變電站五防系統(tǒng)分析與應(yīng)用

國網(wǎng)河南省電力公司蘭考縣供電公司 許曉亮 婁瑩瑩 沈俊國 邱 捷 周 順 李瑞琪 李志勇

在變電站的各種操作中，有時會出現(xiàn)特定設(shè)備的五防邏輯有問題，或特定設(shè)備的五防鎖碼無法通過、五防鑰匙無法通過、出現(xiàn)暫時禁用五防系統(tǒng)使用等。此時須辦理五防開鎖鑰匙的審批手續(xù)并按規(guī)定使用開鎖鑰匙。這不僅耽誤開關(guān)操作時間且給開關(guān)操作帶來很大安全隱患。

1 微機(jī)五防系統(tǒng)概述

微機(jī)五防系統(tǒng)主要針對變電站改造工作中的五防電氣故障事故進(jìn)行有效地預(yù)防和控制。變壓器在工作過程中的開關(guān)接線操作易引起五防電氣事故，包括帶負(fù)荷的分離開關(guān)接線誤拉和誤合、斷路器接線誤拉和誤合、地線或地線合閘。通過設(shè)立微機(jī)五防系統(tǒng)，采取相應(yīng)措施防止這些電氣系統(tǒng)故障事件的產(chǎn)生，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性。

變電所內(nèi)應(yīng)建立健全的五防保護(hù)系統(tǒng)以防變電站人員操作失誤。五防制度的合理運用是確保變電站安全平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的有效舉措，對開關(guān)運行過程產(chǎn)生了模擬和邏輯判斷上的重要影響。五防系統(tǒng)的完整性及正常工作的安全性直接關(guān)系著整個電網(wǎng)的工作質(zhì)量[1]。五防主要預(yù)防制度的健全將有助于減少電網(wǎng)事件發(fā)生的概率。由于電網(wǎng)工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對用戶供電要求也在日益提高，為更好地滿足需要，需提高系統(tǒng)運行的可靠性，使得五防系統(tǒng)在變電站中發(fā)揮著越來越重要的作用。為滿足變電站五防要求，設(shè)計人員在用電設(shè)備上安裝了鎖定裝置和錯誤提示裝置，可實現(xiàn)電鎖、機(jī)械鎖和微機(jī)五重鎖。發(fā)電量過大且設(shè)備使用不平衡時，很容易引起安全事故。目前社會信息化程度愈來愈高，電腦普及率也愈來愈高，這就帶動了微機(jī)防惡意鎖技術(shù)的完善與普及，不少地區(qū)的變電站都使用了微機(jī)防鎖，故障鎖也有不錯的使用效果。在電力行業(yè)不斷發(fā)展壯大的過程中逐漸形成了更加現(xiàn)代化的變電站，并應(yīng)用微機(jī)五防系統(tǒng)和自動化技術(shù)助力無人站安全運行[2]。

2 微機(jī)五防系統(tǒng)應(yīng)用方案及問題與處理方法

當(dāng)建立變電站時一般使用微機(jī)五防控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)中主要使用了所謂獨立五防系統(tǒng)，是指微機(jī)五防控制系統(tǒng)單獨的變電站監(jiān)測控制系統(tǒng)。操作方面，獨立五防系統(tǒng)除具備全站全鎖功能外還具備了遠(yuǎn)程操作功能，而微機(jī)五防管理系統(tǒng)是避免出現(xiàn)變電站故障并能夠管理整個變電站，在進(jìn)行作業(yè)過程中通過鑰匙來進(jìn)行五防鎖的解鎖等操作[3]。

2.1 五防系統(tǒng)的優(yōu)勢

獨立的五防系統(tǒng)在應(yīng)用上有很多優(yōu)勢，系統(tǒng)不斷演進(jìn)，越來越完善，相較于集成五防系統(tǒng)應(yīng)用時間更長，運行成本相對較低。獨立五防體系高度完備，由主機(jī)、機(jī)械鎖、電腦鑰匙等部件組成，結(jié)構(gòu)較高。在實現(xiàn)變電站電力設(shè)備的鎖定功能時，主要依靠鎖定邏輯和現(xiàn)場鎖定。獨立的五防系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，獨立于變電站監(jiān)控系統(tǒng)且二者分工清楚，彼此影響較小，安全性能好。該系統(tǒng)的應(yīng)用能同時進(jìn)行多個任務(wù)，實現(xiàn)了多個設(shè)備的同步運行，從而有效提升了工作效率。

