變電站綜合自動化中五防系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用

謝文釗

[摘? ? 要]立足于變電站系統(tǒng)現(xiàn)有條件，結(jié)合地域性電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度自動化、通訊與變電站自動化的現(xiàn)實狀況，提出了全新的五防系統(tǒng)，將防誤數(shù)據(jù)服務(wù)器所形成的多層次防誤結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，依托于當(dāng)前的防誤操作條件來深化五防系統(tǒng)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]變電站綜合自動化系統(tǒng);五防系統(tǒng);防誤閉鎖;應(yīng)用

[中圖分類號]TM76 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）06–0–03

Scientific Application of Five Prevention Systems in Comprehensive

Automation of Substations

Xie Wen-zhao

[Abstract]Based on the existing conditions of the substation system， combined with the actual situation of regional grid system dispatch automation， communication and substation automation， a new five prevention system is proposed， which takes the multi-level error prevention structure formed by the error prevention data server as the basis. Relying on the current anti-misoperation conditions to deepen the application of the five-prevention system in the integrated automation system of substations.

[Keywords]Substation Integrated Automation System; Five Prevention System; Mistake Prevention Lockout; Application

在整個供電系統(tǒng)中，變電站發(fā)揮著多方面的功能，承擔(dān)著多重任務(wù)，變電站的安全運行水平直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)的安全度。因為變電站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、接線繁瑣、運行設(shè)備較多，這就為日常的操作運維帶來了難度，日常運維中經(jīng)常出現(xiàn)誤操作問題，不僅釀成嚴(yán)重的事故，還會影響系統(tǒng)的安全。對此，有必要研究一個智能化的防誤操作系統(tǒng)，保證系統(tǒng)運維工作的正常開展。

1 五防系統(tǒng)內(nèi)涵與發(fā)展

1.1 五防系統(tǒng)的內(nèi)容

為了控制工作中的電氣設(shè)備出現(xiàn)電氣誤操作問題，國家相關(guān)部門專門針對電氣設(shè)備管理提供了“五防”規(guī)定，具體內(nèi)容為：（1）防止帶負(fù)荷誤拉、誤合隔離開關(guān);（2）防止誤拉、誤合斷路器;（3）防止帶地線或接地開關(guān)合閘;（4）防止帶電掛接地線或合接地開關(guān);（5）防止誤入帶電間隔。電力企業(yè)選擇智能化信息監(jiān)控系統(tǒng)過程中，可以遠程操作，然而，必須達到防誤閉鎖的目標(biāo)。

近年來，五防系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，特別是隨著智能技術(shù)、自動化科技的普及和應(yīng)用，為五防系統(tǒng)的深入應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件，五防系統(tǒng)也經(jīng)歷了從線下到在線操作方式的發(fā)展。

1.2 五防系統(tǒng)的特征

1.2.1 安全實用

五防服務(wù)器自身具有綜合型設(shè)備防誤閉鎖功能，能夠單獨地發(fā)揮防誤作用，而且此服務(wù)器在整個系統(tǒng)中居于核心地位，能夠管理受控端的一切數(shù)據(jù)，并及時提供五防服務(wù)作用，即使受控站和五防站之間無法聯(lián)系，也能自主運行。

1.2.2 兼容性

五防系統(tǒng)既可以達到遙信分享，又可以達到對操作票的系統(tǒng)化傳輸，便于達到主站開票、子站操作等目標(biāo)。同時，五防系統(tǒng)能夠高度靈活地調(diào)配，因為系統(tǒng)被規(guī)劃成了若干層級，這樣就為系統(tǒng)的調(diào)試、維護等創(chuàng)造了便利條件。

1.2.3 數(shù)據(jù)的全方位交流

五防系統(tǒng)因為參照了IEC標(biāo)準(zhǔn)，能夠同附近系統(tǒng)實施數(shù)據(jù)交互，并向這些系統(tǒng)供應(yīng)一些必要的數(shù)據(jù)、信息，提供動態(tài)的防誤閉鎖服務(wù)，而且通過和其他系統(tǒng)之間的聯(lián)系、溝通，也能達到數(shù)據(jù)、信息等的全方位分享。

2 變電站綜合自動化中五防系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 五防系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

最新的一體化五防系統(tǒng)具備離線與在線多方面優(yōu)勢特征，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)包括：調(diào)控中心層、控端層、受控站層，具體如圖1所示：

調(diào)控中心層安裝了數(shù)據(jù)服務(wù)器，此服務(wù)器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計、查詢與管理，也能實施操作票出票，操作權(quán)管理，可以發(fā)揮多重功能?？囟藢觿t設(shè)計了主站、計算機系統(tǒng)與附屬設(shè)備，主要負(fù)責(zé)最新建成的變電站的圖形、數(shù)據(jù)等的編制，同時，也要進行變電站的維護與調(diào)試等。通常要在各個受控站設(shè)置獨立的五防規(guī)則，實際的遙信則能參照規(guī)則來動態(tài)、適時地更新基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)，同時，能在各個層次的五防工作站設(shè)置系統(tǒng)的維護權(quán)，以此達到對服務(wù)器的維護目的。由于受控站數(shù)目隨時變化，最新接入的工作站一般采用調(diào)整權(quán)限的方式來設(shè)置，從而保證各個層次都達到一個理想的管理權(quán)限。

