微机五防

摘要：对离线式和在线式五防系统进行分析，提出了一种新的混合式微机防误闭锁系统进行了讨论。

关键词：微机五防；防走空；遥控

随着变电站自动化技术的不断推广、运行管理模式的进步，防误闭锁技术面临许多新的要求，在这些需求的推动下，作为主流的微机防误闭锁技术也在不断的改进，新的设计概念不断出现，在线式微机防误闭锁技术是其中一个发展较快的分支。现将微机防误闭锁技术所解决的问题作一介绍。

1 五防系统的现状

目前的微机防误闭锁系统，主要分为两种类型，即离线式微机防误闭锁系统、在线式微机防误闭锁系统。其中离线式微机防误闭锁系统在电力系统中的应用最为广泛，在线式微机防误闭锁系统，因为种种原因一直未能得到很好的发展。

随着厂站自动化系统在电力行业中的广泛应用，运行方式发生了较大变化，原以手动操作为主的电气设备，现在逐渐被遥控操作所取代；以单站管理的模式逐渐转变成集控站管理的模式。在这种运行方式改变的情况下,微机五防系统如何将这些新的情况，纳入到五防闭锁保护的范围之内，是首要解决的问题。

1.1 离线式微机防误闭锁系统

离线式微机防误闭锁系统主要由三个部分组成，即防误主机（或五防模拟屏）、电脑钥匙及现场锁具。

其特点是防误主机（或五防模拟屏），将模拟预演后的正确操作步骤传输到电脑钥匙，其后的操作以电脑钥匙为主，来完成闭锁锁具的解锁工作。在此操作期间，防误主机不能在线跟踪操作的执行情况，只有在电脑钥匙回传后，才可以获得相关的操作信息。在操作方式切换频繁的情况下，电脑钥匙需要多次回传，操作较繁琐。但由于现场锁具无需敷设电缆，所以具有投资小、覆盖面广、可靠性高，结构简单的优点。

其缺点是为确保防空走的问题，需要设计适用于对象设备的品种，式样繁多的固定锁，或是锁具附件，且通用性差，安装周期长。而且离线式微机防误闭锁系统，不能实时取得现场实际位置。

1.2 在线式微机防误闭锁系统

现有的在线式微机防误闭锁系统主要由三个部分组成，即防误主机、分布式现场总线及现场锁具。其设计目标则是通过分布式现场总线，将防误主机与现场锁具连接起来，由防误主机直接控制锁具的解锁和闭锁操作。同时具备锁具闭锁状态及设备状态的实时采集功能。操作过程完全取消电脑钥匙。

现有的在线式微机防误闭锁系统具有以下优点：

具有一次设备状态实时采集功能，防误主机可实时获得现场一次设备的状态，包括临时接地线、网门。防误主机中的一次设备状态可与现场设备实现实时对位。

具有锁具闭锁状态实时采集功能，防误主机可实时采集在线式防误锁具的闭锁状态，并可实现对锁具操作情况的跟踪及在线检测等功能。

实时跟踪操作状态，有效防止操作中走“空程序”的问题。由于五防主机可直接控制现场锁具的解锁、闭锁操作，并可采集设备、锁具状态。防误主机只有在检测到设备状态正确变位后，再开放下一步的操作，可同步解决“空程序”问题。

有效的降低操作复杂程度，提高效率。

与离线式微机防误闭锁系统相比，现有的在线式防误闭锁系统具有独特的优点，但从提供完善的防误闭锁解决方案来看，也存在不少问题。

安装不方便，需敷设大量的电缆，维护成本高，由于需要建立分布式控制网络、采集设备位置节点及锁具状态节点、远程设备供电等原因，目前的在线式微机防误闭锁装置，需要敷设大量的不同种类的电缆，成本增加较大，施工难度增加。另外由于系统结构及锁具复杂，维护和调试成本相应增加。因此仅适用于新建变电站，而且在变电站扩建时也会相当麻烦。

