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摘要：针对五防闭锁和计算机监控系统分离、微机五防的非实时性诸多弊端，提出了基于实时状态的五防操作系统。从系统的运行方式和运行分析两方面研究基于实时状态的五防操作系统的应用情况，指出基于实时状态的五防操作系统存在的问题并提出解决措施。
关键字：基于实时状态的五防操作系统；运行方式；运行分析；问题对策
中图分类号： TM76 文献标识码：B 文章编号：
0 引言
随着变电站自动化技术的不断推广以及运行管理模式的进步，传统老式变电站逐渐被综合自动化变电站取代，变电站生产运行管理向网络化、信息化、智能化方向发展。但是，变电站时有发生人为误操作事故，严重影响电力系统安全稳定运行。因此，采用强制式、高可靠性、能适应各种复杂条件的闭锁装置成为必然趋势。而基于实时状态的五防操作系统，将五防系统与监控系统合并，可广泛应用于各类电气接线方式的发电厂和变电站。
1基于实时状态的五防操作系统的运行方式
基于实时状态的五防操作系统是在现有的微机五防模式下，取消了电脑钥匙和相关的锁、机械锁及电气编码锁，原设备操作回路中电气编码锁由测控装置输出控制接点相应替代，网门、刀闸机构箱、临时接地桩的挂锁由测控装置输出接点控制的实时状态的五防专用锁具相應替代[1-4]。
基于实时状态的五防操作系统由三层防误构成，分别是站控层防误（监控五防）、间隔层防误（间隔五防）以及单元电气设备闭锁，如图1。所有操作均应经防误闭锁，并有出错报警和判断信息输出；站控层及间隔层应实现面向全站设备的综合操作闭锁功
作者简介： 谢庭军（1983-），男，湖南耒阳人，工程师，主要从事继电保护、电网运行管理方面的研究. E-mail：153679194@qq.com 通信联系人：谢庭军，男，硕士研究生 E-mail： 153679194@qq.com
1.1 站控层防误
站控层防误将微机五防系统的功能和计算机监控系统整合在一起，五防工作站通过通信接口从监控系统计算机获得电气设备的实时运行状态，以电气设备状态量信号、相关电流或电压信号为判断条件，必要时也可将接地线挂拆、检修挂牌、闭锁挂牌等虚拟信号设为判断条件，实现完善的五防闭锁逻辑。
1.2 间隔层防误
间隔层设备采集本电气单元内设备的实时信号，对于电气设备位置状态全部采用分、合闸位置双态采集，因此测控装置可以实现间隔内闭锁。对于与本间隔以外的设备之间的联锁可以通过测控装置之间的通信交换相关数据实现间隔联锁。间隔层的网络应该是高速以太网，测控装置应该作为独立的以太网节点接入以太网。
1.3 设备层防误
设备层防误是将断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的辅助接点接入受控设备电气操作电源回路，将设备位置状态转化为对电气设备操作流程进行闭锁。该闭锁回路简单直观、使用方便，但是需要敷设大量电缆、辅助接点可靠性差导致稳定性不高，现已不适合作为全站防电气误操作的技术方案。基于电气联锁方案的可靠性，可采用间隔内设备之间的电气联锁作为全站防电气误操作方案的强制性闭锁措施。
2 基于实时状态的五防操作系统的运行分析
2.1 基于实时状态的五防操作系统的操作流程
电气设备的操作主要涉及三个方面的内容：一是状态变化，单元设备由运行-热备用-冷备用-检修这四类状态自身的变化（设定运行为最高状态等级，检修为最低状态等级）；二是保护的定值及状态变化；三是合、解环的操作，主要目的是转移当前的负荷，引发设备的自身状态变化。不考虑设备本身性能与设备的特定规定，对电气设备的操作应遵守以下四类规则。