微機(jī)獨立五防系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)是二臺單獨的控制系統(tǒng)，都帶有自動執(zhí)行終端，所以監(jiān)控系統(tǒng)的故障也不至于造成獨立五防系統(tǒng)失效，安全系數(shù)也相當(dāng)高[4]。獨立的五防控制系統(tǒng)還具備很大便利性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也較簡單，同時具備了功能更多、操作簡單的優(yōu)勢，多操作模塊的應(yīng)用還能提高操作的簡易性。另外，這五套保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計廠家技術(shù)都已相當(dāng)成熟，既能保證保護(hù)系統(tǒng)軟硬件的正常使用，也能夠系統(tǒng)工作的同時安全保護(hù)操作系統(tǒng)，升級時也較方便，對變電站的影響小。

2.2 獨立五防體系的劣勢

獨立五防系統(tǒng)具備成本低、操作簡單等優(yōu)勢，并隨著變電站智能化程度日益增強(qiáng)，但獨在實際使用過程中也顯示出不足：工作時通信不穩(wěn)定。由于獨立于變電站自動化控制系統(tǒng)工作，通信變得更加不穩(wěn)定。此外由于當(dāng)前的通信接口技術(shù)還不能建立統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)同一個變電站內(nèi)配置獨立五防系統(tǒng)時需對通信接口進(jìn)行調(diào)試，從而影響通信的穩(wěn)定性[5]；存在浪費資源的弊端。獨立五防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和圖片由于無法與變電站自動化系統(tǒng)共享、而需重新建立，加大了維修工作量，也提高了系統(tǒng)復(fù)雜性。獨立五防和自動化系統(tǒng)都有自己的主機(jī)，浪費資源并增加成本。

2.3 無編號標(biāo)簽

因設(shè)備號沒有附在五防上，所以打開后就很容易混淆鎖，給操作者造成了麻煩。電容組內(nèi)的連接樁兩把鑰匙相鄰，一組連接樁位于通往電抗器的出線連接電纜頭中，一組中性地樁位于電容組內(nèi)。操作者將打開的二把鎖放在一起、但不能區(qū)分，所以鎖的時候很容易錯誤，也可能為以后的操作造成麻煩。解決方案：設(shè)備制造商應(yīng)制作與設(shè)備編號相對應(yīng)的標(biāo)志并將其擰進(jìn)鎖中以防混淆。在生產(chǎn)過程中，固定鉸鏈的鉀釘可用螺絲代替，相對來說螺絲比固定鉸鏈堅固，變電站驗收人員須嚴(yán)格控制檢驗驗收過程[6]。

2.4 容易出錯的編碼

容易出現(xiàn)電腦死機(jī)的問題及五防電腦編碼失敗，現(xiàn)場無法完全解決故障，需聯(lián)系供應(yīng)商進(jìn)行問題解決，耽誤了生產(chǎn)工作，導(dǎo)致效率低下[7]。解決方法：買一臺五防電腦更換配置較高的電腦設(shè)備，解決五防電腦容易死機(jī)的問題。五防對計算機(jī)編碼的及時性和準(zhǔn)確性可通過五防專業(yè)人員對五防本編碼程序的定期維護(hù)和調(diào)試來提高[8]。

3 隱形五防系統(tǒng)

