變電站五防系統分析與應用

國網河南省電力公司蘭考縣供電公司 許曉亮 婁瑩瑩 沈俊國 邱 捷 周 順 李瑞琪 李志勇

在變電站的各種操作中，有時會出現特定設備的五防邏輯有問題，或特定設備的五防鎖碼無法通過、五防鑰匙無法通過、出現暫時禁用五防系統使用等。此時須辦理五防開鎖鑰匙的審批手續并按規定使用開鎖鑰匙。這不僅耽誤開關操作時間且給開關操作帶來很大安全隱患。

1 微機五防系統概述

微機五防系統主要針對變電站改造工作中的五防電氣故障事故進行有效地預防和控制。變壓器在工作過程中的開關接線操作易引起五防電氣事故，包括帶負荷的分離開關接線誤拉和誤合、斷路器接線誤拉和誤合、地線或地線合閘。通過設立微機五防系統，采取相應措施防止這些電氣系統故障事件的產生，提高系統運行的穩定性與安全性。

變電所內應建立健全的五防保護系統以防變電站人員操作失誤。五防制度的合理運用是確保變電站安全平穩運轉的有效舉措，對開關運行過程產生了模擬和邏輯判斷上的重要影響。五防系統的完整性及正常工作的安全性直接關系著整個電網的工作質量[1]。五防主要預防制度的健全將有助于減少電網事件發生的概率。由于電網工程規模的不斷擴大，對用戶供電要求也在日益提高，為更好地滿足需要，需提高系統運行的可靠性，使得五防系統在變電站中發揮著越來越重要的作用。為滿足變電站五防要求，設計人員在用電設備上安裝了鎖定裝置和錯誤提示裝置，可實現電鎖、機械鎖和微機五重鎖。發電量過大且設備使用不平衡時，很容易引起安全事故。目前社會信息化程度愈來愈高，電腦普及率也愈來愈高，這就帶動了微機防惡意鎖技術的完善與普及，不少地區的變電站都使用了微機防鎖，故障鎖也有不錯的使用效果。在電力行業不斷發展壯大的過程中逐漸形成了更加現代化的變電站，并應用微機五防系統和自動化技術助力無人站安全運行[2]。

2 微機五防系統應用方案及問題與處理方法

當建立變電站時一般使用微機五防控制系統，控制系統中主要使用了所謂獨立五防系統，是指微機五防控制系統單獨的變電站監測控制系統。操作方面，獨立五防系統除具備全站全鎖功能外還具備了遠程操作功能，而微機五防管理系統是避免出現變電站故障并能夠管理整個變電站，在進行作業過程中通過鑰匙來進行五防鎖的解鎖等操作[3]。

2.1 五防系統的優勢

獨立的五防系統在應用上有很多優勢，系統不斷演進，越來越完善，相較于集成五防系統應用時間更長，運行成本相對較低。獨立五防體系高度完備，由主機、機械鎖、電腦鑰匙等部件組成，結構較高。在實現變電站電力設備的鎖定功能時，主要依靠鎖定邏輯和現場鎖定。獨立的五防系統穩定性較高，獨立于變電站監控系統且二者分工清楚，彼此影響較小，安全性能好。該系統的應用能同時進行多個任務，實現了多個設備的同步運行，從而有效提升了工作效率。

微機獨立五防系統與監控系統是二臺單獨的控制系統，都帶有自動執行終端，所以監控系統的故障也不至于造成獨立五防系統失效，安全系數也相當高[4]。獨立的五防控制系統還具備很大便利性，內部結構也較簡單，同時具備了功能更多、操作簡單的優勢，多操作模塊的應用還能提高操作的簡易性。另外，這五套保護系統的設計廠家技術都已相當成熟，既能保證保護系統軟硬件的正常使用，也能夠系統工作的同時安全保護操作系統，升級時也較方便，對變電站的影響小。

2.2 獨立五防體系的劣勢

獨立五防系統具備成本低、操作簡單等優勢，并隨著變電站智能化程度日益增強，但獨在實際使用過程中也顯示出不足：工作時通信不穩定。由于獨立于變電站自動化控制系統工作，通信變得更加不穩定。此外由于當前的通信接口技術還不能建立統一的行業標準，當同一個變電站內配置獨立五防系統時需對通信接口進行調試，從而影響通信的穩定性[5]；存在浪費資源的弊端。獨立五防系統的數據庫和圖片由于無法與變電站自動化系統共享、而需重新建立，加大了維修工作量，也提高了系統復雜性。獨立五防和自動化系統都有自己的主機，浪費資源并增加成本。

