智能跨站五防系统在乌兰察布电网的应用

胡怀伟

(内蒙古电力(集团)有限责任公司乌兰察布电业局，内蒙古 乌兰察布 012000)

0 背景

据统计，乌兰察布地区每年通过线路跨站送电至蒙西电网的次数逐年增加，2014年高达116次。在电网操作时，由于没有跨站五防系统的保护，有可能发生五防事故(带地刀合对侧开关)，存在严重的安全隐患，为此，亟需建设一套智能跨站五防系统，以保证跨站操作的安全。

1 智能跨站五防系统简介

传统的五防系统属于站内五防，仅能对变电站内的操作进行五防校验，保证站内操作安全。站内五防的内容主要包括以下几个方面：

(1) 防止带负荷分、合隔离开关；

(2) 防止误分、合断路器；

(3) 防止带接地线(接地刀闸)合断路器；

(4) 防止带电挂接地线(合接地刀闸)；

(5) 防止误入带电间隔。

目前，电网进入了调控一体化和智能电网时代，跨站操作逐渐增多，传统的跨站操作人工校验模式不仅增大了操作人员工作强度，还容易导致跨站操作事故的发生，难以确保电网操作的安全。为此，提出了建设智能跨站五防系统的方案。

智能跨站五防系统是在现有站内五防的基础上，运用目前的网络通信技术，通过站内五防的联网，实现各站内五防系统的数据共享，达到各站间五防的综合校验与闭锁、告警功能，最终实现五防系统站内和站间校验闭锁的智能化。

2 智能跨站五防系统的设计方案

2.1 智能跨站五防系统的硬件设计

智能跨站五防系统的硬件设计如图1所示，主要由以下3个部分组成：变电站、光纤传输和智能五防主机。

2.1.1 变电站部分

变电站部分主要包括变电站五防采集和五防信息处理部分。信息采集部分主要由测控装置、交换机、防误主机和站内监控系统组成。测控装置主要采集站内遥信(开关和刀闸的位置)信息，交换机负责将各测控采集的遥信信息汇集，上传至防误主机，完成该站信息的采集。防误主机主要对站内遥信(开关和刀闸位置)信息进行处理，形成该站站内的五防信息并进行站内的校验闭锁等相关逻辑计算，同时将校验闭锁信息发至站内监控主机、电脑钥匙和测控装置，最终实现站内闭锁。防误主机负责将该站五防信息通过光纤通道发送至调控中心的五防服务器，供后续智能跨站闭锁校验使用。

2.1.2 光纤传输部分

光纤传输部分主要实现子站和主站信息的传输，主要由光纤和相关设备组成。光纤传输完全能够满足跨站五防信息传输实时性的要求，遥信(开关和刀闸位置)信息传输可以达到0.3 s，满足电力系统实时的要求。

2.1.3 智能五防主机部分

图1 智能五防系统硬件设计示意

智能五防主机部分主要由五防服务器、调控系统、五防工作站组成。五防服务器主要负责接受各变电站五防信息，对接受到的各变电站五防信息进行汇总和处理，实现全网五防的计算，并将计算的站内五防和跨站五防结果传送至调控系统和变电站的防误主机，从而实现对主站调控系统和变电站(子站)监控系统的校验与闭锁操作。五防工作站可以查看各变电站的五防信息，实时监测各变电站的五防信息。

2.2 智能跨站五防系统软件设计

2.2.1 软件流程图

智能跨站五防系统软件设计的流程如图2所示。此流程根据跨站五防操作的实际规则制定，本设计以合开关为例进行软件流程说明。在电力系统中合开关时，一般应遵循首先合开关电源侧刀闸，其次合开关负荷侧刀闸，最后合开关顺序进行校验。

调用电源侧刀闸程序流程如图3所示，该程序首先实时读取站内遥信数据，然后查找电源侧刀闸的站内闭锁规则和电源侧刀闸的站间闭锁进行判断（站内和站间有任何一个闭锁，都将闭锁操作）；如果没有闭锁则进行合电源侧刀闸的操作，有闭锁则进行告警，待处理告警后重新进行校验闭锁。

2.2.2 软件编程实现

站内的软件编程和传统的软件编程一致，跨站的编程不仅和本站的闭锁条件有关，同时还与2站线路之间的开关间隔有关。现以平地泉站和土贵乌拉站之间的线路两侧的刀闸为例进行说明。

智能跨站五防闭锁软件编程要考虑线路两端的开关与刀闸的位置。

图2 智能跨站五防系统软件的设计流程

图4和图5分别为平地泉站平土线153间隔和土贵乌拉站平土线112间隔一次接线图。

图6为平地泉站153间隔的部分编程代码。从图6可以看出：合1536刀闸条件中包含了本侧相关刀闸和对侧土贵乌拉站的112开关的617接地刀必须在分位(112617)，也就是说该操作不仅进行站内间隔闭锁校验，还进行跨站(土贵乌拉)112间隔的闭锁。

图3 调用电源侧刀闸程序流程

图4 平地泉站平土线153间隔一次接线

3 智能五防系统的实施

3.1 安装调试

设计完成后，在调度端安装了五防主站服务器，在集宁、平地泉、丰地、润字4个运维站安装跨站防误客户端，联系信通申请通道以及E1/以太网协议转换器调试。

图5 土贵乌拉站平土线112间隔一次接线

图6 跨站五防的编程

3.2 五防系统整体联调

五防设备安装调试后，分别在变电站、主站系统进行联调。联调后，集宁运维站、平地泉运维站、丰地运维站、润字运维站的25个变电站分别和主站进行联调，确保合格率达到100 %。

4 实施效果分析

2015年9—11月，分别对集宁、平地泉、丰地、润字4个运维站的25个变电站进行效果确认。

在平地泉站查看变电人员使用跨站五防对平地泉“153平土线送电”的情况。跨站五防界面显示，当土贵乌拉的“平土线112617进线”接地刀闸合位时，平地泉的1536刀闸不能进行合上操作，同时给出“土贵乌拉112617为分位的条件不满足”的告警。同时，智能跨站五防系统还给出站内“1532隔离开关合位”不满足的告警。

这2个告警的成功出现，表明智能跨站五防系统不仅具有站内告警功能，还具有跨站操作告警功能。智能跨站五防系统在告警时，闭锁了相关操作，确保了电网跨站操作的安全可靠。

传统闭锁和智能跨站闭锁效果对比如图7所示。智能跨站五防系统的成功实施，不仅提高了全网操作的闭锁率(闭锁率由78.2 %提高到100 %)，实现了闭锁全覆盖，提高跨站操作的安全性，保证跨站操作不发生五防事故；同时，操作时间还节约了50 %，降低了劳动强度，得到了变电人员的普遍欢迎。

图7 传统闭锁和智能跨站闭锁的效果对比

5 结束语

随着智能电网的发展，程序操作必须依靠智能五防系统进行全网校验来确保操作的安全。智能跨站五防系统在乌兰察布电网的成功建设实施，对降低操作人员劳动强度、确保电网操作安全、减少操作时间具有重要意义。

1 国家电网公司．电力安全工作规程变电部分[M]．北京： 中国电力出版社，2014.

2 程浩忠．电力系统规划[M]．北京：中国电力出版社，2011.

3 路树森．天津电力公司调度与变电管理模式分析[D]．天 津大学，2012．

4 廖小平．变电倒闸操作智能设计与模拟平台的研究与实 践[D]．武汉：华中科技大学，2005.

5 潘 盛．微机五防系统在东莞供电局的应用探索[D]．广 州：华南理工大学，2010.