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摘要：五防闭锁在整个变电站自动化系统中占有重要地位，它不但可以避免整个系统进入错误的运行状态，还保证运行检修人员的自身安全。本文主要分析了五防闭锁技术各个发展环节的特点，分析了存在的不足，论述了IEC61850标准的在线式五防系统的技术优势。
关键词：IEC61850标准；在线式五防系统；技术分析 ；变电站
最近几年，计算机技术发展较快，在各个领域中得到了广泛的关注和应用。将计算机技术应用到电力系统中去，从很大程度上提升了电力系统自动化水平，保证了电网运行的可靠性。尽管这样，变电站还是存在着一些问题，经常出现一些安全事故，进而影响了运行检修人员的安全和电网的稳定性。本文提出了间隔层测控在整个在线式五防系统运行的重要性。
1、变电站五防闭锁技术的发展情况
1.1传统变电站五防技术的特点
长时间以来，变电站五防闭锁都是先有一、二次设备，之后才会考虑闭锁的问题。第一，最开始的时候，是采用机械结构的硬件设计，以模具制作出能够制约和传送的形状和结构，由操作人员和机器在操作过程中充分发挥出闭锁性能，此种方式有一定的弊端，会导致机构零部件增多，并且所需空间比较大。
第二，之后发展出了在闭锁设备中设置锁具元件的方法，操作人员按照规定流程，以钥匙为主，对锁具进行人工操作，以此实现闭锁效果，此种方式虽然可以缩小空间范围，操作方便，可是锁具一般都是在室外的，经常受到环境因素的影响，使得操作不流通，甚至出现严重的滞后，并且这种机械程序闭锁无法满足设备较为复杂的交叉闭锁需求。
第三，伴随着设计得规范化发展，逐渐出现了在电气控制回路中增加节点的情况，在操作过程中，以线圈为主，达到节点的导通或者断开，进而控制操作动力回路，实现联锁。此种方式被称之为电气闭锁，具备控制简单、审计规范、通用性强的特点，可是因为控制线路比较多，操作起来复杂，浪费的材料比较多，功能具备一定的单一性，不适合应用于比较大型的变电站中，在未来发展和应用过程中维护起来困难。
第四，当前计算机技术发展速度较快，随之出现了独立式微机五防闭锁系统，通过设置专门的五防电脑，在五防机进行闭锁逻辑编制、模拟操作票之后，将操作票放入电脑中，就地操作或者通过通讯线传送到后台机进行远程操作。独立式微机五防闭锁系统具备以上几点相同的优势，而且可以实现较为复杂的功能，所以得到了广泛的应用。
第五，将五防软件应用到后台监控机上，就是常用的一体化五防闭锁系统。五防软件对现场一次设备装置进行实时采集，从而解决了五防机和后台机通讯异常，无法有效获取数据的问题，而且所有采集的数据有了统一的处理终端之后，信息和指令可以快速传达，大大提升了兼容性。然而，独立式微机五防系统和一体化五防系统覆盖面积较为有限，个别临时设备和人手操作设备没有在一定的监控范围之内，无法有效收集逻辑判断的依据，系统或者个人可能由个别监控进行反馈，导致出现误判情况。
1.2在线式无防的特点和技术优势
最近几年，伴随着变电站自动化技术的不断发展，尤其是基于IEC61850标准的在线式五防系统的技术不断成熟，在线式五防系统未来有了良好的发展前景。在线式五防系统能够准确采集现场所有设备的位置信息，从技术上防止了走空程现象的发生，大大降低了实际操作过程中人手工作量。换句话来讲，基于IEC61850标准的在线式五防系统集合了以上几种五防系统的所有优点，而且在线式五防系统取消了电脑钥匙和相关的机械锁以及电气编码锁，在原设备操作回路中，电气编码锁由测控输出控制节点所替换，网门、临时接地桩的挂锁由测控装置输出节点控制的在线式五防专用锁具替换，从中减少了硬件输出，使五防系统变得更加具备智能化，操作人员甚至感受不到在线式五防系统的存在，可是其起到的作用比较大，达到提升了操作效率，优化了体验效果。
图一 变电站五防技术的发展过程