1）电压等级控制规则：一般情况下，设备单元状态变化由最高等级向最低等级状态变化时，低电压等级设备状态优先变化；逆向时，高电压等级设备状态优先变化，形成按电压等级控制的操作票编辑制度。
2）设备状态控制规则：由高状态等级向同电压等级的低状态等级转化的单元设备，应按运行-热备用-冷备用-检修顺序依次进行，设备单元状态不能突变。
3）设备当时状态控制规则：主要是根据当时设备的状态决定保护状态与定值在何时改变。也就是说，一次状态变化将控制二次状态变化。
4）最佳路径控制选择控制规则：无状态变化的设备单元称为路径，有状态变化的设备称为路标。对于单元设备，路标的状态变化决定路径的最佳选择，引发合、解环的操作过程。路标的状态变化由给定的最终运行方式导出[7-8]。
2.2 基于实时状态的五防操作系统维护及问题处理
基于实时状态的五防操作系统将五防软件集成到监控后台软件中，通过共享数据库和图形系统，提高了五防的可靠性和可维护性。
系统在使用过程中不能同时进行多任务模拟操作。如主变压器停电操作，其高压侧、中压侧、低压侧的倒闸操作可以同时进行。但是系统一次只能给出一个操作任务，电脑钥匙也只能存储一个操作任务，只能完成一个任务后再输入新的任务，不能发挥几个操作组同时操作以缩短操作时间的优势。其解决措施是在系统模拟操作中增加“多任务”功能。
操作不到位的设备不能重复操作。在实际操作中，规定运行人员在操作后应检查设备的操作是否到位，一些运行时间较长的设备常会出现一次操作不到位的现象，需要重新操作使设备到位。电脑钥匙一般采用前一项操作完成后即指向下一项操作的方式，不能重复前一项操作内容，否则视为误操作。在正常情况下，这种方式给操作人员带来了方便，但对设备的重复操作，带来了较大困难。大多数情况下只能利用紧急解锁钥匙来进行设备的重复操作。其解决措施是增加“允许设备重复操作”功能。在重新操作条件下，设备或多或少存在一定的问题，在操作完成后，不立即指向下一项操作，而是由操作人员通过人机对话的方式确认此项操作确已完成，才可以将设备闭锁。
3 结论
基于实时状态的五防操作系统设计了三层防误闭锁，根据操作方式不同，产生效力的闭锁方法不同，它们分别是：站控防误层，间隔防误层和设备防误层。以监控系统图形与实时库数据为基础，对遥控、手动设备操作进行逻辑模拟实现五防闭锁，配以通讯适配器将五防模块与电脑钥匙实现数据交换，使网门或接地线离线设备的位置信号通过虚遥信反映到监控后台机上，兼顾了在线型与离线型设备。系统根据现场运行方式的改变，实时在线的进行防误逻辑的计算，对相关设备可动态、实时的解锁或闭锁，实现动态防误的功能，其代表了变电站综合自动化五防操作系统发展的方向。
参考文献
[1] 段新辉，高新华. 变电站在线式五防技术与应用[M].中国电力出版社，2010.
[2] 丁书文. 变电站综合自动化原理及应用 [M].中国电力出版社，2010.
[3] 胡巨，陈宏辉.一种新型的变电站在线式五防系统的实现 [J].电力系统保护与控制，2010，38（19）：118-121.
[4]刘平，张贺伟，孙红燕. 变电站网络化五防闭锁系统的研究[J]. 河北电力技术，2009，28（4）：5-8.
[5] 黄少雄，李端超.职能变电站中五防的设计与实现[J].华东电力，2011，39（5）：760-762.
[6] 郑维明，张沛超，王锡生. 数字化变电站中闭锁逻辑自动生成专家系统[J]. 电力系统保护与控制，2010，38（17）：125-129.
[7] 薛晨，黎灿兵，黄小庆，等. 智能变电站信息一体化应用[J]. 电力自动化设备，2011，31（7）：110-114.
[8] 余南华，黄曙，李先波，等. 变电站五防控制规则自动生成技术思路[J]. 电力系统自动化，2010，34（17）：97-99.