电源问题，五防系统可能会在变电站故障时操作，因此安装分布式现场总线不能就地取得电源，而是要从总控室拉电源，增加了投资和故障点。

可靠性问题，分布式自动化装置在变电站遇到的问题（如：通讯故障、EMC等），在线式微机防误闭锁系统也会遇到。其可靠性很难保证。

覆盖面问题，如果要想把网门、临时地线点等也纳入五防闭锁范围，对于在线式微机防误闭锁系统就相当困难了。

没有提供遥控操作的电气闭锁功能，国电公司2000年发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的第二章“防止电气误操作事故”明确规定：“采用计算机监控系统时，远方、就地操作，均应具备电气闭锁功能。”另外，最新实施的《防止电气误操作装置管理规定》明确要求：“采用计算机监控系统时，远方、就地操作均应具有电气闭锁功能。若具有自动化失灵时前置机操作功能，亦应具备上述闭锁功能。” 由于目前采用计算机监控系统的变电站，对遥控操作的设备缺乏有效的闭锁手段，所以不论什么原理，微机防误闭锁装置都应提供有效的遥控操作电气闭锁功能。但目前现有的在线式微机防误闭锁装置并不具备该功能。

系统提供操作模式单一，缺乏有效的紧急解锁等应急操作手段。由于系统仅提供一种操作方式，即防误主机通过分布式控制网络直接控制解锁、闭锁操作。因此在分布式网络或锁具发生故障的情况下，没有后备的操作方式，无法进行正常操作。另外，有些在线式微机防误闭锁装置的锁具，不提供紧急解锁功能，不能满足紧急情况下的解锁操作要求。

锁具及附件机构复杂化，存在不能完全实现所有一次设备的在线闭锁。

2 混合式微机防误闭锁系统

根据前两者的优缺点，发展一种新的微机防误闭锁系统，就能解决如下问题：

覆盖面问题、可靠性问题、实时对位问题、施工安装问题、成本问题。

为了解决这些问题，可以采用混合安装方式：在主控室内的设备和防误点采用在线方式闭锁，其他设备仍采用离线锁具加电脑钥匙的闭锁方案。

其具体要求和特点如下：

主控室内的所有的遥控闭锁和电气闭锁由在线式五防系统完成。它的布线距离短，受干扰几率小，施工方便，电源问题也得以解决，而且可以通过位置信号采集取得相关设备的实时位置。

扩充电脑钥匙的功能，使其具有电源输出，无线实时通讯，数据库管理等功能。

在就地设备处安装离线式的智能锁具，它具有位置信号采集功能，红外通讯功能，平时不供电。仅当电脑钥匙插入其插槽，验证锁码后为其供电才能工作。该智能锁具可以将采集到的实时位置信号，通过红外线发给电脑钥匙，由电脑钥匙判断该操作是否已成功完成。这样保证了以下几个特点：
•可以避免安装各种各样的机械附件来保证防“空走”；
•无需接驳通讯电缆和电源线，有效地降低了成本；
•因为平时智能锁具不供电，所以降低了因雷击、EMC的原因，而导致五防设备发生故障的可能性；
•施工及安装方便灵活，可就近安装于设备的控制箱内，只要接几根遥信信号电缆即可；
•防误点的覆盖面广，所有的地线、网门都可以适用；
•依然可以将现场设备的实时位置送出，与在线式五防达到相同的效果。

3 电脑钥匙实时位置信号传送给防误主机

采用了混合方式的五防系统以后，电脑钥匙通过无线通讯方式将采集到的实时位置信号送给防误主机。首先弥补了五防对GIS组合电器等纯遥控设备无能为力的缺陷，又令五防系统有了自己的位置信号，降低了五防系统对监控系统的依赖，而且还使五防系统的“虚遥信”（指由操作票产生的设备位置信号），变成了实际的位置信号