2.2 技術(shù)支持

五防系統(tǒng)在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用得益于多種現(xiàn)代科技的運用，這些技術(shù)有成熟的技術(shù)也有新興技術(shù)，例如：以對象為目標(biāo)的軟件開發(fā)技術(shù)，同時，依賴于UML統(tǒng)一建模語言的想法來運行系統(tǒng)。同時，借助數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)技術(shù)，此系統(tǒng)可以實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)庫平臺內(nèi)部的信息交流與數(shù)據(jù)交換，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)妥、精準(zhǔn)交換。采用了軟件集成技術(shù)，主要依賴于軟件接口技術(shù)，來達到各個系統(tǒng)的無間隙聯(lián)系、對接與數(shù)據(jù)之間的交流。借助圖形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，并對線路的運行模式進行智能化辨識，借聯(lián)絡(luò)線來分析、判斷一側(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)。通訊技術(shù)，主要依賴于當(dāng)前已有的主站、子站通訊系統(tǒng)，達到主站和子站防誤系統(tǒng)之間的聯(lián)系，免去了通訊裝置更新與添置的麻煩，建立在TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之上來進行網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。防誤系統(tǒng)主要借助變位信息發(fā)送技術(shù)，平日也無需復(fù)雜的操作。

2.3 五防控制規(guī)則

從理論角度分析，五防系統(tǒng)控制遵循以下規(guī)則：正向控制式與閉鎖式，系統(tǒng)運行中如果需要綜自系統(tǒng)，可以選擇閉鎖式規(guī)則，在這一過程中，不管選擇腳本規(guī)則還是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，語句運行的復(fù)雜程度都要更高，而且大量的實踐表明：正向控制規(guī)則也具有一定的便捷優(yōu)勢，方便五防、綜自系統(tǒng)等技術(shù)人員來檢查。所以，一體化五防系統(tǒng)適合選擇現(xiàn)階段各個主流綜合自動化廠家都更加青睞的正向控制規(guī)則。

2.4 五防控制系統(tǒng)功能

（1）調(diào)控中心防誤。調(diào)控D5000系統(tǒng)對變電設(shè)備的遙控操作實施防誤管控，遠距離操作過程中，可以經(jīng)過D5000系統(tǒng)先朝著網(wǎng)絡(luò)五防服務(wù)設(shè)備傳輸操作命令，五防系統(tǒng)結(jié)合此命令以及所抽取的設(shè)備運行模式來對應(yīng)分析五防操作是否合理，如果五防校驗未出現(xiàn)誤操作，則將向監(jiān)控系統(tǒng)傳輸允許操作命令，監(jiān)控系統(tǒng)收到命令以后再對應(yīng)操控各類設(shè)備，以此來為變電站系統(tǒng)的允許提供安全防誤保護。

（2）變電站間的防誤閉鎖。主要是通過關(guān)閉變電站間的聯(lián)通，控制若干變電站同步運行時，線路帶電模式下，合出線端接地刀閘發(fā)生故障問題。

（3）倒閘操作票網(wǎng)絡(luò)傳輸與遠程審核。運維工作者一般通過五防系統(tǒng)中的主站來模擬預(yù)演，并將其傳輸?shù)轿宸婪?wù)器，經(jīng)核查成功以后，形成操作票，借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)饺魏我粋€五防子站，子站收到信號以后則將開始操作，或者在任何一個五防子站中來模擬預(yù)演，經(jīng)遠距離審核通過后，形成操作票，收到操作任務(wù)來加以操作。

（4）靈活操作。五防系統(tǒng)無論在五防主站還是子站都能開出操作票，并加以操作，并能夠在各個主站與子站來回傳遞操作記錄，對于一些突發(fā)性的操作任務(wù)，同樣能夠以遠程方式開出操作票、網(wǎng)絡(luò)傳輸操作票，以此來追加操作任務(wù)，其中體現(xiàn)出高度的靈活性、便捷性。

（5）遠程維護。如果變電站的防誤數(shù)據(jù)有待檢修、維護，不必需在變電站來加以維修，只需要在調(diào)控中心就能達到對五防系統(tǒng)內(nèi)部遠距離維護，確保維護及時、高效，以此來減少數(shù)據(jù)變化、更新的數(shù)量。

3 變電站綜合自動化系統(tǒng)中五防系統(tǒng)的實現(xiàn)方式

3.1 互聯(lián)功能的實現(xiàn)

一切達到通訊規(guī)約水平的防誤主站、子站都能夠同五防系統(tǒng)連接，在二者連接狀態(tài)下，可以通過以太網(wǎng)通道接入，這其中只需要在網(wǎng)絡(luò)五防主站中來編制最新變電站的圖形，數(shù)據(jù)，同時，做好相關(guān)調(diào)試。把控端防誤系統(tǒng)來實施主站、子站的通訊調(diào)試，以此來達到五防主站、子站等的接入。

