一種變電站五防邏輯自動生成及校驗(yàn)方法

池蓮慶，黃東興，蘇金燕

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

0 引 言

變電站的五防是防止電氣誤操作，確保人員、電網(wǎng)和設(shè)備安全的關(guān)鍵點(diǎn)。具體來說，它是防止斷路器誤分、誤合、帶負(fù)荷誤拉（合）閘刀、帶地線（地線）合閘閘刀、帶電合（掛）接地刀（地線）、誤進(jìn)入帶電間隔的5種閉鎖邏輯。變電站五防邏輯的設(shè)定要根據(jù)變電站接線方式及設(shè)備特點(diǎn)以及電力設(shè)備安全運(yùn)行五防要求，有目的地編輯開關(guān)操作邏輯規(guī)則表。此邏輯規(guī)則表需要根據(jù)不同的設(shè)備組件，包括本間隔及關(guān)聯(lián)間隔等設(shè)置的多種邏輯連動關(guān)系，其中涉及分、組合以及或、和的層次關(guān)系。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)升級和設(shè)備擴(kuò)展后，邏輯規(guī)則表也需要同步更新，這項(xiàng)工作在實(shí)際的運(yùn)維工作中極其復(fù)雜且容易出錯，通常需要多次手動檢查和實(shí)驗(yàn)才能最終輸入五防系統(tǒng)[1-3]。

目前，五防廠商的五防邏輯工作主要是編制五防邏輯數(shù)據(jù)，進(jìn)行人工輸入，這個工作過程煩瑣、復(fù)雜。在驗(yàn)證過程中，操作員和五防制造商需要反復(fù)溝通和修改。另外，變電站投入運(yùn)行后，五防系統(tǒng)需要定期維護(hù)，也會消耗操作員大量的時間和精力，且該項(xiàng)工作是運(yùn)行專業(yè)的核心業(yè)務(wù)，每年至少開展1次。此外，如果五防邏輯配置不正確，電氣誤操作隨時可能發(fā)生，導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至人員安全事故。筆者多次參與新建110～500 kV變電站五防邏輯的建立和驗(yàn)收工作，鑒于變電站五防保護(hù)維修工作的復(fù)雜性，變電站五防邏輯的自動生成和驗(yàn)證方法亟待解決，以此提高效率和工作質(zhì)量。本文將現(xiàn)有變電站五防邏輯進(jìn)行導(dǎo)出，然后通過軟件提取鎖號，判定變電站接線方式和設(shè)備情況，生成設(shè)備間隔，再根據(jù)變電站五防要求，針對不同設(shè)備編制五防邏輯，將生成的五防邏輯與原邏輯代碼進(jìn)行對比分析，實(shí)現(xiàn)五防邏輯自動校驗(yàn)工作[4]。

1 變電站五防邏輯的自動生成與校驗(yàn)

1.1 建立五防邏輯數(shù)據(jù)庫與變電站一次設(shè)備關(guān)聯(lián)的關(guān)系

通過分析五防邏輯數(shù)據(jù)，五防邏輯中的鎖號一般是特殊含義的數(shù)字或者字母等，因此在五防邏輯數(shù)據(jù)庫中的鎖號應(yīng)該與變電站一次接線方式緊密聯(lián)系，通過提取五防邏輯庫中的鎖號來判斷變電站的接線方式，并通過圖表反應(yīng)出母線、開關(guān)、刀閘間隔的數(shù)據(jù)。例如五防邏輯數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)：

50311 分閘條件：5031在分位!

50311 合閘條件：503117在分位，503127在分位，5127在分位，5117在分位，5117-MD在分位，5127-MD在分位，50211-MD在分位，50311-MD在分位，50411-MD在分位，5031在分位!

通過軟件語言即可分析出為50311、5031、503117、503127、5127、5117、5117-MD、5127-MD、50211-MD、50311-MD以及50411-MD等設(shè)備鎖號，程序語言進(jìn)一步對鎖號分析，并將整段語言進(jìn)行翻譯，生成5031、500 kV 1M 2個間隔，并將對應(yīng)的設(shè)備鎖號放入相應(yīng)間隔，如表1所示。

表1體現(xiàn)了設(shè)備類型及鎖號關(guān)系，通過數(shù)據(jù)庫用軟件提煉出關(guān)鍵信息，即500 kV有一個5031間隔，相連的500 kV 1M母線有5117、5127這2把地刀（對應(yīng)點(diǎn)臨時接地樁5117-MD 5127-MD）和5021、5031、5041間隔的1刀臨時接地樁。

