五防系统在变电站综合自动化中的应用

摘要：防误闭锁对于变电站的安全稳定运行至关重要，随着近些年电网规模的不断扩大，对变电站的防误闭锁系统可靠性提出了更高的要求。论述了常用闭锁方式的工作原理及特点，并结合实例，介绍了五防系统在变电站综合自动化中的应用情况，指出主要设备防误闭锁功能的实现过程和防误效果。

关键词：变电站；防误闭锁；微机闭锁；五防系统

作者简介：邓伟明（1975-），男，广东广州人，广州穗明工程总承包有限公司经营管理部，助理工程师。（广东 广州 510000）

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）33-0223-02

在变电站操作的各个环节中，为避免误调度、误操作的风险，提高变电站管理和运行水平显得日益重要。而建立变电站自动化综合防误闭锁系统是确保配网精心调度、安全运行的重要技术措施。在这种情况下，有针对性研究综合自动化变电站的五防系统的闭锁系统设计并讨论其应用关键问题，将具有重要的现实意义。

一、变电站防误系统防误闭锁的范围

变电站防误系统中需进行强制闭锁的1次设备有：断路器、接地刀闸、隔离开关等。而断路器强制闭锁的操作方式有：调度和集控操作、站控层的操作、测控屏的操作以及现场就地的操作。其中对调度和集控操作采取测控装置的闭锁方式；对站控层的操作采取防误闭锁的软件和测控装置的闭锁方式；对测控屏操作采取电气编码锁的方式进行闭锁。对电动刀闸可在多个地方实行操作，并需采取以下闭锁方式：在调度和集控操作时，采取测控装置的闭锁方式；在站控层的操作时，采取防误闭锁的软件及测控装置的闭锁方式；在端子箱采取电气编码锁的闭锁方式；在机构箱的就地操作中，采取机械编码锁的闭锁手段。前三种操作方式需和现场布线式单元的电气闭锁联合使用。

二、变电站常用防误闭锁的方式

1.间隔层的防误闭锁方式

对于间隔层的防误闭锁可利用间隔层的测控装置中可编程逻辑功能进行。间隔层防误闭锁的在线闭锁同样能够通过电气设备本身位置的改变来实现，这种闭锁的方式与传统微机防误相比更为实用。除此之外，间隔层防误系统还能够防止集控中心遥控操作或调度电动刀闸、变电站的断路器发生的错误操作，进一步保证了防误方式的安全性和可靠性。

间隔间的连锁以及间隔内的闭锁是间隔层防误闭锁的方式。其中，间隔间连锁设备中的状态信息主要源于两部分，一部分在测控装置中，一部分在装置本地。间隔内闭锁设备中的状态信息主要位于装置本地，只有当闭锁条件需要用到测控装置中的单元信息时，间隔层间才能够进行信息的互通，从而获得实时的信息。间隔层防误闭锁中，通过逻辑计算间隔层的测控单元时，只有当五防条件达到相关要求，且控制闭锁接点闭合时方可进行操作。[1]

2.机械的防误闭锁方式

五防系统中机械闭锁方式主要通过设备机构与机械结构的互相制约，且动作在符合其先后顺序要求的前提下，实现相互闭锁。机械闭锁具有不易损坏、操作较为简便、检修量小且闭锁较为可靠等优点，无需借助辅助工具就可进行操作，根据正确的操作顺序自动解锁。但机械闭锁还存在一定缺陷，该闭锁方式只能应用在具备机械联系的元件，而不能实现电气联系元件间的应用。机械闭锁方式在成套高压设备中应用较为广泛，而在敞开式变电站中，机械闭锁只能用于接地刀闸和刀闸间的闭锁。

3.电气的防误闭锁方式

电气防务闭锁方式主要是在需要闭锁的接地刀闸或刀闸等电动操作的回路中，将刀闸或断路器等设备辅助的接点串入，并通过接点断开或接入来完成设备之间相互闭锁的功能。

理论上而言，电气防误闭锁可靠性较高，操作较为简便，能够同时实现间隔间的设备联锁和间隔内设备闭锁。但在实际操作过程中，电气防误闭锁仍存在一定的不足之处，具体如下：

（1）电气防误闭锁所需二次电缆数量较多且需预先埋设，而埋设、安装与维护的工作量较大。同时二次回路较为复杂，且电气闭锁功能需根据二次接线确定，增加或修改较为困难。

（2）电气防误闭锁在实现五防闭锁的功能上存在缺陷，无法完整将其实现。此外，电气防误闭锁只能避免刀闸、接地刀闸以及断路器等出现的误操作，而无法对装拆的接地线、误入带电的间隔等进行闭锁。

（3）电气闭锁实际运行过程中，由于设备切换的不到位、辅助开关的密封差或锈蚀等因素的存在，降低了开关辅助接点的可靠性，甚至会对闭锁系统工作的可靠性造成严重的影响。

4.微机的防误闭锁方式

微机闭锁主要是采用网络通信以及计算机等技术，防止高压的开关设备电气出现误操作的一种防误系统装置。微机防误系统的功能元件主要包括主机、电脑钥匙、模拟屏、机械以及电气编码所等。微机防误系统主要是通过将二次闭锁的回路向计算机五防闭锁的规则库转变，以此来达到微机防误闭锁数字化。微机闭锁主要是依靠现场锁具以及闭锁逻辑来实现对刀闸、断路器、接地刀闸、网门以及接地线等的闭锁，从而达到完整五防闭锁的目的。

