500 kV变电站五防一体化监控系统探讨

樊红克

(清远供电局，广东 清远 511500)

随着电力系统的飞速发展，变电站所使用的传统独立五防系统在设备资源浪费、维护工作繁琐以及通讯接口协议等方面的不足日益突出。于是五防一体化监控系统应运而生且不断发展，但其在实际使用过程中还存在一定的问题，亟待改进。

1 五防一体化监控系统结构

500 kV库湾变电站采用NS3000型综合自动化系统，其五防系统的软件集成在NS3000系统中，是集成在图形显示界面上的图形开票系统，完全实现“五防一体化”功能。站控层、间隔层“五防”功能实现相互独立，能够在倒闸操作中实现防误闭锁功能，其结构连接方式见图1。

图1 五防一体化监控系统结构

2 主要配置

(1)站控层防误闭锁功能由NS3000综合自动化2台主机、2台操作员机在遥控时同时实现。

(2)间隔层防误闭锁功能由间隔层测控装置上的专用闭锁板开出BK节点实现，且站控层和间隔层防误闭锁功能相互独立。

(3)断路器就地操作分合闸回路(测控装置及GIS汇控箱)中串入电气编码锁，电脑钥匙采集到正确的锁码时可以插入锁具并接通分合闸回路控制电源进行就地操作。

(4)在GIS汇控箱的隔离开关、接地开关的就地操作分合闸回路中串入电气编码锁，电脑钥匙采集到正确的锁码时可以插入锁具并接通分合闸回路控制电源进行就地操作。

(5)在隔离开关、接地开关的机构箱上悬挂机械式挂锁，电脑钥匙采集到正确的锁码时可以插入锁具打开机械式挂锁进行机构箱就地操作。

(6)在箱式站用变、串联电抗器、电容器组、主变中性点隔直装置等各种网门上悬挂机械式挂锁，电脑钥匙采集到正确的锁码时可以插入锁具打开机械式挂锁实现设备检修时打开设备网门。

(7)在线路等接地刀闸处装设临时接地桩并悬挂机械式挂锁，可以实现当接地刀闸操作失灵时的应急接地处置。

(8)配置2台TCZ-III型通讯充电装置，实现电脑钥匙的充电及与监控系统的通信。

(9)配置DY-III型电脑钥匙，实现操作步骤的下传、操作完成后的上传、现场电气锁码检验接通及机械挂锁的开启。

3 存在的主要问题

3.1 通讯

监控系统经数据交换机通过以太网，再经以太网交换机同一台TCZ-III型通讯充电装置进行数据交换。500 kV库湾变电站NS3000综合自动化系统自安装调试以来，多次发生网络通讯不稳定现象。虽然综合自动化系统采用了双网配置，但是TCZ-III型通讯充电装置同监控系统目前仅采用单A网通讯，当A网络通讯出现问题时，五防系统通讯功能失去，五防功能也将完全丧失。

3.2 钥匙同步

传统独立型五防系统的操作步骤记忆需依赖电脑钥匙，开关、刀闸的变位信息需锁匙同步上传并同监控主机自动对位来确认。500 kV库湾变电站五防一体化系统由于操作步骤记忆完全依赖监控系统软件记忆，对电脑钥匙的同步性要求不高。目前的现状为，在模拟完操作任务后下传操作任务至电脑钥匙后，去掉五防钥匙监控系统还可以实现遥控，即不用钥匙，只有当出现现场操作性步骤时才提示需要电脑钥匙。

3.3 钥匙记忆

由于五防一体化对电脑钥匙的依赖性很小，所以在硬件配置上对电脑钥匙异常失电的设计缺失，导致电脑钥匙异常失电后数据消失，对大型多步骤操作过程中电脑钥匙的异常缺乏应对措施。

3.4 当前功能设置

站控层五防开启功能、无票禁止操作开启功能、五防逻辑查看功能的使用极其不方便，需进入数据库才能查看。投入运行后在做监控系统维护时，维护班组利用主机进行某间隔调试时，往往为避开繁琐的开票模拟审核步骤，非常期望关闭无票禁止操作功能、站控层五防功能。对这些功能的关闭目前监控系统在监控界面上无明显标志，无明显提示型告警，容易造成五防闭锁功能管理上的漏洞。

3.5 电脑钥匙转换锁型

500 kV库湾变电站35 kV的刀闸全部采用现场端子箱操作模式。操作步骤为先打开刀闸机构箱上机械式挂锁，合上刀闸电机电源，再在端子箱通过电气锁开放刀闸控制回路的分合闸回路，再打开刀闸机构箱机械式挂锁，断开刀闸电机电源。目前500 kV库湾变电站电脑钥匙设置为：在电脑钥匙转换至机械挂锁型后不管理操作步骤，默认为无限次开启正确锁码，只在电脑钥匙上提示下一步，当按下下一步后默认此操作步骤结束。这种功能实现模式对操作步骤无强制性控制，当由于某种原因造成步骤缺失时将产生管理上的空缺。

4 改进建议

4.1 解决通讯问题的措施

(1)利用现有资源，采用目前这种通讯模式增加B网同另一台TCZ-III型通讯充电装置的通讯功能。采用一主一备冗余配置，确保通讯的可靠性。

(2)更改TCZ-III通讯充电设备与监控系统为串口通讯方式。由于TCZ-III型通讯充电装置波特率为9 600，而监控系统波特率19 200，因此虽然该措施可明显提高通讯可靠性，消除网络通讯不稳定所带来的影响，但投资成本较高。

4.2 解决钥匙同步问题的措施

增加电脑钥匙同监控系统五防功能实现之间的相互联系。在遥控时需先同步，确保操作步骤同电脑钥匙的一致性，避免数据不同步出现的操作步骤遗留问题。采用电脑钥匙同遥信值同时确认操作步骤完成的办法来避免因遥信值错误造成的跳步问题。

4.3 解决钥匙记忆问题的措施

改进电脑钥匙数据记录模式，采用读写卡式记忆卡，确保数据不丢失，并增加电脑钥匙异常时的应急数据处理功能。

4.4 解决当前功能设置问题的措施

在监控界面上增加站控层防误闭锁开启、禁止无票操作、五防逻辑查看等明显设置标志；增加功能关闭告警性提示，在操作模拟前提示当前防误闭锁功能开启、关闭状态。

4.5 解决电脑钥匙转换锁型问题的措施

在操作模拟时设置某一操作步骤可执行数量，强制控制操作步骤数，自动识别进入下一步，避免人为造成的漏项操作或误碰下一步等隐患。

5 结束语

随着电力系统的飞速发展，生产运行对变电站防误闭锁的要求必将越来越高，监控系统五防一体化的产生和发展有着极其重要的意义。但目前国内真正实现在线五防闭锁与计算机监控系统完全融合的厂家不多，且大部分监控生产厂家未能充分吸收和借鉴传统防误闭锁生产厂家的先进经验，自我探索的实践性不强。五防一体化的良好发展依靠监控系统生产厂家在整个系统设计理念上的融合与改进，需要认真对待在实际使用维护过程中发现的问题，充分吸收传统独立式五防生产厂家积累起的宝贵经验。相信未来五防一体化将会在人机工效、界面友好、易维护性、灵活性、操作简单等方面取得更好的发展。