变电站五防综合自动化系统分析及改进.pdf

内 蒙 古 电 力 技 术 I N NE R MON G O L I A E L E C T R I C P O WE R 2 0 1 1 年第 2 9卷第 6期 变电站五防综合 自动化 系统分析及改进 An a l y s i s o f S u b s t a t i o n F i v e - p r e v e n t i o n S y n t h e t i c Au t o ma t i c S y s t e m a n d i t s I mp r o v e me n t 胡宏彬 ， 董永乐， 刘晓霞 。 唐丽 ( 内蒙古电力科 学研究院， 内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 2 0 ) 摘要】对蒙西电网内运行的变电站综合 自动化后 台监控系统的运行维护 情况进行了 鹕 _ 查 分析了变电站综合自动化后台监控系统、 五防闭锁系统独立运行方式存在的主要问题 毫 i 为变电站综合自 动化监控系 统五防一体化运行方式优点较多， 同时 针对五防一体化模式监控 系统存在的问题提 出改进对策， 以进一步提高变电站综合 自动化 系统运行安全性及稳定性o 关键词1变 电站 ； 综 合 自动 化 系统 ； 五 防一体 化 ； 通 信 【 文献标志码】B f 文章 编号】 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 4 4 0 3 0 引言 目前 ，蒙西 电 网内运行 的变 电站微机 闭锁 防误 系统 多数采用 后 台监控 系统 与变 电站五 防闭锁 系统 独立运行的方式。 由于这 2套系统设备多， 经常出现 设备故障 导致设备维护量大 影响变电站后台监控 系统的正常运行 。 任意 1 套系统出现故障时， 都会导 致五防闭锁系统与后台监控系统通信中断 设备状 态信息不能传送到后台监控系统 ，变电站值班人员 无法及时地对变电站设备进行操作 ，严重故障情况 下还会导致设备故障范围扩大。 因此 ， 针对蒙西电网 内运行的变电站微机闭锁防误系统存在的问题进行 了调查分析， 并提出改进措施， 以利变电站 自动化系 统 的建设 与发 展 。 1 蒙西 电网已投入运行 的五防闭锁装置现 状 截至 2 0 1 0年底 ， 蒙西电网内运行的变电站五防 闭锁装置共计 4 1 4套 ， 其中 ， 微机闭锁装置 3 1 2套 ， 占 7 5 ： 电气联锁装置 1 9套 ， 占 4 7； 机械联锁装 置 5 2套 ， 占 1 2 7； 其他闭锁装置 3 0套 ， 占7 6 。 在所占比例最大的 3 l 2座变电站微机闭锁防误系统 中 ， 有 2 8 6座 变 电站 是采用 独立 的后 台监控 系统 、 五 防闭锁 系统 ； 有 2 6座变 电站 的后 台监 控系统 与 五防 闭锁系统是合为一体的系统 ，即变电站五防一体化 模式监控系统。 在上述 2 8 6座 变 电站 中 ， 2 2 0 k V及 以上 电压等 级变 电站独立微机五防系统有 1 0 1套 ， 1 1 0 k V变电 站独立微机五防系统有 1 7 3套 ， 3 5 k V变电站独立 微 机五 防系统有 1 2套 。 2 变 电站后 台监控系统与五防闭锁系统独 立运行方式存在的问题 经分 析 ，上述 2 8 6座变 电站 独立 的后 台监 控 系 统 、 五防闭锁系统存在的主要 问题有以下几方面 ： ( 1 )2套系统硬件、 软件相互独立 ， 中间环节设 备多，任意 1 个环节出现问题都有可能导致 2个系 统无法正常工作 。 维护工作量大。 ( 2 )任意 1套系统 出现硬件或软件故障时 ， 通 信 易 中断 ， 后 台监 控 系统得 到的设备 状态 信息 不全 ， 【 收稿 日期】2 0 1 1 - 1 0 2 1 【 作者简介】( 1 9 7 1 一 ) ， 男 ， 内蒙古人 ， 硕士， 高级工程 师， 从事 电网电力生产技术研究工作。 2 0 1 1年第 2 9卷第 6 期 胡宏彬 等 ： 变电站五防综合 自动化系统分析及改进 4 5 容易导致设备故障范围扩大。 ( 3 )后 台监控系统的画面与五防闭锁系统的画 面不统一 ， 操作繁琐 ， 运行人员需要熟悉很多的画面 和软件才能进行操作。 ( 4 )当变 电站一次系统需要 临时挂接地线 时 ， 在后 台监控系统上可以随时设置 ，而五防闭锁系统 无法监视强制闭锁临时接地线的状态 ，因此在操作 时会导致带地线合 闸事故的发生。在事故原因统计 中， 该原因排在了电气误操作事故原 因第 1 位 。 ( 5 )五防闭锁系统如果 出现跳步操作后不能对 后 台监控系统 的操作进行闭锁 ，此时运行人员如果 完全依赖于五防系统很容易发生误操作事件。 3 变 电站五防一体化模式监控系统分析及 改进 与监控系统、 五防闭锁系统独立运行方式相 比， 变 电站五防一体化模式监控系统则更为先进 ，具有 较高的安全性、 稳定性l 11 。变电站五防一体化模式是 由后 台监 控 系统 实现 五 防闭锁 系统 的功 能 。五 防闭 锁系统与后台监控系统具有统一 的数据总线 、数据 库组态、 监控画面 ， 五防闭锁系统与后 台监控系统 中 的间隔层测控装置共享规则库。 3 1 五 防一 体化 模式 监控 系统 优 点 ( 1 )取 消了独 立五 防 闭锁 系统与 后 台监控 系 统 的接 口环节 ，提高了五防闭锁功能及后台监控系统 的稳 定性 。 ( 2 )后 台监控 系统 增 加 五 防 闭锁 功 能模 块 ， 取 消了后台监控系统与五防闭锁 系统之 间的通 信联 系 ， 避免了通信中断导致误操作故障的发生。 ( 3 )微机 五 防系统 与后 台监控 系统 统一 了监 控 画面，可 以直接采用后 台监控系统的画面作为五防 功能 闭锁 的 画面 。 ( 4 )后台监控系统和五防闭锁功能模块共享设 备状态信息实时数据库 ，微机五防闭锁系统与后台 监控系统具有统一的数据库组态 ，五防闭锁功能模 块所需的数据直接从后 台监控系统的数据 中挑选团 。 ( 5 )后台监控系统和五防闭锁功能模块共享实 时数据库的设备状态信息 ，微机五防系统与后 台监 控 系统具 有统 一 的数据 总线 ，从 同 1 个 实时数 据 库 中获得数据 ， 实现可靠的逻辑闭锁功能 ， 防止发生误 操作 。 ( 6 )运行操作简单 ， 减少了设备维护工作量 ， 消 除了重复配置工作 ， 系统架构简洁， 维护方便。 ( 7 )五防一体化模式相对独立五防闭锁模式 ， 更节约投资。五防体化模式实现“ 五防闭锁” 功能 的基本条件是完备的电气闭锁 ，对每个手动操作闭 锁点( 如临时接地点 、 遮栏网门等) 都要铺设电缆 ， 虽 然这方面增加了费用 ，但是总的费用仍然低于独立 五防闭锁模式。 通常 ， 1 套独立五防闭锁模式系统投 资 为 2 5 4 0万元 ，而五 防一体化模式系统投资为 2 0 3 5万元 。 3 2 五 防一体化模式监控 系统的主要操作方法及 其 安全 性分 析 3 2 1 操作 方 法 五防一体化模式监控系统由五防监控主机 、 五 防钥匙适配器 、 五防钥匙 、 五防锁具组成 。变电站人 员进行设备操作时，开出符合五防闭锁规则的电气 操作票是防误操作的基础 ，操作人员上机模拟操作 完毕后 ， 五防闭锁功能根据模拟生成 的操作票 ， 按顺 序进行设备解锁3 1 。具体操作方法如下 ： ( 1 )变 电站人 员 进 行遥 控 操作 时 ， 首先 应 进行 模拟操作 ，五防闭锁功能模块根据模拟操作 自动生 成“ 操作票” ， 并按照操作顺序进行设备解锁 ， 然后进 行 遥控 操作 。 只有 当每 一步遥 控操 作完 毕 ， 设 备状 态 遥信信息返回并经后台监控系统判断正确无误后 ， 才能进行下一步遥控操作。 ( 2 )变 电站 人 员进 行 现场 操 作 时 ， 首先 应 进行 模拟操作 ，五防闭锁功能模块根据模拟操作 自动生 成“ 操作票” ， 通过计算机串行 口传送到电脑钥匙里 ， 现场的每一步操作 ， 需用电脑钥匙解锁。 现场使用电 脑钥匙解锁时 ，只有当五防闭锁编码与电脑钥匙当 前执行票的闭锁编码完全一致时， 打开五防锁具 ， 才 能进行现场设备操作。 3 2 2 安 全 性 ( 1 )电脑钥匙具有设备状态检测功能 ， 当每 1 步设备操作完成时，电脑钥匙才确认此项设备操作 完毕 ， 可以进行下一步操作。 这样就将模拟操作与现 场实际操作一一对应 。 杜绝了误走间隔 、 误操作事故 的发生 ， 保证 现场操 作 的正确 性 。 ( 2 )变电站人员进行设备操作的全过程 ， 都在 五 防闭锁功能模块 、 后台监控系统 、 电脑钥匙 、 设备 现 场五 防锁 具 、 间隔层 测控装 置 的严格 闭锁下 进行 ， 变 电站 操作 人员被 强 制按照 经过 五 防闭锁规 则校 验 合格的操作票进行操作 ，实现软件、硬件的防误闭 锁 。 ( 3 )后台监控系统预先通过组态软件将系统参 数 、元件操作规则 、电气防误闭锁操作接线图配置 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 1 年第2 9 卷第6 期 好 ， 当变电站运行操作人员上机进行模拟操作时 ， 系 统会根据当前设备实际运行状态 ，检验其模拟操作 是否符合五防闭锁规则。若变电站运行操作人员的 操作步骤违背了五防闭锁规则 ，系统将给出具体的 出错提示信息。若变 电站运行操作人员的操作步骤 符合五防闭锁规则 。 系统将确认其正确操作 ， 直至结 束 ， 从而开出符合五防闭锁规则的电气操作票。 3 - 3 五 防一体 化模 式监控 系统存 在 的问题 ( 1 )变电站后台监控系统与电脑钥匙 、 五防锁 具之间有通信传输 ，通信的可靠性和抗干扰性还需 进 一步 增强 。 ( 2 )变电站在进行五防锁具更换 、 五防闭锁功 能模块程序升级时， 影响后台监控系统的使用 ， 存在 一 定的安全隐患 。 ( 3 )变电站后台监控系统、 通信系统有缺陷时， 会连带造成五防闭锁功能模块故障 ， 延误正常操作 。 五防闭锁功能模块故障也会影响到后台监控系统的 正常运 行 。 ( 4 )在变 电站 扩建 增加 间隔 、 修 改 防误 逻辑 等 工作都 需要 在监控 系统 上进行 ，防误逻辑 修改 后必 须对 电动设备进行传动试验以验证逻辑正确性 导 致后台监控系统在验收工作 中很繁忙。 ( 5 )后 台监控系统维护工作通常由检修部 门承 担 ， 而五防闭锁系统维护工作则是由运行部门承担。 同 1套系统软件 出现问题后 由不 同部 门负责维修 ， 会导致维护工作的延误。 ( 6 )由于变电站一次设备 中并非全部设备具备 电动操作功能， 仍有部分设备需要手动操作 ， 例如手 动挂接地线 、 接地刀闸等 ， 而五防一体化监控系统无 法完成对变电站手动设备 的操作闭锁。 因此， 五防一 体化监控系统还需与其他形式 的防误装置组合使 用，才能实现变电站全部一次设备的 自动防误闭锁 功能 。 ( 7 )由于防误闭锁功能要求必须掌握手动挂接 地线、遮栏网门、电容器分组刀闸等的设备状态信 息 ，才能进行逻辑判断 ，通常这些设备没有辅助接 点 。 无法将信息反馈给后台监控系统 ， 需要对手动挂 接地线 、遮栏网门、电容器分组刀闸等设备进行改 造 ， 使这些设备具有设备状态信息反馈功能 。 3 4改进 建议 ( 1 )对变电站后 台监控系统与电脑钥匙 、五防 锁具之间的通信制定新的技术标准 ，对通信规约实 行入网检测与定期测试制度。 ( 2 )对变电站五防一体化模式的系统进行双套 配置 ， 实现 1 套运行 ， 1套备用 ， 从而使得后台监控 系统运行更加稳定。 ( 3 )制定对人机操作界面、 硬件配置标准 、 软件 功能标准方面的技术规范。 ( 4 )变电站五防监控系统采用五防一体化模式 后 ， 需定期进行人员培训 ， 通过多渠道 、 多形式 的培 训来提升工作人员专业技术素质 ，加强专业技术人 员对设备硬件 、 软件性能的了解与掌握 。 ( 5 )五防一体化监控系统的归 口管理不能沿用 原来的管理模式 ，要有针对性的划人同一部 门进行 管理 从而可 以有条不紊地开展后续工作。 ( 6 )由于变电站五防一体化监控系统无法完全 监视站内一次设备 的状态 ，需要增加其他形式的防 误闭锁方式 ， 提高防误闭锁系统的安全性 。 ( 7 )由于变 电站五防一体化监控系统取消了传 统的“ 模拟屏” ， 这些功能改为由软件来实现 ， 需要有 针对性地进行操作人员业务培训 。 ( 8 )对没有辅助接点 的一次设备进行改造 时 ， 对于增加机械辅助接点和使用数字化辅助接点 2个 方案 ， 要进行 方案论 证 。 4 结束语 通过对蒙西电网内投运的变电站综合 自动化系 统和五防闭锁系统的调查分析 ，认为变电站后台监 控 系统 与五 防闭锁 系统独 立运行 这种方 式缺 乏安 全 性及稳定性 ，而变电站五防一体化模式监控系统能 提高综合 自动化系统运行的稳定性 ，减少维护工作 量 ，实现变电站设备操作时硬件与软件 的防误闭锁 功能， 可有效防止设备误操作。 参考文献1 1 】贺伟 ， 杨志武 ， 刘江 大集中模式 的变电站五防管理系统分 析I J J 内蒙古 电力技术 ， 2 0 0