智能變電站防誤技術探討

王曉文，張 曉，于同偉，李籽良，金世鑫

(1.沈陽工程學院，遼寧 沈陽 110136; 2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

變電站作為電能輸送、分配的樞紐，一旦出現電氣誤操作，將導致設備損壞、系統故障、停電或人員傷亡。為防止電氣誤操作事故的發生，“五防”體系應運而生，它是對一次設備倒閘操作中出現的誤操作采取的技術措施，實現了對一次設備操作的閉鎖邏輯校驗及強制閉鎖，對二次設備操作一般只能起到提示作用。

隨著智能電網建設不斷推進，智能變電站在標準制定、設備研制和工程建設等領域取得了重大突破，智能化設備、數字化技術、網絡控制技術應用使得二次設備的錯誤配置及誤操作所引起的二次設備防誤閉鎖問題日益突出。

由于智能變電站一、二次操作邏輯判斷關聯較弱，無法形成一次設備與二次設備的完整防誤邏輯校驗，防誤系統無法對操作票中的二次設備操作進行核對和校驗，使二次設備的錯誤配置及誤操作所引起的一、二次設備關聯操作防誤需求和二次設備防誤閉鎖等問題日益突出。

1 傳統“五防”概述

為了防止電氣誤操作事故的發生，保障人身安全和電網安全運行，我國電力部門不斷采取措施應對此種事故。依據長期工作的經驗積累和總結，采取的措施分為管理措施和技術措施。管理措施是指電力部門頒布的各種反事故措施和相關安全管理規定，主要包括操作票制度、工作票制度和崗位責任制度等，由于各種原因，僅依靠管理措施遠遠不夠。對應的技術措施主要是應用電氣原理和機械結構對設備的操動機構進行強制性閉鎖，即“五防”閉鎖技術。“五防”閉鎖技術要求是在1990年提出的，規定了電氣設備操作過程中防止出現誤操作的管理、設計、運行和使用原則。防誤裝置的設計應遵循的原則：凡有可能引起誤操作的高壓電氣設備均應裝設防誤裝置和相應的防誤電氣閉鎖回路。基于這個原則，提出了“五防”規定[1]。

“防誤技術”首先要從“五防”講起。“五防”是指防止電力系統倒閘操作中經常發生的5種惡性電氣誤操作事故的簡稱。“五防”閉鎖的發展是隨著電力系統的發展而發展的，相繼經歷了機械閉鎖、機械程序閉鎖、電氣閉鎖、微機五防、一體化五防、在線式獨立五防等技術。隨著“五防”體系的發展和不斷完善，已形成較為成熟的運行規程，從而起到確保安全操作一次設備的作用[2]。

隨著新技術發展，“五防”的內容不斷細化，逐步形成了“五防”體系。但是，由于現場人員習慣叫法上的差異，通常以“五防”泛指“防誤”，即把“五防”和“防誤”等同為一個概念來講。實質上，“防誤”的概念是大于“五防”的，隨著電力水平的快速發展，對電力事業發展提出更高要求，表明當前的“五防”已不能滿足智能變電站防誤閉鎖全面性要求。針對智能變電站的智能防誤技術成為新的研究課題。

2 智能防誤面臨的問題

隨著“智能電網”概念的提出以及電子式互感器的廣泛應用，智能變電站逐漸從理論研究走向工程實踐。當前，智能變電站已處于全面推廣階段，各區域電網尤其110 kV電壓等級及以上的新建變電站均已采用不同的組網設計模式，按照智能變電站技術要求進行規劃、設計、建設和運行。但目前智能變電站防誤閉鎖方面的技術研究和工程實踐都停留在“五防”閉鎖階段和變電站一次設備的防誤操作層面。隨著微機防誤技術的發展，一次設備的防誤已非常完善。智能變電站中二次設備防誤閉鎖問題日益突出，對智能變電站防誤閉鎖的全面性提出了更高要求，傳統的“五防”已經不能滿足智能變電站的需求[3]。

目前生產現場事故頻發，迫切需要建立面向全站的一、二次設備的綜合防誤技術，防止智能變電站運行、操作、檢修等各個環節中出現誤操作。在國網通報的變電站事故中，2014年10月某330 kV變電站由于合并單元檢修壓板設置與其運行狀態不匹配導致線路故障引發變電站全停；2015年9月某220 kV變電站由于壓板投退順序錯誤導致母差保護誤動等。由于二次設備在電力系統中的特殊作用，要保證二次系統繼電保護裝置的正常反應，繼電保護裝置出現拒動或誤動都會給電力系統造成不可估量的損失。因此急需研究面向智能變電站一、二次設備的綜合防誤技術。

