常规五防技术浅析

哈尔滨电气集团阿城继电器有限责任公司 冯玉红

1.引言

自1980年开始，倡导五防技术措施以来，在国内防误闭锁领域先后出现了机械闭锁、机械程序闭锁、电气闭锁、微机五防、一体化五防、在线式五防等技术。这些闭锁方式在电力系统防止误操作工作中发挥了积极作用。

2.常规五防技术

2.1 机械闭锁

机械闭锁是在开关柜或户外闸刀的操作部位之间用互相制约和联动的机械机构来达到先后动作的闭锁要求。机械闭锁在操作过程中无需使用钥匙等辅助操作，可以实现随操作顺序的正确进行，自动地步步解锁。在发生误操作时，可以实现自动闭锁，阻止误操作的进行。机械闭锁可以实现正向和反向的闭锁要求，具有闭锁直观，不易损坏，检修工作量小，操作方便等优点。

然而机械闭锁只能在开关柜内部及户外闸刀等的机械动作相关部位之间应用，与电器元件动作间的联系用机械闭锁无法实现。对两柜之间或开关柜与柜外配电设备之间及户外闸刀与开关（其他闸刀）之间的闭锁要求也鞭长莫及。所以在开关柜及户外闸刀上，只能以机械闭锁为主，还需辅以其他闭锁方法，方能达到全部五防要求。

2.2 机械程序闭锁

机械程序闭锁(或称程序锁)是用钥匙随操作程序传递或置换而达到先后开锁操作的要求。其最大优点是钥匙传递不受距离的限制，所以应用范围较广。程序锁在操作过程中有钥匙的传递和钥匙数量变化的辅助动作，符合操作票中限定开锁条件的操作顺序的要求，与操作票中规定的行走路线完全一致，所以也容易为操作人员所接受。

程序锁在使用中所暴露的问题是：①某些程序锁功能简单，只能在较简单的接线方式下采用，由于不具备横向闭锁功能，在复杂的接线方式下根本不能采用；②具有较灵活闭锁方式的程序锁虽然能满足复杂的接线，但在闭锁方案中必须设置母线倒排锁，使得操作过程十分复杂；③在大容量的变电站中，隔离开关分合闸采用按钮控制电动机正反转，而程序锁对按钮无法进行程序控制；④程序锁也需要众多的程序钥匙，由于安装不规范、生产工艺及材料差等问题，使程序锁易被氧化锈蚀、发生卡涩，致使一定时间内失去闭锁功能；⑤倒闸操作中，分、合两个位置的精度无法保证；⑥程序锁使用时，必须从头开始，中间不能间断。所以程序锁现在已不采用。

2.3 电气闭锁

电气闭锁是通过电磁线圈的电磁机构动作，来实现解锁操作，在防止误入带电间隔的闭锁环节中是不可缺少的闭锁元件。电气闭锁的优点是操作方便，没有辅助动作，但是在安装使用中也存在以下几个突出问题：①一般来说电磁锁单独使用时，只有解锁功能没有反向闭锁功能。需要和电气联锁电路配合使用才能具有正反向闭锁功能；②作为闭锁元件的电磁锁结构复杂，电磁线圈在户外易受潮霉坏，绝缘性能降低，增加了直流系统的故障率；③需要敷设电缆，增加额外施工量；④需要串入操作机构的辅助触点。根据运行经验，辅助触点容易产生接触不良而影响动作的可靠性；⑤在断路器的控制开关上，一般都缺少闭锁措施。

2.4 微机五防

自上世纪90年代初，微机技术就进入了防误闭锁领域。微机防误闭锁装置是一种采用计算机技术，用于高压开关设备防止电气误操作的装置。经过10多年来的发展，微机防误闭锁装置已逐渐成熟，并已在电力系统中广泛推广。微机防误系统通过软件将现场大量的二次闭锁回路变为电脑中的五防闭锁规则库，实现了防误闭锁的数字化，并可以实现以往不能实现或者是很难实现的防误功能，应该说是电气设备防误闭锁技术的最新技术和飞跃。

微机防误闭锁的原理：微机防误闭锁系统一般由防误主机、电脑钥匙、遥控闭锁控制单元、机械编码锁、电气编码锁及智能锁具等功能元件组成，完全满足电气设备“五防”功能的要求。系统建立闭锁逻辑数据库，将现场大量的二次电气闭锁回路变为计算机中的防误闭锁规则库，防误主机使用规则库对模拟预演操作进行闭锁逻辑判断，记录符合防误闭锁规则的模拟预演操作步骤，生成实际操作程序。防误主机按照实际操作程序，根据设备闭锁方式的不同采用以下三种方式进行解锁操作：

a.电脑钥匙解锁；

b.通过遥控闭锁控制单元等直接控制智能锁具解锁；

c.通过通讯接口对监控系统执行解锁。

运行人员按照防误主机及电脑钥匙的提示，依次对设备进行操作。对不符合程序的操作，设备拒绝解锁，操作无法进行，从而防止误操作的发生。通过跟踪现场设备的实际状态、接收电脑钥匙的回传信息，防误主机对当前操作进行确认后，进行下一步操作，直到操作任务结束。

图1 在线式独立五防系统

2.5 一体化五防

随着自动化技术的发展，在监控系统中融入操作票专家系统和防误闭锁功能，实现监控和五防的一体化，进而产生了一体化五防系统。

一体化是指监控和五防实现图形、数据库的统一，将传统的五防功能集成在监控软件中，使监控软件具有五防逻辑闭锁和五防操作票功能。由于五防作为监控的功能模块出现，其所需的设备状态，将直接取自监控实时库，避免了传统五防因通信或数据库不一致引起的问题，提高了五防的可靠性。

一体化的五防模式给变电站的改(扩)建带来了极大的方便。一体化五防系统很好的解决了监控图形和护具一致的问题是五防技术的一大进步，目前正得到逐步推广。一体化五防系统仍然使用微机五防的电脑钥匙和锁具，由此带来的缺陷依然存在。

2.6 在线式独立五防

在线式独立五防系统包括防五防机、分布式现场总线、控制器、五防闭锁节点及现场锁具，如图1所示，五防机动监控系统获取一次设备实时数据。

在线式独立五防系统的设计是通过分布式就现场总线将五防机与现场锁具连接起来，有防误主机控制锁具解锁和闭锁操作控制闭锁继电器的分、和状态，同时具备锁具闭锁状态及设备状态的实时采集功能，节省了电脑钥匙及户外锁具的检查工作。同时也简化了对设备的执行过程，有效杜绝了“走空程”的风险。缺点是间隔层需增加控制器，使得可靠性较差，成本较高。

3.结论

随着科学的发展，技术的进步，在线式五防系统与其它常规五防系统相比，在防范电网误操作事故方面和确保电网安全性方面有明显的进步，在线式五防系统具备“实时、在线”的特点，综合来看，在线式五防系统在电力系统上有这很大的发展前途，值得广泛推广。

[1]段新辉,高新华.变电站在线式五防技术与应用[M].中国电力出版社,2010.

[2]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社,2008.

[3]吴二宅.在线式防误闭锁系统的研究[M].华北电力大学,2006.