萨其日拉图
中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津市 300304
摘要：变电所是电力系统的重要组成部分，进行着高压变低压、负荷的切除与投入等重要任务，还集中着高压断路器、隔离开关、接地刀等刀闸，闭锁与逻辑繁多而复杂，稍有不慎就会造成误操作事故，后果不堪设想。所以每一所变电站投运前应有一套完整、可靠、安全的五防系统。每一个正常刀闸操作，必须经过五防系统的模拟操作与闭锁逻辑判断功能，才能有效地防止了误操作，减少了电网事故的频繁发生。变电所五防系统的完善与否，大大影响着电网事故的发生率。随着电力系统的大力发展，对供电系统的可靠性要求越来越高，五防系统的作用也变得日益突出。将如何更加完善变电所五防系统，提高供电的安全性、可靠性是我们长期探讨的项目。
关键词：电力系统，独立五防，变电所，一体化系统
一、变电所五防系统
（一）变电所五防的定义与原理
五防功能是指：防止误分、合断路器，防止带负荷分、合隔离开关，防止带电合（挂）接地刀（接地线），防止带接地线（接地刀）合断路器（隔离开关），防止误入带电间隔。
五防系统实现闭锁的原理为：目前的防误装置以防误主机为控制核心设备，在软件中事先编好了电气一次系统接线图和所有设备的操作规程程序，并将程序固化在防误主机存储器中，接到调度操作命令之后，通过主控机的智能判断，依次对设备进行模拟操作，如果是正确无误则持续进行操作，若发生错误，则会显示相应设备的名称及编号并提示改正，解除错误后继续进行下一台设备的模拟操作。模拟操作结束后，将正确的操作内容通过模拟操作屏的通讯装置传送到电脑钥匙（也简称FKYD）中，然后使用电脑钥匙到现场进行解锁及倒闸操作，依次打开对相应的编码锁对设备进行操作，全部操作结束后，通过电脑钥匙的回转从而使设备状态与现场的设备状态保持一致。同时监控后台联机，实现设备状态的现场与监控后台信息同步，并通过信号传递而实现后台闭锁功能。
实际倒闸操作时，必须满足三条基本规则来防止误操作事故：
为了防止带负荷拉合隔离开关，在拉合隔离开关时必须保证：
①与隔离开关某一侧直接相联的所有断路器都在断开位置。
②合负荷侧隔离开关时，应确认电源侧的隔离开关已经合好；拉电源隔离开关时，应确认负荷侧的隔离开关已经断开。
③隔离开关在合上或断开时，如果能确认其两侧电压大小相等且相位相同，就可以操作，例如倒换母线的操作，不受其他条件限制。
2.为了防止带地线合隔离开关，合隔开时保证：所有与隔离开关两侧相关的临时挂的地线或接地刀闸都在断开位置。
3.为了防止带电挂接地线或接地刀闸，在合接地刀时应保证：接地点的任何方向都有断开的隔离开关。
二、独立五防系统与一体化五防系统
随着我国电网的迅猛发展，其供电运行的安全与稳定的要求越来越高，新建或改建变电所时，都在采用微机五防系统，五防系统是否独立与变电所后台监控系统分为独立五防系统与一体化五防系统。
（一）独立五防系统
独立五防系统是独立于后台监控系统，目前国内应用也很普遍，独立五防系统其数据库小，一次接线图简单，单体的运行维护方便。
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独立五防的优点：首先是系统的完整性，五防系统由防误主机，编码锁（机械编码锁与电气编码锁），电脑钥匙，模拟屏等元器件组成的完整的五防系统。独立五防系统依靠闭锁逻辑和现场锁具去实现各种电气倒闸操作的防误闭锁。二是它的安全性，五防系统与后台监控系统是两个独立的系统，分工明确，互不干扰，各自分别执行命令，后台监控系统的故障不会对防误系统造成影响。三是便捷性，五防系统相对于后台监控系统功能少，结构简单，不同的运行方式时也是始终操作简便，而且独立五防系统大量的普及，厂家的技术也比较成熟，软硬件都有保障，运行维护和更新换代不会对电力系统造成影响。
