常規(guī)五防技術(shù)淺析

哈爾濱電氣集團阿城繼電器有限責(zé)任公司 馮玉紅

1.引言

自1980年開始，倡導(dǎo)五防技術(shù)措施以來，在國內(nèi)防誤閉鎖領(lǐng)域先后出現(xiàn)了機械閉鎖、機械程序閉鎖、電氣閉鎖、微機五防、一體化五防、在線式五防等技術(shù)。這些閉鎖方式在電力系統(tǒng)防止誤操作工作中發(fā)揮了積極作用。

2.常規(guī)五防技術(shù)

2.1 機械閉鎖

機械閉鎖是在開關(guān)柜或戶外閘刀的操作部位之間用互相制約和聯(lián)動的機械機構(gòu)來達到先后動作的閉鎖要求。機械閉鎖在操作過程中無需使用鑰匙等輔助操作，可以實現(xiàn)隨操作順序的正確進行，自動地步步解鎖。在發(fā)生誤操作時，可以實現(xiàn)自動閉鎖，阻止誤操作的進行。機械閉鎖可以實現(xiàn)正向和反向的閉鎖要求，具有閉鎖直觀，不易損壞，檢修工作量小，操作方便等優(yōu)點。

然而機械閉鎖只能在開關(guān)柜內(nèi)部及戶外閘刀等的機械動作相關(guān)部位之間應(yīng)用，與電器元件動作間的聯(lián)系用機械閉鎖無法實現(xiàn)。對兩柜之間或開關(guān)柜與柜外配電設(shè)備之間及戶外閘刀與開關(guān)（其他閘刀）之間的閉鎖要求也鞭長莫及。所以在開關(guān)柜及戶外閘刀上，只能以機械閉鎖為主，還需輔以其他閉鎖方法，方能達到全部五防要求。

2.2 機械程序閉鎖

機械程序閉鎖(或稱程序鎖)是用鑰匙隨操作程序傳遞或置換而達到先后開鎖操作的要求。其最大優(yōu)點是鑰匙傳遞不受距離的限制，所以應(yīng)用范圍較廣。程序鎖在操作過程中有鑰匙的傳遞和鑰匙數(shù)量變化的輔助動作，符合操作票中限定開鎖條件的操作順序的要求，與操作票中規(guī)定的行走路線完全一致，所以也容易為操作人員所接受。

程序鎖在使用中所暴露的問題是：①某些程序鎖功能簡單，只能在較簡單的接線方式下采用，由于不具備橫向閉鎖功能，在復(fù)雜的接線方式下根本不能采用；②具有較靈活閉鎖方式的程序鎖雖然能滿足復(fù)雜的接線，但在閉鎖方案中必須設(shè)置母線倒排鎖，使得操作過程十分復(fù)雜；③在大容量的變電站中，隔離開關(guān)分合閘采用按鈕控制電動機正反轉(zhuǎn)，而程序鎖對按鈕無法進行程序控制；④程序鎖也需要眾多的程序鑰匙，由于安裝不規(guī)范、生產(chǎn)工藝及材料差等問題，使程序鎖易被氧化銹蝕、發(fā)生卡澀，致使一定時間內(nèi)失去閉鎖功能；⑤倒閘操作中，分、合兩個位置的精度無法保證；⑥程序鎖使用時，必須從頭開始，中間不能間斷。所以程序鎖現(xiàn)在已不采用。

2.3 電氣閉鎖

電氣閉鎖是通過電磁線圈的電磁機構(gòu)動作，來實現(xiàn)解鎖操作，在防止誤入帶電間隔的閉鎖環(huán)節(jié)中是不可缺少的閉鎖元件。電氣閉鎖的優(yōu)點是操作方便，沒有輔助動作，但是在安裝使用中也存在以下幾個突出問題：①一般來說電磁鎖單獨使用時，只有解鎖功能沒有反向閉鎖功能。需要和電氣聯(lián)鎖電路配合使用才能具有正反向閉鎖功能；②作為閉鎖元件的電磁鎖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電磁線圈在戶外易受潮霉壞，絕緣性能降低，增加了直流系統(tǒng)的故障率；③需要敷設(shè)電纜，增加額外施工量；④需要串入操作機構(gòu)的輔助觸點。根據(jù)運行經(jīng)驗，輔助觸點容易產(chǎn)生接觸不良而影響動作的可靠性；⑤在斷路器的控制開關(guān)上，一般都缺少閉鎖措施。

