浅谈微机五防系统在朔黄铁路牵引变电所应用的必要性

张 锋

（朔黄铁路发展有限责任公司，河北 沧州062350）

0 引言

朔黄铁路是我国西煤东运第二大通道，目前年运量已接近2亿t，随着线路扩能改造的逐步完成，变电所牵引负荷也在日益增大，而公司管内牵引变电所中，一直采用的是传统防误电气闭锁，其发挥的作用已经不能满足电力调度自动化及电力系统自动化的要求。本文提出将新型微机五防系统运用在朔黄铁路牵引变电所内的设想，以满足综合自动化改造后的牵引变电所对闭锁系统自动化、智能化的要求。

1 传统电气闭锁

1.1 作用

目前，朔黄铁路管内牵引变电系统采取的是传统电气闭锁，就是将同一电气连接内的刀闸和开关通过二次回路的辅助接点进行联锁，使电力系统内的设备操作能按照操作卡片上的规定顺序可靠完成。其主要功能如下：（1）防止值班人员带负荷分、合隔离开关；（2）防止值班人员在执行操作命令时看错设备，进行误操作；（3）防止值班人员在地刀闭合时，将断路器手车投入运行位；（4）防止值班人员在地刀断开时，将断路器手车拉至试验位；（5）防止值班人员误入带电区间。

1.2 缺点

传统电气闭锁回路是现场电气联锁技术的一种，通过二次回路辅助接点的开闭来发挥作用。例如，当1号系统的101断路器闭合时，2号系统的102断路器合闸回路上会有一处接点断开，实现闭锁102断路器合闸的目的。这种闭锁动作迅速、可靠。但是，由于需要在设备本体操作回路内接入大量二次电缆，接线复杂，而当设备运行时间达到一定时限时，二次接线很容易松动、老化，造成接触不良，导致闭锁失效。而且，电气闭锁主要针对的是刀闸和开关的误操作，对拆、挂接地线和误入带电间隔的行为不能起到有效作用。

2 新型微机五防闭锁

2.1 原理

随着科技的发展，针对传统电气闭锁的种种缺点，科研人员为我们提供了一种新的闭锁技术——在线式防误综合操作系统。其引入微功耗无线网络、网络控制器、智能锁具、无线电脑钥匙等，支持RFID编码技术，可实现多任务并行操作、检修票、智能解锁、黑匣子、设备状态实时对位、防误逻辑实时判断、操作过程实时监控。其原理如图1所示。其中，站控层主要由微机五防系统主机、五防模拟操作屏、打印机等组成，其职能包括采集变电所监控系统上传的信息，采集设备位置信号，对操作票进行综合管理（如查询、储存），对操作票的内容进行模拟操作，打印系统信息等；间隔层的职能包括组建系统网络，管理系统设备，如网络控制器、无线路由器、分布式控制器、智能地线管理器、电脑钥匙、钥匙管理机等；过程层的职能主要是对各种五防锁具进行管理，包括遥控闭锁继电器、地线检测闭锁机构、电编码锁、机械编码锁、高压带电显示闭锁装置等。