1.2 五防邏輯表自動生成

五防系統(tǒng)閉鎖實(shí)際邏輯生成過程中，現(xiàn)場檢查間隔的名稱和編號是防止誤進(jìn)帶電間隔和防止誤合斷路器的主要方法?，F(xiàn)場檢查時要重點(diǎn)對“防止有載開關(guān)意外拉合，防止有載開關(guān)與地線（接地線）接合，防止帶電開關(guān)與地線（接地線）接合（掛）”這3項(xiàng)“五防”閉鎖邏輯進(jìn)行分析。對于間隔設(shè)備需要特別說明，因?yàn)殚_關(guān)不能用作主要的斷點(diǎn)，除了有中性點(diǎn)地刀的開關(guān)操作未設(shè)置鎖定條件之外，其他開關(guān)的分合一般是無條件的。

分析五防邏輯，發(fā)現(xiàn)每一個元件的閉鎖條件可以分為本間隔的鎖號與相關(guān)聯(lián)間隔2個部分，且每一同類型的設(shè)備有相同或相似的關(guān)聯(lián)條件，將變電站的設(shè)備以間隔為單位，分為非旁路、母聯(lián)、分段等主變線路類間隔，旁路類間隔，母聯(lián)及分段類間隔，PT類間隔，母線類間隔，獨(dú)立刀閘間隔，500 kV類設(shè)備間隔共7類情況，對每類間隔內(nèi)設(shè)備提煉邏輯閉鎖說明條件。

1.3 實(shí)際操作案例分析

下面選擇一個簡化的220 kV變電站主接線來說明主變/線路類間隔中的設(shè)備邏輯。

在圖1所示接線圖中，選擇220 kV典型線路1 M側(cè)43531開關(guān)和10 kV F1線路1 M端F011開關(guān)的閉鎖條件進(jìn)行描述。首先對主變/線路類間隔的通用規(guī)則進(jìn)行說明，如表2所示。

圖1 220 kV站典型部分接線

根據(jù)設(shè)備對表2進(jìn)行說明。

設(shè)備條件：220 kV典型線1 M側(cè)43531刀閘，為有開關(guān)的線路1刀；條件1：用于提示接線方式，是否為雙母線接線；條件2：用于說明要判別的1刀條件是否有4刀（出線側(cè)刀閘）；條件3：判斷區(qū)別敞開式設(shè)備、固定式開關(guān)柜；條件4：用于提示是否是特殊關(guān)聯(lián)設(shè)備，如線路掛站用變的情況，站用變的1刀即與所掛線路的線路側(cè)地刀關(guān)聯(lián)閉鎖。

根據(jù)接線圖判斷設(shè)備為表2中第①種情況。

表2 主變/線路類間隔1刀閉鎖的通用規(guī)則

因此220 kV典型線1M側(cè)43531刀閘的邏輯閉鎖條件如下文所述。

43531 分閘條件：4353在分位，43532在分位，43534在分位；2012在合位，20121在合位，20122在合位，43532在合位!

43531 合閘條件：4353C0在分位，4353B0在分位，221甲00在分位，4353C0-D在分位，4353B0-D在分位，221J00-D在分位，4353在分位，43532在分位，43534在分位；2012在合位，20121在合位，20122在合位，43532在合位!

10 kV F1線1M母線側(cè)F011刀閘的邏輯閉鎖條件如下文所述。

F011 分閘條件：F01在分位，F(xiàn)014在分位!

F011 合閘條件：F01B0在分位，501-MD在分位，F(xiàn)01在分位，F(xiàn)014在分位，F(xiàn)01HM在合位!

按照上述方法，制定各不同類型的間隔五防邏輯設(shè)定條件，以區(qū)分不同的接線方式，并遵循以下通用規(guī)則。一是開關(guān)。主變間隔的開關(guān)關(guān)聯(lián)對應(yīng)中性點(diǎn)地刀，其他開關(guān)的操作不設(shè)置閉鎖條件。二是刀閘。如果閘刀開關(guān)操作后2個電氣連接部件之間發(fā)生變化，則此操作將被阻止；從閘刀開關(guān)開始，向各個方向延伸至閘刀開關(guān)，如果有與地面相連的地方，閘刀開關(guān)的閉合操作將被鎖定。三是接地刀（臨時接地樁）。接地開關(guān)分操作未設(shè)置閉鎖邏輯；接地開關(guān)合閘操作的鎖定邏輯是如果接地點(diǎn)連接到其他部件，接地開關(guān)的閉合操作將被鎖定。四是PT閘刀。分閘PT閘刀無閉鎖條件，關(guān)閉PT閘閥僅用PT維護(hù)接地刀鎖定，因此，PT刀閘設(shè)置為關(guān)聯(lián)母線上所有地刀閉鎖。五是閘門用于電容器和接地變壓器、站用變等有網(wǎng)門的設(shè)備，網(wǎng)門的閉鎖條件按照典型設(shè)計(jì)，如果判斷含有網(wǎng)門，則一般判斷為1個設(shè)備關(guān)聯(lián)1個網(wǎng)門，如果現(xiàn)場有特殊情況，那么另外輸入[5,6]。