2.4 微機五防

自上世紀(jì)90年代初，微機技術(shù)就進入了防誤閉鎖領(lǐng)域。微機防誤閉鎖裝置是一種采用計算機技術(shù)，用于高壓開關(guān)設(shè)備防止電氣誤操作的裝置。經(jīng)過10多年來的發(fā)展，微機防誤閉鎖裝置已逐漸成熟，并已在電力系統(tǒng)中廣泛推廣。微機防誤系統(tǒng)通過軟件將現(xiàn)場大量的二次閉鎖回路變?yōu)殡娔X中的五防閉鎖規(guī)則庫，實現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化，并可以實現(xiàn)以往不能實現(xiàn)或者是很難實現(xiàn)的防誤功能，應(yīng)該說是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)的最新技術(shù)和飛躍。

微機防誤閉鎖的原理：微機防誤閉鎖系統(tǒng)一般由防誤主機、電腦鑰匙、遙控閉鎖控制單元、機械編碼鎖、電氣編碼鎖及智能鎖具等功能元件組成，完全滿足電氣設(shè)備“五防”功能的要求。系統(tǒng)建立閉鎖邏輯數(shù)據(jù)庫，將現(xiàn)場大量的二次電氣閉鎖回路變?yōu)橛嬎銠C中的防誤閉鎖規(guī)則庫，防誤主機使用規(guī)則庫對模擬預(yù)演操作進行閉鎖邏輯判斷，記錄符合防誤閉鎖規(guī)則的模擬預(yù)演操作步驟，生成實際操作程序。防誤主機按照實際操作程序，根據(jù)設(shè)備閉鎖方式的不同采用以下三種方式進行解鎖操作：

a.電腦鑰匙解鎖；

b.通過遙控閉鎖控制單元等直接控制智能鎖具解鎖；

c.通過通訊接口對監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行解鎖。

運行人員按照防誤主機及電腦鑰匙的提示，依次對設(shè)備進行操作。對不符合程序的操作，設(shè)備拒絕解鎖，操作無法進行，從而防止誤操作的發(fā)生。通過跟蹤現(xiàn)場設(shè)備的實際狀態(tài)、接收電腦鑰匙的回傳信息，防誤主機對當(dāng)前操作進行確認(rèn)后，進行下一步操作，直到操作任務(wù)結(jié)束。

圖1 在線式獨立五防系統(tǒng)

2.5 一體化五防

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，在監(jiān)控系統(tǒng)中融入操作票專家系統(tǒng)和防誤閉鎖功能，實現(xiàn)監(jiān)控和五防的一體化，進而產(chǎn)生了一體化五防系統(tǒng)。

一體化是指監(jiān)控和五防實現(xiàn)圖形、數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一，將傳統(tǒng)的五防功能集成在監(jiān)控軟件中，使監(jiān)控軟件具有五防邏輯閉鎖和五防操作票功能。由于五防作為監(jiān)控的功能模塊出現(xiàn)，其所需的設(shè)備狀態(tài)，將直接取自監(jiān)控實時庫，避免了傳統(tǒng)五防因通信或數(shù)據(jù)庫不一致引起的問題，提高了五防的可靠性。

一體化的五防模式給變電站的改(擴)建帶來了極大的方便。一體化五防系統(tǒng)很好的解決了監(jiān)控圖形和護具一致的問題是五防技術(shù)的一大進步，目前正得到逐步推廣。一體化五防系統(tǒng)仍然使用微機五防的電腦鑰匙和鎖具，由此帶來的缺陷依然存在。

2.6 在線式獨立五防

在線式獨立五防系統(tǒng)包括防五防機、分布式現(xiàn)場總線、控制器、五防閉鎖節(jié)點及現(xiàn)場鎖具，如圖1所示，五防機動監(jiān)控系統(tǒng)獲取一次設(shè)備實時數(shù)據(jù)。

在線式獨立五防系統(tǒng)的設(shè)計是通過分布式就現(xiàn)場總線將五防機與現(xiàn)場鎖具連接起來，有防誤主機控制鎖具解鎖和閉鎖操作控制閉鎖繼電器的分、和狀態(tài)，同時具備鎖具閉鎖狀態(tài)及設(shè)備狀態(tài)的實時采集功能，節(jié)省了電腦鑰匙及戶外鎖具的檢查工作。同時也簡化了對設(shè)備的執(zhí)行過程，有效杜絕了“走空程”的風(fēng)險。缺點是間隔層需增加控制器，使得可靠性較差，成本較高。

3.結(jié)論

隨著科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的進步，在線式五防系統(tǒng)與其它常規(guī)五防系統(tǒng)相比，在防范電網(wǎng)誤操作事故方面和確保電網(wǎng)安全性方面有明顯的進步，在線式五防系統(tǒng)具備“實時、在線”的特點，綜合來看，在線式五防系統(tǒng)在電力系統(tǒng)上有這很大的發(fā)展前途，值得廣泛推廣。

[1]段新輝,高新華.變電站在線式五防技術(shù)與應(yīng)用[M].中國電力出版社,2010.

[2]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].中國電力出版社,2008.

[3]吳二宅.在線式防誤閉鎖系統(tǒng)的研究[M].華北電力大學(xué),2006.