变电站在线式一体化五防技术

冯勇

(云南电网公司电力研究院，昆明 650217)

变电站在线式一体化五防技术

冯勇

(云南电网公司电力研究院，昆明 650217)

分析了在线式一体化五防模式的特点、优势及原理，指出了当前变电站五防和监控系统各自独立的弊端.最后探讨了未来网络化在线式一体化五防模式的主要特点。

变电站；在线式一体化五防；计算机监控系统

0 前言

随着计算机技术的不断发展及智能变电站的推广应用，如今的微机五防系统和计算机监控系统各自独立的模式已不能满足电力系统的实际运行需要，从而也对防误闭锁技术提出了更高的要求。由于长期以来电力系统往往都是先有一、二次设备，然后才考虑闭锁的问题，导致微机五防系统和计算机监控系统一直是独立发展和使用的，在应用中存在无法克服的缺点。本文重点分析了计算机监控系统和微机五防系统各自独立的弊端及在线式一体化五防系统的技术特点和优势，并探讨了未来网络化在线式一体化五防系统的应用前景。

1 独立式微机五防系统的特点

目前在云南电网综合自动化变电站中普遍采用的是监控与五防系统分别独立的运行模式，计算机监控系统和微机五防系统各自独立运行程序，二者通过通讯和软件链接的方式共同实现监控防误功能，是一种实现二者完全融合的过渡模式。独立式微机五防系统有如下不可避免的缺点：

1)对于独立式微机五防系统来说，设备相对独立，两者之间仅依靠一根通信线缆实现正常通信，从而造成了资源上的浪费。虽然近期出现的离线式一体化五防技术能够实现监控系统和五防系统的融合，也由于同样不能实时获取现场一次设备状态、在线跟踪操作执行结果、锁具的式样繁多、不能有效防止 “走空程”等原因限制了发展[1]。

2)两者之间通信的可靠性将直接影响五防系统的可用性。虽然目前这两个系统也有较好的连接，并取得了良好的应用效果，但却存在现场设备操作复杂、对人员素质情况要求较高和工作量较大等不利因素。

3)两者之间出现通信故障时，作为现场运行维护人员一般只能排除两者之间通信线缆的故障，而由于其他原因造成的通信故障对于运行人员来说就无能为力，这也容易出现监控系统厂家和五防厂家互相扯皮的现象，对用户极为不利。

4)严格意义上讲，离线的逻辑判断不能实现真正的防误闭锁功能，其操作过程中一次设备状态变位有可能导致后续的操作步骤不再满足防误要求，而常规防误系统不具备相应的辨识功能。

5)与变电站控制技术向网络数字化以及一体化共享的发展模式不相适应。

2 在线式一体化五防系统的特点

2.1 在线式一体化五防系统的主要特点

在线式一体化五防系统是在现有的微机五防系统与计算机监控系统独立的基础上，将五防闭锁功能直接融入到计算机监控系统，共享各种硬件和软件资源。从硬件上看，减少了五防主机配置；在软件部分将防误模块嵌入到监控系统中，使该微机既可作为监控系统的后台机，又可作为防误系统的主机。

在线式一体化五防模式下五防系统由站控层防误闭锁、间隔层防误闭锁和现场布线式电气闭锁三级防误闭锁构成，系统构成见图1。在线式一体化五防系统的主要特点如下：

1)站控层是变电站五防系统使用最频繁的防误层，其特点是闭锁可靠性高、覆盖面广，闭锁范围涵盖全站的断路器、隔离开关、接地刀闸、网门和接地线，能有效防止人为误操作事故的发生。

站控层防误模式下，模块化的五防软件和操作票系统作为监控系统的一个节点，这种模块化软件配置不受操作系统是 Windows、Linus还是Unix的限制，比较灵活。防误闭锁软件与自动化系统具有统一的画面编辑，可以直接采用自动化系统的画面作为五防的画面，不用重新制作，而只是根据五防系统和监控系统界面的不同特点对相应的图元进行分层处理和显示。五防系统通过访问监控系统的实时库，获取相关设备的信号，实现全站设备的五防功能。一次设备的后台遥控操作可以凭借与五防模块的实时数据共享与交换可靠地实现逻辑闭锁功能。

2)间隔层防误依托间隔层测控装置与变电站内的监控网络，借助管理软件按照微机五防系统的五防逻辑将闭锁逻辑下装到测控装置，实现在测控装置操作的逻辑五防功能[2]。间隔层的测控单元也可互相通讯，实现间隔层全站五防，当满足闭锁要求时测控单元开出的五防闭锁硬节点闭合，实现全站设备的综合五防功能，同时具备应急解锁功能，在测控屏上的每个间隔对应设置相关的解锁开关。

3)站控层防误与间隔层防误均能独立完成相应功能，两者闭锁逻辑应保持一致。

4)现场布线式电气闭锁是通过二次电缆连接，将间隔内关联电气设备位置状态转化为对电气设备操作流程进行闭锁。这种依靠电气设备本身的位置状态进行闭锁的优点是实时性强，操作简单，使用方便；缺点是需敷设大量电缆，施工工作量大，辅助接点可靠性差导致闭锁稳定性不高。

