五防系統在變電站綜合自動化中的應用

摘要：防誤閉鎖對于變電站的安全穩定運行至關重要，隨著近些年電網規模的不斷擴大，對變電站的防誤閉鎖系統可靠性提出了更高的要求。論述了常用閉鎖方式的工作原理及特點，并結合實例，介紹了五防系統在變電站綜合自動化中的應用情況，指出主要設備防誤閉鎖功能的實現過程和防誤效果。

關鍵詞：變電站；防誤閉鎖；微機閉鎖；五防系統

作者簡介：鄧偉明（1975-），男，廣東廣州人，廣州穗明工程總承包有限公司經營管理部，助理工程師。（廣東 廣州 510000）

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）33-0223-02

在變電站操作的各個環節中，為避免誤調度、誤操作的風險，提高變電站管理和運行水平顯得日益重要。而建立變電站自動化綜合防誤閉鎖系統是確保配網精心調度、安全運行的重要技術措施。在這種情況下，有針對性研究綜合自動化變電站的五防系統的閉鎖系統設計并討論其應用關鍵問題，將具有重要的現實意義。

一、變電站防誤系統防誤閉鎖的范圍

變電站防誤系統中需進行強制閉鎖的1次設備有：斷路器、接地刀閘、隔離開關等。而斷路器強制閉鎖的操作方式有：調度和集控操作、站控層的操作、測控屏的操作以及現場就地的操作。其中對調度和集控操作采取測控裝置的閉鎖方式；對站控層的操作采取防誤閉鎖的軟件和測控裝置的閉鎖方式；對測控屏操作采取電氣編碼鎖的方式進行閉鎖。對電動刀閘可在多個地方實行操作，并需采取以下閉鎖方式：在調度和集控操作時，采取測控裝置的閉鎖方式；在站控層的操作時，采取防誤閉鎖的軟件及測控裝置的閉鎖方式；在端子箱采取電氣編碼鎖的閉鎖方式；在機構箱的就地操作中，采取機械編碼鎖的閉鎖手段。前三種操作方式需和現場布線式單元的電氣閉鎖聯合使用。

二、變電站常用防誤閉鎖的方式

1.間隔層的防誤閉鎖方式

對于間隔層的防誤閉鎖可利用間隔層的測控裝置中可編程邏輯功能進行。間隔層防誤閉鎖的在線閉鎖同樣能夠通過電氣設備本身位置的改變來實現，這種閉鎖的方式與傳統微機防誤相比更為實用。除此之外，間隔層防誤系統還能夠防止集控中心遙控操作或調度電動刀閘、變電站的斷路器發生的錯誤操作，進一步保證了防誤方式的安全性和可靠性。

間隔間的連鎖以及間隔內的閉鎖是間隔層防誤閉鎖的方式。其中，間隔間連鎖設備中的狀態信息主要源于兩部分，一部分在測控裝置中，一部分在裝置本地。間隔內閉鎖設備中的狀態信息主要位于裝置本地，只有當閉鎖條件需要用到測控裝置中的單元信息時，間隔層間才能夠進行信息的互通，從而獲得實時的信息。間隔層防誤閉鎖中，通過邏輯計算間隔層的測控單元時，只有當五防條件達到相關要求，且控制閉鎖接點閉合時方可進行操作。[1]

2.機械的防誤閉鎖方式

五防系統中機械閉鎖方式主要通過設備機構與機械結構的互相制約，且動作在符合其先后順序要求的前提下，實現相互閉鎖。機械閉鎖具有不易損壞、操作較為簡便、檢修量小且閉鎖較為可靠等優點，無需借助輔助工具就可進行操作，根據正確的操作順序自動解鎖。但機械閉鎖還存在一定缺陷，該閉鎖方式只能應用在具備機械聯系的元件，而不能實現電氣聯系元件間的應用。機械閉鎖方式在成套高壓設備中應用較為廣泛，而在敞開式變電站中，機械閉鎖只能用于接地刀閘和刀閘間的閉鎖。

