智能变电站防误技术探讨

王晓文，张 晓，于同伟，李籽良，金世鑫

(1.沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136; 2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

变电站作为电能输送、分配的枢纽，一旦出现电气误操作，将导致设备损坏、系统故障、停电或人员伤亡。为防止电气误操作事故的发生，“五防”体系应运而生，它是对一次设备倒闸操作中出现的误操作采取的技术措施，实现了对一次设备操作的闭锁逻辑校验及强制闭锁，对二次设备操作一般只能起到提示作用。

随着智能电网建设不断推进，智能变电站在标准制定、设备研制和工程建设等领域取得了重大突破，智能化设备、数字化技术、网络控制技术应用使得二次设备的错误配置及误操作所引起的二次设备防误闭锁问题日益突出。

由于智能变电站一、二次操作逻辑判断关联较弱，无法形成一次设备与二次设备的完整防误逻辑校验，防误系统无法对操作票中的二次设备操作进行核对和校验，使二次设备的错误配置及误操作所引起的一、二次设备关联操作防误需求和二次设备防误闭锁等问题日益突出。

1 传统“五防”概述

为了防止电气误操作事故的发生，保障人身安全和电网安全运行，我国电力部门不断采取措施应对此种事故。依据长期工作的经验积累和总结，采取的措施分为管理措施和技术措施。管理措施是指电力部门颁布的各种反事故措施和相关安全管理规定，主要包括操作票制度、工作票制度和岗位责任制度等，由于各种原因，仅依靠管理措施远远不够。对应的技术措施主要是应用电气原理和机械结构对设备的操动机构进行强制性闭锁，即“五防”闭锁技术。“五防”闭锁技术要求是在1990年提出的，规定了电气设备操作过程中防止出现误操作的管理、设计、运行和使用原则。防误装置的设计应遵循的原则：凡有可能引起误操作的高压电气设备均应装设防误装置和相应的防误电气闭锁回路。基于这个原则，提出了“五防”规定[1]。

“防误技术”首先要从“五防”讲起。“五防”是指防止电力系统倒闸操作中经常发生的5种恶性电气误操作事故的简称。“五防”闭锁的发展是随着电力系统的发展而发展的，相继经历了机械闭锁、机械程序闭锁、电气闭锁、微机五防、一体化五防、在线式独立五防等技术。随着“五防”体系的发展和不断完善，已形成较为成熟的运行规程，从而起到确保安全操作一次设备的作用[2]。

随着新技术发展，“五防”的内容不断细化，逐步形成了“五防”体系。但是，由于现场人员习惯叫法上的差异，通常以“五防”泛指“防误”，即把“五防”和“防误”等同为一个概念来讲。实质上，“防误”的概念是大于“五防”的，随着电力水平的快速发展，对电力事业发展提出更高要求，表明当前的“五防”已不能满足智能变电站防误闭锁全面性要求。针对智能变电站的智能防误技术成为新的研究课题。

2 智能防误面临的问题

随着“智能电网”概念的提出以及电子式互感器的广泛应用，智能变电站逐渐从理论研究走向工程实践。当前，智能变电站已处于全面推广阶段，各区域电网尤其110 kV电压等级及以上的新建变电站均已采用不同的组网设计模式，按照智能变电站技术要求进行规划、设计、建设和运行。但目前智能变电站防误闭锁方面的技术研究和工程实践都停留在“五防”闭锁阶段和变电站一次设备的防误操作层面。随着微机防误技术的发展，一次设备的防误已非常完善。智能变电站中二次设备防误闭锁问题日益突出，对智能变电站防误闭锁的全面性提出了更高要求，传统的“五防”已经不能满足智能变电站的需求[3]。

目前生产现场事故频发，迫切需要建立面向全站的一、二次设备的综合防误技术，防止智能变电站运行、操作、检修等各个环节中出现误操作。在国网通报的变电站事故中，2014年10月某330 kV变电站由于合并单元检修压板设置与其运行状态不匹配导致线路故障引发变电站全停；2015年9月某220 kV变电站由于压板投退顺序错误导致母差保护误动等。由于二次设备在电力系统中的特殊作用，要保证二次系统继电保护装置的正常反应，继电保护装置出现拒动或误动都会给电力系统造成不可估量的损失。因此急需研究面向智能变电站一、二次设备的综合防误技术。