图1 在线式一体化五防系统三级防误示意图

2.2 在线式一体化五防系统的优势

变电站防误操作系统应简单、可靠、经济、方便操作，而且最好是 “在线判别系统”。好的防误系统应该是让操作人员感觉不到防误系统的存在，而防误系统却在实时起着作用。在线式一体化防误与独立在线式微机防误、独立微机防误(带电脑钥匙)的比较见下表1。

项目 监控防误(在线式一体化防误) 独立在线式微机防误 独立微机防误(带电脑钥匙)防误系统在线实时逻辑判别 系统自动进行逻辑判别。 实时动态情况下的防误操作. 无此项功能。位置检测 全部设备实时在线检测 全部设备实时在线检测。 形成虚遥信息传回给主机。远方监控 操作信息可传给调度集控中心。 操作信息可传给调度、集控中心。 无此项功能。防走空程序具有正反双向闭锁功能，解锁后，设备操作到位时，状态才进行更新，保证了逻辑判别的真实性和实时性。电控锁具有位置识别功能，只有单接点信号进入防误主机。单元控制器易受干扰，可靠性不高。易出现 “走空程”现象。模拟量采集 能采集应用电压、电流模拟量。 无此项功能 无此项功能升级与维护 易于升级、维护，成本较低。 维护量大、升级成本高； 维护量大，成本很高。智能化程度 智能化程度高。 智能化高，但稳定性、可靠性差。 智能化程度低

综上所述，在线式一体化五防正是具备如下的诸多优点而成为防误闭锁技术的发展方向：

1)能够在线检测全部设备的位置信息，实现动态情况下的防误操作，实时性强；

2)多层级防误闭锁相结合，可靠性高，可操作性强；

3)可以使操作时间大大减少，不管是正常操作还是事故处理都更加方便和快捷；

4)具备完善的五防逻辑判别，将实时采集的模拟量信息和开关量信息作为双重判据，并可将临时接地线和高压带电显示装置的信号接入整个防误系统，实现全站性的防误操作；

5)不增加经济成本，系统升级和维护方便，能够实现整个电网的防误要求。

3 网络化在线式一体化五防模式

采用IEC 61850变电站的通信网络及系统协议的数字化变电站，其所采用的GOOSE网络非常适合进行网络化的间隔层防误。IEC 61850标准的开放性、互操作性和基于IEC 61850标准的面向通用对象的变电站事件 (GOOSE)快速传输机制为间隔层设备之间的信息共享提供了前提保障，是防误系统实现的关键，该防误系统是在线实时系统，充分利用站内设备，不需要额外的设备投资，并且具有智能程度高、方便、无延时、可靠性高等优点[3]。

网络化在线式一体化五防系统的基本架构见图2。网络化在线式一体化五防模式下，五防所需的遥信数据可以通过GOOSE机制从过程层的智能操作箱获取，模拟量通过过程层的合并单元获得。全站数据经开放的GOOSE通信网络实时传送，每台间隔层设备均能及时获得所需数据，并应用于本间隔的控制闭锁逻辑判别，从而实现独立于五防主站的间隔层的逻辑闭锁。网络化五防系统将大量的底层网络信息，通过运行实时状态识别及逻辑综合判断决策，在网络底层实现变电站完整的五防逻辑闭锁，取代了常规专用电气编码锁，省去了专用五防系统与监控系统之间繁杂的信息校验。智能化变电站间隔层设备与过程层设备之间、间隔层设备与间隔层设备之间均通过GOOSE机制实现开关量的采集与控制见图2。

网络化在线式一体化五防系统具有可靠性强、智能化程度高、可用性强、投资少和实时性强的特点。随着IEC 61850标准和智能化变电站技术的逐步推广，基于IEC 61850标准的网络化在线式一体化五防防误系统将具有广泛的应用前景。

图2 网络化在线式一体化五防系统的基本架构

4 结束语

综合以上分析可知，在线式一体化五防以其无可比拟的优势必将获得更多的关注和应用。目前常规综合自动化变电站的在线式一体化五防技术已经比较成熟，在全国很多地区已经开始应用。网络化在线式一体化五防技术也已经逐步走向成熟，相信随着智能化变电站技术的不断推广，基于IEC 61850标准的网络化在线式一体化五防系统将有更广阔的应用空间。

[1] 黄文龙，程华，梅峰，等.变电站五防一体化在线监控系统的设计与实现 [J].电力系统保护与控制，2009，37 (23).

[2] 张鹏征，王凤，苏生平，等.计算机监控系统间隔层逻辑五防技术的应用 [J].青海电力，2009，28(4).

[3] 唐成虹，宋斌，胡国，等.基于IEC61850标准的新型变电站防误系统 [J].电力系统自动化，2006，33(5).

Discussion on Online Five-prevention Integration System in Substation

FENG Yong
(Yunnan Electric Power Research Institute，Kunming 650217)

This paper analyses the feature，superiority and principle of online five-prevention integration system，points out many disadvantages of the independent of five-prevention system and computer monitoring system.In the end，this paper discusses the main features of the networked online five-prevention integration system.

substation；online five-prevention integration system；computer monitoring system

TM76

B

1006-7345(2014)04-0087-04

2014-02-08

冯勇 (1980)，男，硕士，工程师，云南电网公司电力研究院，从事变电站综合自动化及配网自动化专业 (e-mail) 69369359＠qq.com。