3.電氣的防誤閉鎖方式

電氣防務閉鎖方式主要是在需要閉鎖的接地刀閘或刀閘等電動操作的回路中，將刀閘或斷路器等設備輔助的接點串入，并通過接點斷開或接入來完成設備之間相互閉鎖的功能。

理論上而言，電氣防誤閉鎖可靠性較高，操作較為簡便，能夠同時實現間隔間的設備聯鎖和間隔內設備閉鎖。但在實際操作過程中，電氣防誤閉鎖仍存在一定的不足之處，具體如下：

（1）電氣防誤閉鎖所需二次電纜數量較多且需預先埋設，而埋設、安裝與維護的工作量較大。同時二次回路較為復雜，且電氣閉鎖功能需根據二次接線確定，增加或修改較為困難。

（2）電氣防誤閉鎖在實現五防閉鎖的功能上存在缺陷，無法完整將其實現。此外，電氣防誤閉鎖只能避免刀閘、接地刀閘以及斷路器等出現的誤操作，而無法對裝拆的接地線、誤入帶電的間隔等進行閉鎖。

（3）電氣閉鎖實際運行過程中，由于設備切換的不到位、輔助開關的密封差或銹蝕等因素的存在，降低了開關輔助接點的可靠性，甚至會對閉鎖系統工作的可靠性造成嚴重的影響。

4.微機的防誤閉鎖方式

微機閉鎖主要是采用網絡通信以及計算機等技術，防止高壓的開關設備電氣出現誤操作的一種防誤系統裝置。微機防誤系統的功能元件主要包括主機、電腦鑰匙、模擬屏、機械以及電氣編碼所等。微機防誤系統主要是通過將二次閉鎖的回路向計算機五防閉鎖的規則庫轉變，以此來達到微機防誤閉鎖數字化。微機閉鎖主要是依靠現場鎖具以及閉鎖邏輯來實現對刀閘、斷路器、接地刀閘、網門以及接地線等的閉鎖，從而達到完整五防閉鎖的目的。

三、綜合自動化變電站中五防系統的具體應用

本文主要就五防系統在220kV綜合自動化變電站中的應用進行分析，其中，220kV變電站及110kV配電裝置主要設備采用的是戶外GIS；且10kV電容器主要采用戶外的布置，而10kV系統應用成套的高壓開關柜。

1.變電站防誤閉鎖的系統配置

（1）間隔層的防誤閉鎖。本變電站實現間隔層的防誤閉鎖主要是通過測控裝置實現。其中，邏輯閉鎖的數據可來源于本間隔，也可由其他間隔的測控裝置經通信網絡獲得。

（2）機械防誤閉鎖。本變電站實現機械防誤閉鎖功能的設備主要是10kV成套的高壓開關設備。此外，機械閉鎖還可在刀閘、接地刀閘之間應用。

（3）電氣防誤閉鎖。220kV、110k變電站中的GIS設備，其自身就已具備完整電氣防誤閉鎖的功能，可直接實現刀閘、接地刀閘以及斷路器之間的電氣閉鎖功能。此外，刀閘、接地刀閘以及電容器網門之間也能同時實現本間隔電氣閉鎖的功能。

（4）微機防誤閉鎖。本變電站的站控層中配置的五防閉鎖系統主要采用的是專門的五防機，且能與監控機互相通訊，采集設備實時的位置。現場CIS匯控柜刀閘、斷路器等設備操作的把手和測控柜斷路器操作的把手均實現了電編碼鎖。此外，監控機現場操作或遠程遙控時，只有當模擬符合五防的條件，方可執行相應操作命令，從而實現獨立且完整的閉鎖功能。