智能变电站最核心的技术革新在于使用网络技术代替传统二次接线传递数字和模拟信号，原有直接可见、相互解耦、具象的二次接线由不直接可见、相互高度耦合、抽象的网络数据流代替[4]。运行人员无法明确掌握继电保护及控制回路的运行和动作状况。智能变电站除智能终端跳合闸出口压板及检修压板为硬压板外，其余均为GOOSE发送/接收软压板，存在着压板数量多、不直观、无“明显电气断点”等特点，在操作过程中容易造成漏投退、误投退等，因此需要研究智能变电站防误操作技术及其可靠性校验技术，提高智能变电站二次系统操作的可靠性和效率。

3 智能变电站综合防误实现的条件

要实现面向全站一、二次设备的综合防误技术，建立一、二次设备之间的联系是关键。智能变电站监控一体化业务平台可为建立联系提供条件。

智能变电站一体化监控系统按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现站控层系统从单一的监控向一体化、集成化方向发展，以实现统一采集电网及电力设备的多种状态数据，建立变电站数据中心，全面反映一、二次设备运行信息，并建立一、二次设备之间的关联。由于智能变电站监控一体化的实现，满足防误操作全面性和强制性的要求，有效预控安全风险。为开发基于一体化业务平台的综合防误软件模块，实现智能变电站一、二次设备间关联控制操作的安全提供了可能性。

控制操作功能作为智能变电站高级应用中较成熟的技术，目前已在变电站内得到广泛应用[5]。目前现场应用的控制操作只实现了一次设备的防误操作，即在智能变电站建设阶段，“五防”闭锁逻辑从传统的独立设置转变为与后台监控系统一体化设置，一体化的“五防”系统基于智能变电站监控一体化业务平台采用模块化软件配置，已经完善地实现了全站设备的“五防”功能。但是二次设备的防误操作未纳入顺序控制，并且二次设备的操作闭锁逻辑也未实现，智能变电站综合防误中的二次防误亟待研究开发。可以借鉴一次防误的技术体系，将二次设备的防误功能融入到智能变电站控制操作系统中，由监控系统一体化业务平台实现适用于一、二次设备的综合防误模块。综合防误软件模块作为一体化业务的一个新应用模块，需要与监控系统、智能告警和顺序控制系统实现协调交互，并能替代“五防”的一次设备防误闭锁功能。该软件模块投入现场运行后，将保障整个运维检修工作过程，提高安全生产水平，避免事故发生。该软件模块作为现场运维工作流程中的关键防误环节，与监控系统和顺序控制系统均有复杂数据交换过程，并需要合理实现运维人员的人工操作过程和自动防误闭锁机制之间的协调交互关系。所有操作都要通过防误闭锁逻辑判断后才能执行，如果逻辑不满足，则强制闭锁。

4 结束语

“安全第一，预防为主”是我国一贯的安全生产方针，安全也是电力系统的根本性要求，是实现供电可靠性的基础，可靠、完善的智能变电站防误操作系统是提高电力系统供电质量的保障。根据智能电网的运行与发展需求，亟待建立完善的智能变电站综合防误操作体系。应用智能化设备、数字化技术、网络控制技术，解决智能变电站一、二次设备的综合防误问题，将为提高供电可靠性提供重要保障。

[1] 柏志刚.变电站电气防误闭锁与微机五防的应用[J].新疆有色金属,2011,34(2):135-136.

[2] 张红军,王 军.基于66 kV系统双母线接线母线隔离开关防误联动互锁机构研究[J].东北电力技术,2015,36(12):33-35.

[3] 李 然,金元元,钟丽波,等.变电站硬压板状态在线监测功能研究[J].东北电力技术,2015,36(8):54-56，59.

[4] 叶 翔,刘 辉,周永忠，等.智能变电站图模一体化设计软件实现方案[J].江苏电机工程,2014,33(3):41-44.

[5] 樊 陈,倪益民,窦仁晖，等.智能变电站顺序控制功能模块化设计[J].电力系统自动化,2012,36(17):67-71.