三、综合自动化变电站中五防系统的具体应用

本文主要就五防系统在220kV综合自动化变电站中的应用进行分析，其中，220kV变电站及110kV配电装置主要设备采用的是户外GIS；且10kV电容器主要采用户外的布置，而10kV系统应用成套的高压开关柜。

1.变电站防误闭锁的系统配置

（1）间隔层的防误闭锁。本变电站实现间隔层的防误闭锁主要是通过测控装置实现。其中，逻辑闭锁的数据可来源于本间隔，也可由其他间隔的测控装置经通信网络获得。

（2）机械防误闭锁。本变电站实现机械防误闭锁功能的设备主要是10kV成套的高压开关设备。此外，机械闭锁还可在刀闸、接地刀闸之间应用。

（3）电气防误闭锁。220kV、110k变电站中的GIS设备，其自身就已具备完整电气防误闭锁的功能，可直接实现刀闸、接地刀闸以及断路器之间的电气闭锁功能。此外，刀闸、接地刀闸以及电容器网门之间也能同时实现本间隔电气闭锁的功能。

（4）微机防误闭锁。本变电站的站控层中配置的五防闭锁系统主要采用的是专门的五防机，且能与监控机互相通讯，采集设备实时的位置。现场CIS汇控柜刀闸、断路器等设备操作的把手和测控柜断路器操作的把手均实现了电编码锁。此外，监控机现场操作或远程遥控时，只有当模拟符合五防的条件，方可执行相应操作命令，从而实现独立且完整的闭锁功能。

根据不同操作的对象和方式，以上闭锁方式才会在不同的地方得到应用。

2.变电站防误系统的工作情况

（1）断路器的防误系统。本变电站断路器主要有三种操作方式：其一，监控机远方遥控操作。其二，通过CIS汇控柜断路器的操作把手进行现场就地操作，主要是电气防误闭锁以及微机防误闭锁在发挥作用。其三，主要是通过测控屏强电的操作把手对断路器实施远程的操作。测控屏或监控机远方遥控操作时，间隔层防误闭锁、电气防误闭锁以及微机防误闭锁三者同时进行防误的控制。但需注意的是，无论是哪一种操作方式，均需通过提示性的闭锁来实现对断路器的操作。[2]

（2）GIS设备接地刀闸和刀闸的防误系统。本次220kV、110kV变电站中，GIS设备接地刀闸及刀闸的操作主要从以下几方面进行，其中，图1所示的是刀闸的控制回路图。

1）监控机的遥控操作。监控机对刀闸实施遥控操作的过程中，SBT处于遥控状态时，间隔层闭锁、机械闭锁以及微机闭锁三者同时实施防误控制操作。监控机遥控下达命令后，微机防误系统首先计算防误闭锁，且当条件满足时，方可下达与之相符的控制单元。此时，控制单元需进行防误闭锁的计算，且条件满足后LS接点闭合。而当YF或YH的接点闭合时，连通刀闸电动操作的回路，此时，遥控操作顺利完成。

2）汇控柜电动操作。汇控柜带动操作过程中，通过遥控、近控转换开关处于近控状态，此时，当微机防误闭锁满足条件后，WSF接点会导通；而当间隔层闭锁满足逻辑闭锁条件时，LS1接点闭合；而当电气闭锁回路条件符合时，LS2导通，刀闸电气操作回路接通后，刀闸能够完成电动的操作。但需注意的是，任一层闭锁关系达不到相应的条件，操作均无法进行。因此，在汇控柜内的电动操作刀闸的过程中，微机闭锁、电气闭锁和间隔层逻辑闭锁均会同时发生作用。

3）刀闸机构箱的手动操作。特定状态下，刀闸机构箱进行手动操作时需将机构箱操作孔盖打开，此时，手动、电动闭锁开关将自行断开，这样一来，刀闸电动的操作回路将无法连通，手动操作时，能有效避免电动回路被接通后误伤到操作的人员。

只有当刀闸电气防误闭锁的逻辑条件达到要求时，才能打开机构箱的操作孔盖板，故进行刀闸机构箱的手动操作时，电气闭锁会发生作用，微机闭锁和间隔层闭锁却不能进行手动操作闭锁。故需尽量减少或避免使用此操作。

（3）变电站10kV成套高压开关设备的防误系统。本变电站10kV成套高压开关设备接地刀闸中具备与微机闭锁成套的编码锁，其自身还具备机械联锁的功能。这就要求在操作10kV成套的高压开关柜时，需要机械闭锁以及微机闭锁同时作用。

（4）本站10kV电容器刀闸及网门防误系统。电容器打开网门或刀闸时，与之相关的设备将无法达到电气闭锁的逻辑条件。电容器操作过程中，机械闭锁、电气闭锁以及微机闭锁等能够同时进行防误操作。本站变电站10kV电容器刀闸及网门电气防误闭锁回路的操作图，见图2。

四、结论

随着变电站向综合化、智能化大步迈进，五防综合防误闭锁系统的应用，毫无疑问将为电力事业发展提供强有力的安全保障。实践表明，综合利用上述闭锁方式，能够取得较好的防误效果，值得推广借鉴。

参考文献：

[1]王鹏程，翁水.综合自动化变电站防误闭锁系统的应用分析[J].中国电力教育，2010，（S1）.

[2]李艳军，张国红.防误闭锁系统在220kV综合自动化变电站中的应用[J].电工技术，2011，（10）.