電氣安裝工程隱形五防系統(tǒng)創(chuàng)新性地將五防邏輯以邏輯電路的形式嵌入到一次設(shè)備中，將設(shè)備運行與五防動作合二為一，讓故障保護(hù)的重要性得以體現(xiàn)。顯著提高變電站內(nèi)各設(shè)備區(qū)間物業(yè)設(shè)備運行的安全性。它還改變了現(xiàn)有五種防開鎖方式，創(chuàng)新性地采用了設(shè)備位置信號、邏輯電路和鎖具的自動變速器開鎖方式，替代了傳統(tǒng)電子鑰匙和機(jī)械鎖的手動操作，進(jìn)一步提高了鎖具的水平。通過上述方法集成了附加五防系統(tǒng)的設(shè)備自身將附加屬性變?yōu)樵O(shè)備特有屬性，設(shè)備運行時同時執(zhí)行五防邏輯。本項目的應(yīng)用將有效解決傳統(tǒng)五防系統(tǒng)在開關(guān)操作中的不穩(wěn)定性、傳統(tǒng)五防系統(tǒng)在電氣設(shè)備開關(guān)操作中的復(fù)雜繁瑣問題。

隨著時代的發(fā)展五防預(yù)防技術(shù)也在不斷更新和變化，但最終目的是防止故障。盡管如此，由于違規(guī)和故障導(dǎo)致的不同程度的事故仍然時有發(fā)生[9]。究其原因就是現(xiàn)行五防體系總存在著無法解決的實際問題。

五防系統(tǒng)中的每一個都配備了一個萬能鑰匙，在實際操作中用于在五防錯誤發(fā)生時使用萬能鑰匙開鎖，因此五防系統(tǒng)不能保證預(yù)期的效果。從某種意義上說，必須安裝的萬能鑰匙是對五防系統(tǒng)本身的否定。在現(xiàn)有五防體系中預(yù)防設(shè)備附加在設(shè)備上，增加了操作的復(fù)雜性和不便性。五防系統(tǒng)本身是人為安裝的附加設(shè)施，與轉(zhuǎn)移作業(yè)的目的無關(guān)。復(fù)雜的解鎖任務(wù)無疑會消耗能量并延遲工作。

電氣設(shè)備隱形五防系統(tǒng)將五防邏輯以邏輯電路的形式嵌入到一次裝置中，裝置動作與五防動作合二為一，使故障排除成為重要屬性。變電站內(nèi)的每一個設(shè)備間隔完美補(bǔ)充了傳統(tǒng)五防的安全漏洞。同時采用自動傳輸設(shè)備位置信號、邏輯電路和鎖定機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新鎖定方式，取代了傳統(tǒng)電子鑰匙和機(jī)械鎖的人工操作，極大提高了現(xiàn)場操作的機(jī)械化水平，解決了原本系統(tǒng)中的復(fù)雜性問題。

在設(shè)備改造后6個月的模擬運行中隱形五防預(yù)防系統(tǒng)運行可靠、安全穩(wěn)定。利用隱形五防系統(tǒng)能更可靠地確保員工的安全和設(shè)施的良好運轉(zhuǎn)。同時能減輕操作人員的工作量，無需經(jīng)過5道反模擬和開鎖工序，執(zhí)行預(yù)設(shè)的操作步驟即可完成機(jī)器的一致操作，最終顯著縮短開關(guān)操作時間。其能克服傳統(tǒng)五防系統(tǒng)的安全漏洞，有效提升了現(xiàn)場工作機(jī)械化管理水平，極大提高生產(chǎn)效率，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生利潤。最重要的是電氣設(shè)備安全、省時、經(jīng)濟(jì)、高效、機(jī)械化、多標(biāo)簽化的隱形保護(hù)系統(tǒng)滿足了國家電網(wǎng)發(fā)展提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)和提高本質(zhì)安全的要求[10]。

綜上，為提高變電所工作過程中的安全與可靠性，需在控制系統(tǒng)中引入微機(jī)五防系統(tǒng)并不斷研究其應(yīng)用與發(fā)展新模式，從而避免了變電站自動化控制系統(tǒng)中發(fā)生五防故障，降低了變電所中安全事故發(fā)生的概率。在當(dāng)前形勢下，變電站管理系統(tǒng)也日益向著數(shù)字化、智能的目標(biāo)和方向發(fā)展，五防體系也在走向一體方面完善。