变电站五防技术的发展过程如上图所示，其中，各个发展环节并不具备独立性，后一种更加先进的五防系统的出现和应用，一般包含并使用着前一种或者几种五防系统。当前，变电站五防系统按照规定流程进行划分，可以分为站控层五防、间隔层五防、一次设备五防。在线式五防闭锁系统和传统一体化五防的三层闭锁相比较而言，自身具有技术先进和成本较少的特点。随着最近几年智能变电站的快速发展，在线式五防系统必定成为变电站五防系统未来发展方向。
2、在线式五防系统的技术分析
2.1闭锁和解锁原理
在线式五防系统在传统和一体化五防系统的基础上，利用IEC61850标准的面向通用对象的变电站事件和规范内容体系，为全站智能电子设备和客户提供信息共享。在闭锁逻辑上，引进就地逻辑，就地逻辑是测控装置和保侧一体装置是否驱动五防闭锁节点的逻辑，它负责判断设备自身位置，因为在监控后台异常的情况下，要求测控五防可以担任起全站五防的闭锁功能，所以，五防闭锁逻辑在测控和监控后台要完全保持一致性，另外，在监控后台维护测控单位采用闭锁逻辑方式，等到完成间隔内设备闭锁逻辑之后，测控可以经过通信网络采集，转换为测控单元的闭锁逻辑。工程人员在测量屏设置五防三工位切换把手，用于监控系统不同的运行状态。其中解锁状态，操作人员只有持有专用钥匙，才可以顺利将其切换。这是因为它和普通的就地切换模式不一样，它是直接读整个间隔的五防解锁，当切换把手处于解锁状态的时候，本间隔所有闭锁节点被短接，五防则退出。
2.2实现过程
当监控后台发出闭合五防节点命令的时候，在就地逻辑满足的情况下，五防闭锁硬节点闭合，此时，手合、手分都可以直接出口；可是遥合、遥分要在接到指令之后，再判断对应合逻辑、分逻辑能否满足，只有这样，才可以闭合遥合、遥分出口节点。对于手动操作设备而言，比如网门、柜门以及临时接地桩等，取消了原有的机械锁具，设置在线式锁具，在线式锁具电源主要是由测控装置的五防闭锁节点控制，测控一共开入节点，采集具体位置；对于需要遥控的设备而言，比如断路器、地刀等，原设备操作回路中电气编码锁由测控装置输出控制节点替代。
3、测控在系统中的作用
测控在变电站自动化系统中的功能主要是进行采集，包含遥测、遥信、遥控以及遥脉，在线式五防系统采用以上四种技术，用于判断五防逻辑，遥控用于分合以此断路器或者刀闸。测控在整个在线式五防系统中之所以处于重要位置，是因为它既和站控层通过MMS机制通讯，实现全站设备状态的实时监测和控制命令输出，又和间隔层其它测控通过GOOSE机制通讯，以此获取外间隔设备状态和发送本间隔设备状态，以此判断五防逻辑，而且在监控后台出现异常的时候，间隔层的设备间仍然可以保持正常通信，并且实时传递信息，既可以和过程层智能利用GOOSE机制通讯，还可以直接通过电缆和过程层相互连接在一起。因此，测控的稳定运行，对于整个在线式五防系统有着极其重要的作用，同时也是工程验收的重点。
4、结语
从上面论述可以看出，变电站在线式五防系统是新型的防误操作系统，和传统的一体化五防系统相比较而言，具备实时化信息交互等技术特点，节省了硬件设计和资源输出，降低了成本费用。在变电站在线式五防系统的基础上，可以构建从调度到变电站的统一智能防误系统体系，实现监测电网设备状态的变化，进而避免发生电力系统误操作事故，最终保证电网正常运行。
参考文献
[1]李永建.浅谈变电站中的一体化在线五防系统[J].机电信息 2013.01
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[3]李浩.变电站五防在线监测系统的研究与应用[J].科技创新与应用 2013.12.
论文作者:张金池
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/8
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