智能變電站最核心的技術革新在于使用網絡技術代替傳統二次接線傳遞數字和模擬信號，原有直接可見、相互解耦、具象的二次接線由不直接可見、相互高度耦合、抽象的網絡數據流代替[4]。運行人員無法明確掌握繼電保護及控制回路的運行和動作狀況。智能變電站除智能終端跳合閘出口壓板及檢修壓板為硬壓板外，其余均為GOOSE發送/接收軟壓板，存在著壓板數量多、不直觀、無“明顯電氣斷點”等特點，在操作過程中容易造成漏投退、誤投退等，因此需要研究智能變電站防誤操作技術及其可靠性校驗技術，提高智能變電站二次系統操作的可靠性和效率。

3 智能變電站綜合防誤實現的條件

要實現面向全站一、二次設備的綜合防誤技術，建立一、二次設備之間的聯系是關鍵。智能變電站監控一體化業務平臺可為建立聯系提供條件。

智能變電站一體化監控系統按照全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化的基本要求，通過系統集成優化，實現站控層系統從單一的監控向一體化、集成化方向發展，以實現統一采集電網及電力設備的多種狀態數據，建立變電站數據中心，全面反映一、二次設備運行信息，并建立一、二次設備之間的關聯。由于智能變電站監控一體化的實現，滿足防誤操作全面性和強制性的要求，有效預控安全風險。為開發基于一體化業務平臺的綜合防誤軟件模塊，實現智能變電站一、二次設備間關聯控制操作的安全提供了可能性。

控制操作功能作為智能變電站高級應用中較成熟的技術，目前已在變電站內得到廣泛應用[5]。目前現場應用的控制操作只實現了一次設備的防誤操作，即在智能變電站建設階段，“五防”閉鎖邏輯從傳統的獨立設置轉變為與后臺監控系統一體化設置，一體化的“五防”系統基于智能變電站監控一體化業務平臺采用模塊化軟件配置，已經完善地實現了全站設備的“五防”功能。但是二次設備的防誤操作未納入順序控制，并且二次設備的操作閉鎖邏輯也未實現，智能變電站綜合防誤中的二次防誤亟待研究開發。可以借鑒一次防誤的技術體系，將二次設備的防誤功能融入到智能變電站控制操作系統中，由監控系統一體化業務平臺實現適用于一、二次設備的綜合防誤模塊。綜合防誤軟件模塊作為一體化業務的一個新應用模塊，需要與監控系統、智能告警和順序控制系統實現協調交互，并能替代“五防”的一次設備防誤閉鎖功能。該軟件模塊投入現場運行后，將保障整個運維檢修工作過程，提高安全生產水平，避免事故發生。該軟件模塊作為現場運維工作流程中的關鍵防誤環節，與監控系統和順序控制系統均有復雜數據交換過程，并需要合理實現運維人員的人工操作過程和自動防誤閉鎖機制之間的協調交互關系。所有操作都要通過防誤閉鎖邏輯判斷后才能執行，如果邏輯不滿足，則強制閉鎖。

4 結束語

“安全第一，預防為主”是我國一貫的安全生產方針，安全也是電力系統的根本性要求，是實現供電可靠性的基礎，可靠、完善的智能變電站防誤操作系統是提高電力系統供電質量的保障。根據智能電網的運行與發展需求，亟待建立完善的智能變電站綜合防誤操作體系。應用智能化設備、數字化技術、網絡控制技術，解決智能變電站一、二次設備的綜合防誤問題，將為提高供電可靠性提供重要保障。

[1] 柏志剛.變電站電氣防誤閉鎖與微機五防的應用[J].新疆有色金屬,2011,34(2):135-136.

[2] 張紅軍,王 軍.基于66 kV系統雙母線接線母線隔離開關防誤聯動互鎖機構研究[J].東北電力技術,2015,36(12):33-35.

[3] 李 然,金元元,鐘麗波,等.變電站硬壓板狀態在線監測功能研究[J].東北電力技術,2015,36(8):54-56，59.

[4] 葉 翔,劉 輝,周永忠，等.智能變電站圖模一體化設計軟件實現方案[J].江蘇電機工程,2014,33(3):41-44.

[5] 樊 陳,倪益民,竇仁暉，等.智能變電站順序控制功能模塊化設計[J].電力系統自動化,2012,36(17):67-71.