3.2 D5000通訊方式與未采集設(shè)備狀態(tài)對位實現(xiàn)

3.2.1 組網(wǎng)模式

主要利用RTU和防誤主站來傳輸信息，系統(tǒng)途徑RTU朝著防誤系統(tǒng)傳輸一切設(shè)備的狀態(tài)，同時，自RTU收到防誤系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)。具體如圖2所示：

3.2.2 通訊方式

上行、下行都是建立在IEC104規(guī)約基礎(chǔ)上，各自承擔(dān)五防系統(tǒng)到D5000的遙控信息傳輸，而且二者之間也能動態(tài)傳輸定位遙信。五防系統(tǒng)具有單獨配置功能，無論是自身所發(fā)出的許可點號，還是收到的遙信點號都能實現(xiàn)這一功能。這其中所發(fā)出的許可點號具有唯一性，遙信的接收則根據(jù)廠站方式進行。

3.2.3 未采集設(shè)備狀態(tài)對位實現(xiàn)

倒閘操作過后，五防子站結(jié)合電腦鑰匙傳輸數(shù)據(jù)憑借記憶的方法來向五防系統(tǒng)來及時提供一些未采集設(shè)備的狀態(tài)信息，五防主站可以把信息再次傳回五防服務(wù)器，服務(wù)器能夠及時更新設(shè)備模式。

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全

（1）安全認(rèn)證。一些控制類的信息、數(shù)據(jù)都在經(jīng)過加密處理的安全通道中來傳輸，以此來保證控制報文能夠安全、高效、平穩(wěn)地傳輸。

（2）數(shù)據(jù)加密。系統(tǒng)不僅進行了豎向加密設(shè)備的加密配置，也在應(yīng)用層數(shù)據(jù)交互中選擇了CRC循環(huán)冗余校驗制度。

（3）系統(tǒng)認(rèn)證。終端設(shè)備和系統(tǒng)之間正式信息交流之前要實施設(shè)備的雙方向ID核對與認(rèn)證，在此基礎(chǔ)上來傳輸數(shù)據(jù)。

（4）安全加固。對于系統(tǒng)中的一切關(guān)鍵部位，例如：賬戶口令以及數(shù)據(jù)庫等都實施了安全加密管理。

3.4 模擬操作與仿真培訓(xùn)

無論是五防主站還是受控站都配置了專門的培訓(xùn)模塊，能夠選配自身所負(fù)責(zé)的區(qū)域內(nèi)的主站或子站圖形，并模擬操作、演習(xí)有著五防判斷功能的圖形，檢查倒閘操作票，并保存操作票，并實施分層控制。將五防工作站配設(shè)于調(diào)控中心，維護人員能夠借助系統(tǒng)自身的附屬軟件來保護一切數(shù)據(jù)、信息，其中不僅指和設(shè)備異動關(guān)聯(lián)的圖形的繪制與數(shù)據(jù)的傳輸，也包括其他測試功能。

此外，五防系統(tǒng)還具備黑匣子功能，具體體現(xiàn)為，此系統(tǒng)能夠?qū)Ω鱾€時段、各個部位的倒閘操作清晰地記下來，也能詳細地記錄不同操作任務(wù)的執(zhí)行情況、時間以及與非正常操作等信息，也能根據(jù)操作方式、電壓高低以及操作時間等來編制關(guān)鍵字，以此來查詢、調(diào)度所記下的數(shù)據(jù)、信息。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代化通訊科技、智能技術(shù)等的發(fā)展都為變電站技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，五防系統(tǒng)作為一項綜合型技術(shù)，其中集中了在線式和離線式勢必會成為防誤操作的一大趨勢，這一技術(shù)能夠為變電站系統(tǒng)的運行、維護等提供專業(yè)的指導(dǎo)，從而有效地控制故障和問題的出現(xiàn)。

參考文獻

[1] 微機型防止電氣誤操作系統(tǒng)通用技術(shù)條件：DL/T687—2010[S].

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

[3] 王遠璋.變電站綜合自動化現(xiàn)場技術(shù)與運行維護[M].北京：中國電力出版社，2004.

[4] 馬龍.智能變電站一體化五防系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建模與開發(fā)研究[D].濟南：山東大學(xué)，2015.

[5] 樊鳳霞.變電站綜合自動化五防系統(tǒng)功能應(yīng)用[J].工程技術(shù)（文摘版），2016（4）：103.

[6] 楊長海.變電站綜合自動化五防系統(tǒng)功能應(yīng)用[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（文摘版）工程技術(shù)，2010（2）：119.

[7] 李洋.變電站綜合自動化中五防系統(tǒng)的運用[J].科技資訊，2016（34）56.

[8] 石洪仁.綜合自動化站的五防閉鎖系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

[9] 李宏生.變電站綜合自動化系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用[J].水力采煤與管道運輸，2009（2）：70.

[10] 李宏生.變電站綜合自動化系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用[J].水力采煤與管道運輸，2009（2）：76-77.