智能跨站五防系統在烏蘭察布電網的應用

胡懷偉

(內蒙古電力(集團)有限責任公司烏蘭察布電業局，內蒙古 烏蘭察布 012000)

0 背景

據統計，烏蘭察布地區每年通過線路跨站送電至蒙西電網的次數逐年增加，2014年高達116次。在電網操作時，由于沒有跨站五防系統的保護，有可能發生五防事故(帶地刀合對側開關)，存在嚴重的安全隱患，為此，亟需建設一套智能跨站五防系統，以保證跨站操作的安全。

1 智能跨站五防系統簡介

傳統的五防系統屬于站內五防，僅能對變電站內的操作進行五防校驗，保證站內操作安全。站內五防的內容主要包括以下幾個方面：

(1) 防止帶負荷分、合隔離開關；

(2) 防止誤分、合斷路器；

(3) 防止帶接地線(接地刀閘)合斷路器；

(4) 防止帶電掛接地線(合接地刀閘)；

(5) 防止誤入帶電間隔。

目前，電網進入了調控一體化和智能電網時代，跨站操作逐漸增多，傳統的跨站操作人工校驗模式不僅增大了操作人員工作強度，還容易導致跨站操作事故的發生，難以確保電網操作的安全。為此，提出了建設智能跨站五防系統的方案。

智能跨站五防系統是在現有站內五防的基礎上，運用目前的網絡通信技術，通過站內五防的聯網，實現各站內五防系統的數據共享，達到各站間五防的綜合校驗與閉鎖、告警功能，最終實現五防系統站內和站間校驗閉鎖的智能化。

2 智能跨站五防系統的設計方案

2.1 智能跨站五防系統的硬件設計

智能跨站五防系統的硬件設計如圖1所示，主要由以下3個部分組成：變電站、光纖傳輸和智能五防主機。

2.1.1 變電站部分

變電站部分主要包括變電站五防采集和五防信息處理部分。信息采集部分主要由測控裝置、交換機、防誤主機和站內監控系統組成。測控裝置主要采集站內遙信(開關和刀閘的位置)信息，交換機負責將各測控采集的遙信信息匯集，上傳至防誤主機，完成該站信息的采集。防誤主機主要對站內遙信(開關和刀閘位置)信息進行處理，形成該站站內的五防信息并進行站內的校驗閉鎖等相關邏輯計算，同時將校驗閉鎖信息發至站內監控主機、電腦鑰匙和測控裝置，最終實現站內閉鎖。防誤主機負責將該站五防信息通過光纖通道發送至調控中心的五防服務器，供后續智能跨站閉鎖校驗使用。

2.1.2 光纖傳輸部分

光纖傳輸部分主要實現子站和主站信息的傳輸，主要由光纖和相關設備組成。光纖傳輸完全能夠滿足跨站五防信息傳輸實時性的要求，遙信(開關和刀閘位置)信息傳輸可以達到0.3 s，滿足電力系統實時的要求。

2.1.3 智能五防主機部分

圖1 智能五防系統硬件設計示意

智能五防主機部分主要由五防服務器、調控系統、五防工作站組成。五防服務器主要負責接受各變電站五防信息，對接受到的各變電站五防信息進行匯總和處理，實現全網五防的計算，并將計算的站內五防和跨站五防結果傳送至調控系統和變電站的防誤主機，從而實現對主站調控系統和變電站(子站)監控系統的校驗與閉鎖操作。五防工作站可以查看各變電站的五防信息，實時監測各變電站的五防信息。

2.2 智能跨站五防系統軟件設計

2.2.1 軟件流程圖

智能跨站五防系統軟件設計的流程如圖2所示。此流程根據跨站五防操作的實際規則制定，本設計以合開關為例進行軟件流程說明。在電力系統中合開關時，一般應遵循首先合開關電源側刀閘，其次合開關負荷側刀閘，最后合開關順序進行校驗。