1.4 五防邏輯表自動校驗(yàn)

按照一定的程序處理，五防邏輯庫中各閉鎖條件作為一個個小單元，如：“43531 分閘條件：4353在分位，43532在分位，43534在分位或2012在合位，20121在合位，20122在合位，43532在合位!”這個閉鎖條件，就劃分為“43531/分閘條件/4353在分位/43532在分位/43534在分位/2012在合位/20121在合位/20122在合位/43532在合位”9個單元格，用1.2節(jié)所述方法生成五防邏輯后，各個單元內(nèi)數(shù)據(jù)與原五防邏輯數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，分析出五防邏輯錯漏，并形成報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容主要包含五防邏輯文本問題、五防鎖號錯漏、閉鎖條件錯漏、邏輯條件錯漏等4大方面的內(nèi)容。

2 軟件實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件算法

軟件算法主要實(shí)現(xiàn)如下功能。

（1）鎖號提取，五防邏輯鎖號按照一定規(guī)則，如500 kV設(shè)備，開關(guān)編號一般為“50XX”，第1個X表示串號，第2個X表示所在串的第幾個，數(shù)字是1～3；刀閘編號一般為“50XXY”，Y表示是什么刀，數(shù)字是1、2、6。按照以上數(shù)字或字母規(guī)律提取設(shè)備鎖號。

（2）五防邏輯自動生成，按照“五防”的一般要求，對同類型設(shè)備的不同刀閘/地刀按設(shè)定的條件編制對應(yīng)的邏輯語言和算法。

（3）五防邏輯表校驗(yàn)，將各邏輯條件劃分1個個單元格，應(yīng)用算法將各單元格的內(nèi)容進(jìn)行比較，找出錯漏。

2.2 軟件準(zhǔn)備

采用VB語言編寫五防邏輯自動生成軟件，數(shù)據(jù)導(dǎo)入、輸入輸出界面和人機(jī)界面較簡便。軟件的工作流程如圖2所示。

圖2 軟件流程圖

流程圖各環(huán)節(jié)說明如下文所述。

（1）初始化：所有表格數(shù)據(jù)清理，保留部分?jǐn)?shù)據(jù)框架。

（2）導(dǎo)入邏輯：導(dǎo)入五防機(jī)邏輯表數(shù)據(jù)，fil/txt文件格式。

（3）格式判斷/文本問題判斷：對五防機(jī)邏輯表文本文件的內(nèi)容格式識別，并將問題記錄，如少標(biāo)點(diǎn)符號“！”等情況。

（4）鎖號提?。簩?dǎo)入的邏輯數(shù)據(jù)按照程序設(shè)定提取鎖號編碼。

（5）邏輯展開預(yù)處理/五防邏輯展開：將五防邏輯表的內(nèi)容分成1個個單元，如“3011在分位”放在1個單元格，方便程序識讀。

（6）生成間隔名稱/生產(chǎn)鎖號（鎖號校驗(yàn)）：根據(jù)給定的邏輯數(shù)據(jù)庫按照程序識別到的接線方式生成間隔及鎖號。

（7）生成邏輯：按照程序識別的接線方式、設(shè)備情況，代碼生成五防邏輯數(shù)據(jù)庫，并形成txt文檔（與工具同目錄）。

（8）代碼生成邏輯展開/進(jìn)行比較：生成的五防邏輯數(shù)據(jù)庫與導(dǎo)出的五防邏輯數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，識別出錯誤情況。

（9）生成報(bào)告：主要是6個方面內(nèi)容，分別為文本問題、鎖號缺失問題、缺失的邏輯條件、多出的邏輯條件、缺失的邏輯鎖號以及多出的邏輯鎖號。

3 結(jié) 論

本方法是基于多次五防驗(yàn)收和維護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)，如果應(yīng)用于實(shí)際，五防驗(yàn)收維護(hù)和邏輯驗(yàn)證的工作量將大為減少。同時，這種方法也需要改進(jìn)，如電容組、站用變、接地變等網(wǎng)門閉鎖條件，特殊接線方式如橋接等設(shè)備鎖定邏輯還需要完善。下一步從2個方面推進(jìn)，一是與專業(yè)軟件公司合作，進(jìn)一步優(yōu)化算法，快速自動生成五防邏輯和五防驗(yàn)證測試場景；二是五防廠商合作，在五防系統(tǒng)中嵌入五防閉鎖邏輯自動生成和驗(yàn)證軟件，并制作為辦公系統(tǒng)的應(yīng)用工具，在變電站中推廣。