独立五防系统成本低，操作简单，然而变电所自动化程度越来越高，独立五防系统由于它自身的独立而显现出一些不足之处：其数据库，操作规程程序和电气一次接线图都是单独的，需要单独的制作，增加了大量的安装调试工作，正常运行时后台监控主机为独立防误系统转发数据的工作量，通信的稳定性不是很可靠。第二是浪费资源，因独立五防系统和后台监控系统是不同的出厂，它的数据库，画面等与后台监控系统不统一，也需要重新制作来让它通用。运行维护的工作量也大，若发生故障，是两个独立系统之间的故障，需要两个厂家配合，可能会消耗大量的时间去修复，造成事故影响会加大。
（二）一体化五防系统
一体化五防系统是独立五防系统与后台监控系统合并起来，变电所内所有设备仪器动作的相应的模拟量信息采集到自动化系统的中央处理器中，系统再利用模拟量信息通过防误逻辑编制的程序即可实现防误判断程序输出的命令，再通过继电器控制相应硬件就可实现防误操作。一体化五防系统建立在独立五防系统的基础上，独立的防误主机已被取消，实现了高效率的自动化控制。一体化五防系统充分利用了计算机资源，容易实现了现场设备情况的信息共享，忽略了独立五防系统与后台监控系统之间的数据传递步骤。
一体化五防系统的优点：五防系统已成为后台监控系统的子系统，改进了独立系统之间分工不明确的局面，还有防误系统的数据和锁具得到了专业的维护，这样一体化系统有了更进一步的可靠性。其次，电力系统实际运行中，一体化五防系统与独立系统之间避免了通信传递等故障，操作简单，响应速度快，所内设备的每一步操作都要经过系统内五防规则，间隔层的五防校验和电气闭锁等三级防误，大大提高了倒闸操作的安全性。还有，一体化系统实现了数据信息实时共享，提高了它的稳定性，降低了成本，也减少了调试安装和维护的工作量，节约了资源。
一体化五防的不足之处：独立五防的优点就是一体化五防的欠缺点，一体化五防的施工企业五防生产方面和独立五防比较不够专业，电脑钥匙，锁具等一般从五防厂家外购，专业上也不够成熟。具体的有三点：缺乏可靠性，一体化五防系统的锁具操作信息由电脑钥匙检测或人工确认，设备的现场操作情况通过虚遥信号的方式传递给五防工作站，实时性不足。五防防误装置与后台监控系统来自于不同的厂家，设计思路、制造方法上有着各不相同的思路与顺序，而且国家也没有统一的行业标准，防误装置与后台监控系统结合不是完全融洽，导致的部分功能的失缺。第二是安全性不高：系统主机与电脑钥匙之间的通信仍在使用USB接口或者串行接口，通信协议私有。一体化五防系统的自动化程度很高，需要系统维护，还需要委外维护，委外维护的监管难度较大，后台监控主机信息有风险被误修改。第三是：运行维护复杂，一体化系统担任着五防系统和后台监控系统的综合，不仅仅是监视功能和遥控操作，还有五防防误功能，主接线图上也需要增设地线桩和网柜门等等有必要的一次设备，加大了系统的复杂性，结果调试和维护也增加了难度。后台监控系统与五防防误装置生产在不同的厂家，系统设计与元器件选型会脱节，系统的更新换代于运维不便。
三、结论
随着电力系统机构越来越复杂化，对供电系统的安全性和稳定性要求越来越高，同时对防误装置要求也越来越高。目前变电站的五防体系趋势是从独立五防系统向一体化五防转化。不管独立五防系统还是一体化系统都存在着遗漏程序的可能性，为了防止它遗漏，还需要不断改进设计方案及加装固附件。关于一体化五防的欠缺之处，近几年又提出“在线式五防系统”的概念。在线式五防系统针对一体化五防系统更进一步的改进，采用在线式专用电磁锁具，对临时地桩，网门等手动操作设备实时监控，实现主站监控系统与现场设备完全实时、在线式的信息共享。有效地防止了出现遗漏现象。在线式五防系统易于升级和维护，且升级维护成本也比较低，代表了变电站综合自动化五防系统的发展方向与战略。
论文作者:萨其日拉图
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：系统论文; 操作论文; 独立论文; 后台论文; 监控系统论文; 变电所论文; 设备论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;