調用電源側刀閘程序流程如圖3所示，該程序首先實時讀取站內遙信數據，然后查找電源側刀閘的站內閉鎖規則和電源側刀閘的站間閉鎖進行判斷（站內和站間有任何一個閉鎖，都將閉鎖操作）；如果沒有閉鎖則進行合電源側刀閘的操作，有閉鎖則進行告警，待處理告警后重新進行校驗閉鎖。

2.2.2 軟件編程實現

站內的軟件編程和傳統的軟件編程一致，跨站的編程不僅和本站的閉鎖條件有關，同時還與2站線路之間的開關間隔有關?，F以平地泉站和土貴烏拉站之間的線路兩側的刀閘為例進行說明。

智能跨站五防閉鎖軟件編程要考慮線路兩端的開關與刀閘的位置。

圖2 智能跨站五防系統軟件的設計流程

圖4和圖5分別為平地泉站平土線153間隔和土貴烏拉站平土線112間隔一次接線圖。

圖6為平地泉站153間隔的部分編程代碼。從圖6可以看出：合1536刀閘條件中包含了本側相關刀閘和對側土貴烏拉站的112開關的617接地刀必須在分位(112617)，也就是說該操作不僅進行站內間隔閉鎖校驗，還進行跨站(土貴烏拉)112間隔的閉鎖。

圖3 調用電源側刀閘程序流程

圖4 平地泉站平土線153間隔一次接線

3 智能五防系統的實施

3.1 安裝調試

設計完成后，在調度端安裝了五防主站服務器，在集寧、平地泉、豐地、潤字4個運維站安裝跨站防誤客戶端，聯系信通申請通道以及E1/以太網協議轉換器調試。

圖5 土貴烏拉站平土線112間隔一次接線

圖6 跨站五防的編程

3.2 五防系統整體聯調

五防設備安裝調試后，分別在變電站、主站系統進行聯調。聯調后，集寧運維站、平地泉運維站、豐地運維站、潤字運維站的25個變電站分別和主站進行聯調，確保合格率達到100 %。

4 實施效果分析

2015年9—11月，分別對集寧、平地泉、豐地、潤字4個運維站的25個變電站進行效果確認。

在平地泉站查看變電人員使用跨站五防對平地泉“153平土線送電”的情況?？缯疚宸澜缑骘@示，當土貴烏拉的“平土線112617進線”接地刀閘合位時，平地泉的1536刀閘不能進行合上操作，同時給出“土貴烏拉112617為分位的條件不滿足”的告警。同時，智能跨站五防系統還給出站內“1532隔離開關合位”不滿足的告警。

這2個告警的成功出現，表明智能跨站五防系統不僅具有站內告警功能，還具有跨站操作告警功能。智能跨站五防系統在告警時，閉鎖了相關操作，確保了電網跨站操作的安全可靠。

傳統閉鎖和智能跨站閉鎖效果對比如圖7所示。智能跨站五防系統的成功實施，不僅提高了全網操作的閉鎖率(閉鎖率由78.2 %提高到100 %)，實現了閉鎖全覆蓋，提高跨站操作的安全性，保證跨站操作不發生五防事故；同時，操作時間還節約了50 %，降低了勞動強度，得到了變電人員的普遍歡迎。

圖7 傳統閉鎖和智能跨站閉鎖的效果對比

5 結束語

隨著智能電網的發展，程序操作必須依靠智能五防系統進行全網校驗來確保操作的安全。智能跨站五防系統在烏蘭察布電網的成功建設實施，對降低操作人員勞動強度、確保電網操作安全、減少操作時間具有重要意義。

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2 程浩忠．電力系統規劃[M]．北京：中國電力出版社，2011.

3 路樹森．天津電力公司調度與變電管理模式分析[D]．天 津大學，2012．

4 廖小平．變電倒閘操作智能設計與模擬平臺的研究與實 踐[D]．武漢：華中科技大學，2005.

5 潘 盛．微機五防系統在東莞供電局的應用探索[D]．廣 州：華南理工大學，2010.