造后的牽引變電所對閉鎖系統自動化、智能化的要求。

1 傳統電氣閉鎖

1.1 作用

目前，朔黃鐵路管內牽引變電系統采取的是傳統電氣閉鎖，就是將同一電氣連接內的刀閘和開關通過二次回路的輔助接點進行聯鎖，使電力系統內的設備操作能按照操作卡片上的規定順序可靠完成。其主要功能如下：（1）防止值班人員帶負荷分、合隔離開關；（2）防止值班人員在執行操作命令時看錯設備，進行誤操作；（3）防止值班人員在地刀閉合時，將斷路器手車投入運行位；（4）防止值班人員在地刀斷開時，將斷路器手車拉至試驗位；（5）防止值班人員誤入帶電區間。

1.2 缺點

傳統電氣閉鎖回路是現場電氣聯鎖技術的一種，通過二次回路輔助接點的開閉來發揮作用。例如，當1號系統的101斷路器閉合時，2號系統的102斷路器合閘回路上會有一處接點斷開，實現閉鎖102斷路器合閘的目的。這種閉鎖動作迅速、可靠。但是，由于需要在設備本體操作回路內接入大量二次電纜，接線復雜，而當設備運行時間達到一定時限時，二次接線很容易松動、老化，造成接觸不良，導致閉鎖失效。而且，電氣閉鎖主要針對的是刀閘和開關的誤操作，對拆、掛接地線和誤入帶電間隔的行為不能起到有效作用。

2 新型微機五防閉鎖

2.1 原理

隨著科技的發展，針對傳統電氣閉鎖的種種缺點，科研人員為我們提供了一種新的閉鎖技術——在線式防誤綜合操作系統。其引入微功耗無線網絡、網絡控制器、智能鎖具、無線電腦鑰匙等，支持RFID編碼技術，可實現多任務并行操作、檢修票、智能解鎖、黑匣子、設備狀態實時對位、防誤邏輯實時判斷、操作過程實時監控。其原理如圖1所示。其中，站控層主要由微機五防系統主機、五防模擬操作屏、打印機等組成，其職能包括采集變電所監控系統上傳的信息，采集設備位置信號，對操作票進行綜合管理（如查詢、儲存），對操作票的內容進行模擬操作，打印系統信息等；間隔層的職能包括組建系統網絡，管理系統設備，如網絡控制器、無線路由器、分布式控制器、智能地線管理器、電腦鑰匙、鑰匙管理機等；過程層的職能主要是對各種五防鎖具進行管理，包括遙控閉鎖繼電器、地線檢測閉鎖機構、電編碼鎖、機械編碼鎖、高壓帶電顯示閉鎖裝置等。

圖1 在線式防誤綜合系統原理圖

2.2 操作步驟

當值班人員接到操作令后，首先以合法的用戶身份登錄到五防操作系統內，然后在屏幕出現的模擬接線圖上按正確的順序及方式對操作過程進行全程模擬，如果值班人員的操作符合五防系統的操作邏輯，則系統會將該次操作加入到操作票中；反之，系統會拒絕將本次操作加入到操作票中，并對拒絕原因加以說明。如果安裝有操作票專家系統，那么在值班人員模擬操作時，系統會自動或支持手動輸入將二次操作及提示型操作插入進操作過程中，其預演正確的操作票內容可通過網絡控制器導入到電腦鑰匙當中，安裝有專家系統的用戶此時可以將操作票打印出來，用戶退出登錄（不是停止運行），然后值班人員應到操作現場，按所帶操作票上要求的順序，用電腦鑰匙執行其命令內容。當操作手動一次設備時（如手動隔離開關），應將電腦鑰匙插進相應的編碼鎖內，通過其探頭（有線或無線）檢測該次操作的對象是否正確，若正確，則電腦鑰匙會向五防主機申請當前操作是否允許，若允許，則顯示正確提示信息，同時開放其閉鎖回路或機構，這時就可以進行倒閘操作；當遇到需要由監控系統操作的設備時，則應按電腦鑰匙提示按“確定”按鈕，向五防主機申請當前操作是否允許，若允許，則向監控系統發解鎖命令，監控操作結束并且設備實際變位后，電腦鑰匙自動上報操作結果，然后繼續下一步操作；當遇到需要對智能鎖具解鎖的操作時，則應按電腦鑰匙的提示按“確定”按鈕，電腦鑰匙向五防主機申請當前操作是否允許，若允許，則向智能鎖具發解鎖命令，待解鎖成功后再進行操作（手動或電動）；若在操作過程中將電腦鑰匙插入錯誤的編碼鎖內或現場設備狀態改變，電腦鑰匙申請操作時五防主機不允許操作，則不能進行開鎖操作，同時電腦鑰匙發出持續的報警聲以提醒操作人員，從而達到強制閉鎖的目的。全部操作結束后電腦鑰匙自動將操作結果回傳。