2.3 無編號標簽

因設備號沒有附在五防上，所以打開后就很容易混淆鎖，給操作者造成了麻煩。電容組內的連接樁兩把鑰匙相鄰，一組連接樁位于通往電抗器的出線連接電纜頭中，一組中性地樁位于電容組內。操作者將打開的二把鎖放在一起、但不能區分，所以鎖的時候很容易錯誤，也可能為以后的操作造成麻煩。解決方案：設備制造商應制作與設備編號相對應的標志并將其擰進鎖中以防混淆。在生產過程中，固定鉸鏈的鉀釘可用螺絲代替，相對來說螺絲比固定鉸鏈堅固，變電站驗收人員須嚴格控制檢驗驗收過程[6]。

2.4 容易出錯的編碼

容易出現電腦死機的問題及五防電腦編碼失敗，現場無法完全解決故障，需聯系供應商進行問題解決，耽誤了生產工作，導致效率低下[7]。解決方法：買一臺五防電腦更換配置較高的電腦設備，解決五防電腦容易死機的問題。五防對計算機編碼的及時性和準確性可通過五防專業人員對五防本編碼程序的定期維護和調試來提高[8]。

3 隱形五防系統

電氣安裝工程隱形五防系統創新性地將五防邏輯以邏輯電路的形式嵌入到一次設備中，將設備運行與五防動作合二為一，讓故障保護的重要性得以體現。顯著提高變電站內各設備區間物業設備運行的安全性。它還改變了現有五種防開鎖方式，創新性地采用了設備位置信號、邏輯電路和鎖具的自動變速器開鎖方式，替代了傳統電子鑰匙和機械鎖的手動操作，進一步提高了鎖具的水平。通過上述方法集成了附加五防系統的設備自身將附加屬性變為設備特有屬性，設備運行時同時執行五防邏輯。本項目的應用將有效解決傳統五防系統在開關操作中的不穩定性、傳統五防系統在電氣設備開關操作中的復雜繁瑣問題。

隨著時代的發展五防預防技術也在不斷更新和變化，但最終目的是防止故障。盡管如此，由于違規和故障導致的不同程度的事故仍然時有發生[9]。究其原因就是現行五防體系總存在著無法解決的實際問題。

五防系統中的每一個都配備了一個萬能鑰匙，在實際操作中用于在五防錯誤發生時使用萬能鑰匙開鎖，因此五防系統不能保證預期的效果。從某種意義上說，必須安裝的萬能鑰匙是對五防系統本身的否定。在現有五防體系中預防設備附加在設備上，增加了操作的復雜性和不便性。五防系統本身是人為安裝的附加設施，與轉移作業的目的無關。復雜的解鎖任務無疑會消耗能量并延遲工作。

電氣設備隱形五防系統將五防邏輯以邏輯電路的形式嵌入到一次裝置中，裝置動作與五防動作合二為一，使故障排除成為重要屬性。變電站內的每一個設備間隔完美補充了傳統五防的安全漏洞。同時采用自動傳輸設備位置信號、邏輯電路和鎖定機構的創新鎖定方式，取代了傳統電子鑰匙和機械鎖的人工操作，極大提高了現場操作的機械化水平，解決了原本系統中的復雜性問題。

在設備改造后6個月的模擬運行中隱形五防預防系統運行可靠、安全穩定。利用隱形五防系統能更可靠地確保員工的安全和設施的良好運轉。同時能減輕操作人員的工作量，無需經過5道反模擬和開鎖工序，執行預設的操作步驟即可完成機器的一致操作，最終顯著縮短開關操作時間。其能克服傳統五防系統的安全漏洞，有效提升了現場工作機械化管理水平，極大提高生產效率，減輕企業負擔，產生利潤。最重要的是電氣設備安全、省時、經濟、高效、機械化、多標簽化的隱形保護系統滿足了國家電網發展提高優質服務和提高本質安全的要求[10]。

綜上，為提高變電所工作過程中的安全與可靠性，需在控制系統中引入微機五防系統并不斷研究其應用與發展新模式，從而避免了變電站自動化控制系統中發生五防故障，降低了變電所中安全事故發生的概率。在當前形勢下，變電站管理系統也日益向著數字化、智能的目標和方向發展，五防體系也在走向一體方面完善。