根據不同操作的對象和方式，以上閉鎖方式才會在不同的地方得到應用。

2.變電站防誤系統的工作情況

（1）斷路器的防誤系統。本變電站斷路器主要有三種操作方式：其一，監控機遠方遙控操作。其二，通過CIS匯控柜斷路器的操作把手進行現場就地操作，主要是電氣防誤閉鎖以及微機防誤閉鎖在發揮作用。其三，主要是通過測控屏強電的操作把手對斷路器實施遠程的操作。測控屏或監控機遠方遙控操作時，間隔層防誤閉鎖、電氣防誤閉鎖以及微機防誤閉鎖三者同時進行防誤的控制。但需注意的是，無論是哪一種操作方式，均需通過提示性的閉鎖來實現對斷路器的操作。[2]

（2）GIS設備接地刀閘和刀閘的防誤系統。本次220kV、110kV變電站中，GIS設備接地刀閘及刀閘的操作主要從以下幾方面進行，其中，圖1所示的是刀閘的控制回路圖。

1）監控機的遙控操作。監控機對刀閘實施遙控操作的過程中，SBT處于遙控狀態時，間隔層閉鎖、機械閉鎖以及微機閉鎖三者同時實施防誤控制操作。監控機遙控下達命令后，微機防誤系統首先計算防誤閉鎖，且當條件滿足時，方可下達與之相符的控制單元。此時，控制單元需進行防誤閉鎖的計算，且條件滿足后LS接點閉合。而當YF或YH的接點閉合時，連通刀閘電動操作的回路，此時，遙控操作順利完成。

2）匯控柜電動操作。匯控柜帶動操作過程中，通過遙控、近控轉換開關處于近控狀態，此時，當微機防誤閉鎖滿足條件后，WSF接點會導通；而當間隔層閉鎖滿足邏輯閉鎖條件時，LS1接點閉合；而當電氣閉鎖回路條件符合時，LS2導通，刀閘電氣操作回路接通后，刀閘能夠完成電動的操作。但需注意的是，任一層閉鎖關系達不到相應的條件，操作均無法進行。因此，在匯控柜內的電動操作刀閘的過程中，微機閉鎖、電氣閉鎖和間隔層邏輯閉鎖均會同時發生作用。

3）刀閘機構箱的手動操作。特定狀態下，刀閘機構箱進行手動操作時需將機構箱操作孔蓋打開，此時，手動、電動閉鎖開關將自行斷開，這樣一來，刀閘電動的操作回路將無法連通，手動操作時，能有效避免電動回路被接通后誤傷到操作的人員。

只有當刀閘電氣防誤閉鎖的邏輯條件達到要求時，才能打開機構箱的操作孔蓋板，故進行刀閘機構箱的手動操作時，電氣閉鎖會發生作用，微機閉鎖和間隔層閉鎖卻不能進行手動操作閉鎖。故需盡量減少或避免使用此操作。

（3）變電站10kV成套高壓開關設備的防誤系統。本變電站10kV成套高壓開關設備接地刀閘中具備與微機閉鎖成套的編碼鎖，其自身還具備機械聯鎖的功能。這就要求在操作10kV成套的高壓開關柜時，需要機械閉鎖以及微機閉鎖同時作用。

（4）本站10kV電容器刀閘及網門防誤系統。電容器打開網門或刀閘時，與之相關的設備將無法達到電氣閉鎖的邏輯條件。電容器操作過程中，機械閉鎖、電氣閉鎖以及微機閉鎖等能夠同時進行防誤操作。本站變電站10kV電容器刀閘及網門電氣防誤閉鎖回路的操作圖，見圖2。

四、結論

隨著變電站向綜合化、智能化大步邁進，五防綜合防誤閉鎖系統的應用，毫無疑問將為電力事業發展提供強有力的安全保障。實踐表明，綜合利用上述閉鎖方式，能夠取得較好的防誤效果，值得推廣借鑒。

參考文獻：

[1]王鵬程，翁水.綜合自動化變電站防誤閉鎖系統的應用分析[J].中國電力教育，2010，（S1）.

[2]李艷軍，張國紅.防誤閉鎖系統在220kV綜合自動化變電站中的應用[J].電工技術，2011，（10）.