图1 在线式防误综合系统原理图

2.2 操作步骤

当值班人员接到操作令后，首先以合法的用户身份登录到五防操作系统内，然后在屏幕出现的模拟接线图上按正确的顺序及方式对操作过程进行全程模拟，如果值班人员的操作符合五防系统的操作逻辑，则系统会将该次操作加入到操作票中；反之，系统会拒绝将本次操作加入到操作票中，并对拒绝原因加以说明。如果安装有操作票专家系统，那么在值班人员模拟操作时，系统会自动或支持手动输入将二次操作及提示型操作插入进操作过程中，其预演正确的操作票内容可通过网络控制器导入到电脑钥匙当中，安装有专家系统的用户此时可以将操作票打印出来，用户退出登录（不是停止运行），然后值班人员应到操作现场，按所带操作票上要求的顺序，用电脑钥匙执行其命令内容。当操作手动一次设备时（如手动隔离开关），应将电脑钥匙插进相应的编码锁内，通过其探头（有线或无线）检测该次操作的对象是否正确，若正确，则电脑钥匙会向五防主机申请当前操作是否允许，若允许，则显示正确提示信息，同时开放其闭锁回路或机构，这时就可以进行倒闸操作；当遇到需要由监控系统操作的设备时，则应按电脑钥匙提示按“确定”按钮，向五防主机申请当前操作是否允许，若允许，则向监控系统发解锁命令，监控操作结束并且设备实际变位后，电脑钥匙自动上报操作结果，然后继续下一步操作；当遇到需要对智能锁具解锁的操作时，则应按电脑钥匙的提示按“确定”按钮，电脑钥匙向五防主机申请当前操作是否允许，若允许，则向智能锁具发解锁命令，待解锁成功后再进行操作（手动或电动）；若在操作过程中将电脑钥匙插入错误的编码锁内或现场设备状态改变，电脑钥匙申请操作时五防主机不允许操作，则不能进行开锁操作，同时电脑钥匙发出持续的报警声以提醒操作人员，从而达到强制闭锁的目的。全部操作结束后电脑钥匙自动将操作结果回传。

2.3 功能特点

2.3.1 双网络多模式操作方式

（1）双网络：微机五防系统同时采用有线通讯模块和无线通讯模块2种通讯模块，一般都是2模块交叉运行，互为备用；特殊情况下，单独模块也能独立运行。（2）无线电脑钥匙：可选择无线网络接票或红外线接票2种接票途径，在线和离线均可操作，可对普通编码锁具或智能锁具进行解锁、闭锁操作。（3）自动化智能锁具：锁具具有采集信号、自我诊断、控制解锁等功能，既可对锁具进行在线操作，也可使用电脑钥匙进行操作。（4）多任务并行操作：防误主机可在满足五防原则与不能交叉作业的前提下，支持多个操作任务并行执行。（5）全程防误：实现单人操作远方监护，并对单人操作全程防误。

2.3.2 防误闭锁系统

（1）实时状态采集、对位。五防主机不仅可采集现场的设备状态（包括网／柜门、临时接地线），还可采集现场智能锁具的闭锁状态，真正实现全面实时的设备状态自动对位。（2）实时监控操作全过程。电脑钥匙与微机五防系统主机实行即时信息交互，监控人员可随时监控操作人员的完成情况。（3）实时防误逻辑判断及实时闭锁功能。在值班人员进行设备操作时，微机五防系统主机可对其每一步操作的逻辑进行在线判断，并实时了解智能锁具的状态。（4）实时异常情况处理功能。在操作过程中，五防主机根据实时遥信、遥测信号，实时分析现场设备是否误动或跳闸，及时提供解决措施，有效防止误操作。

2.3.3 完善的解锁方式

微机五防系统具有完善的解锁方式，在网络正常的情况下，值班人员可通过网络控制器进行在线解锁或通过电脑钥匙进行遥控解锁。若网络出现故障，值班人员可用电脑钥匙按照操作票命令要求进行常规解锁。若电脑钥匙也出现问题，值班人员可用特别准备的紧急解锁钥匙进行解锁。遇到紧急事故时，电脑钥匙自带紧急解锁功能，可不经过操作票系统模拟，直接对一次设备进行操作。

3 结语

随着科技水平的发展，变电所综合自动化技术对电气五防系统的要求进一步提高，传统电气闭锁方式已不能满足要求。而升级朔黄铁路牵引变电所内的闭锁系统，可使变电所设备的运行效率和供电可靠性大大提高，人员责任事故、设备事故和故障发生的几率大幅下降，检修成本也随之降低，从而切实提高了公司的经济效益。

［1］薛玉喜.电气五防的选型与设计思想［J］.华电技术，2008，30（10）：23～26

［2］刘雪飞，刘国亮.关于变电站五防闭锁装置的探讨［J］.电力系统保护与控制，2008，36（9）：77～79