2.3 功能特點

2.3.1 雙網絡多模式操作方式

（1）雙網絡：微機五防系統同時采用有線通訊模塊和無線通訊模塊2種通訊模塊，一般都是2模塊交叉運行，互為備用；特殊情況下，單獨模塊也能獨立運行。（2）無線電腦鑰匙：可選擇無線網絡接票或紅外線接票2種接票途徑，在線和離線均可操作，可對普通編碼鎖具或智能鎖具進行解鎖、閉鎖操作。（3）自動化智能鎖具：鎖具具有采集信號、自我診斷、控制解鎖等功能，既可對鎖具進行在線操作，也可使用電腦鑰匙進行操作。（4）多任務并行操作：防誤主機可在滿足五防原則與不能交叉作業的前提下，支持多個操作任務并行執行。（5）全程防誤：實現單人操作遠方監護，并對單人操作全程防誤。

2.3.2 防誤閉鎖系統

（1）實時狀態采集、對位。五防主機不僅可采集現場的設備狀態（包括網／柜門、臨時接地線），還可采集現場智能鎖具的閉鎖狀態，真正實現全面實時的設備狀態自動對位。（2）實時監控操作全過程。電腦鑰匙與微機五防系統主機實行即時信息交互，監控人員可隨時監控操作人員的完成情況。（3）實時防誤邏輯判斷及實時閉鎖功能。在值班人員進行設備操作時，微機五防系統主機可對其每一步操作的邏輯進行在線判斷，并實時了解智能鎖具的狀態。（4）實時異常情況處理功能。在操作過程中，五防主機根據實時遙信、遙測信號，實時分析現場設備是否誤動或跳閘，及時提供解決措施，有效防止誤操作。

2.3.3 完善的解鎖方式

微機五防系統具有完善的解鎖方式，在網絡正常的情況下，值班人員可通過網絡控制器進行在線解鎖或通過電腦鑰匙進行遙控解鎖。若網絡出現故障，值班人員可用電腦鑰匙按照操作票命令要求進行常規解鎖。若電腦鑰匙也出現問題，值班人員可用特別準備的緊急解鎖鑰匙進行解鎖。遇到緊急事故時，電腦鑰匙自帶緊急解鎖功能，可不經過操作票系統模擬，直接對一次設備進行操作。

3 結語

隨著科技水平的發展，變電所綜合自動化技術對電氣五防系統的要求進一步提高，傳統電氣閉鎖方式已不能滿足要求。而升級朔黃鐵路牽引變電所內的閉鎖系統，可使變電所設備的運行效率和供電可靠性大大提高，人員責任事故、設備事故和故障發生的幾率大幅下降，檢修成本也隨之降低，從而切實提高了公司的經濟效益。

［1］薛玉喜.電氣五防的選型與設計思想［J］.華電技術，2008，30（10）：23～26

［2］劉雪飛，劉國亮.關于變電站五防閉鎖裝置的探討［J］.電力系統保護與控制，2008，36（9）：77～79