关键字：基于实时状态的五防操作系统；运行方式；运行分析；问题对策
中图分类号： TM76 文献标识码：B 文章编号：
0 引言
随着变电站自动化技术的不断推广以及运行管理模式的进步，传统老式变电站逐渐被综合自动化变电站取代，变电站生产运行管理向网络化、信息化、智能化方向发展。但是，变电站时有发生人为误操作事故，严重影响电力系统安全稳定运行。因此，采用强制式、高可靠性、能适应各种复杂条件的闭锁装置成为必然趋势。而基于实时状态的五防操作系统，将五防系统与监控系统合并，可广泛应用于各类电气接线方式的发电厂和变电站。
1基于实时状态的五防操作系统的运行方式
基于实时状态的五防操作系统是在现有的微机五防模式下，取消了电脑钥匙和相关的锁、机械锁及电气编码锁，原设备操作回路中电气编码锁由测控装置输出控制接点相应替代，网门、刀闸机构箱、临时接地桩的挂锁由测控装置输出接点控制的实时状态的五防专用锁具相應替代[1-4]。
基于实时状态的五防操作系统由三层防误构成，分别是站控层防误（监控五防）、间隔层防误（间隔五防）以及单元电气设备闭锁，如图1。所有操作均应经防误闭锁，并有出错报警和判断信息输出；站控层及间隔层应实现面向全站设备的综合操作闭锁功
作者简介： 谢庭军（1983-），男，湖南耒阳人，工程师，主要从事继电保护、电网运行管理方面的研究. E-mail：153679194@qq.com 通信联系人：谢庭军，男，硕士研究生 E-mail： 153679194@qq.com
1.1 站控层防误
站控层防误将微机五防系统的功能和计算机监控系统整合在一起，五防工作站通过通信接口从监控系统计算机获得电气设备的实时运行状态，以电气设备状态量信号、相关电流或电压信号为判断条件，必要时也可将接地线挂拆、检修挂牌、闭锁挂牌等虚拟信号设为判断条件，实现完善的五防闭锁逻辑。
1.2 间隔层防误
间隔层设备采集本电气单元内设备的实时信号，对于电气设备位置状态全部采用分、合闸位置双态采集，因此测控装置可以实现间隔内闭锁。对于与本间隔以外的设备之间的联锁可以通过测控装置之间的通信交换相关数据实现间隔联锁。间隔层的网络应该是高速以太网，测控装置应该作为独立的以太网节点接入以太网。
1.3 设备层防误
设备层防误是将断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的辅助接点接入受控设备电气操作电源回路，将设备位置状态转化为对电气设备操作流程进行闭锁。该闭锁回路简单直观、使用方便，但是需要敷设大量电缆、辅助接点可靠性差导致稳定性不高，现已不适合作为全站防电气误操作的技术方案。基于电气联锁方案的可靠性，可采用间隔内设备之间的电气联锁作为全站防电气误操作方案的强制性闭锁措施。
2 基于实时状态的五防操作系统的运行分析
2.1 基于实时状态的五防操作系统的操作流程
电气设备的操作主要涉及三个方面的内容：一是状态变化，单元设备由运行-热备用-冷备用-检修这四类状态自身的变化（设定运行为最高状态等级，检修为最低状态等级）；二是保护的定值及状态变化；三是合、解环的操作，主要目的是转移当前的负荷，引发设备的自身状态变化。不考虑设备本身性能与设备的特定规定，对电气设备的操作应遵守以下四类规则。
1）电压等级控制规则：一般情况下，设备单元状态变化由最高等级向最低等级状态变化时，低电压等级设备状态优先变化；逆向时，高电压等级设备状态优先变化，形成按电压等级控制的操作票编辑制度。
2）设备状态控制规则：由高状态等级向同电压等级的低状态等级转化的单元设备，应按运行-热备用-冷备用-检修顺序依次进行，设备单元状态不能突变。
3）设备当时状态控制规则：主要是根据当时设备的状态决定保护状态与定值在何时改变。也就是说，一次状态变化将控制二次状态变化。
4）最佳路径控制选择控制规则：无状态变化的设备单元称为路径，有状态变化的设备称为路标。对于单元设备，路标的状态变化决定路径的最佳选择，引发合、解环的操作过程。路标的状态变化由给定的最终运行方式导出[7-8]。
2.2 基于实时状态的五防操作系统维护及问题处理
基于实时状态的五防操作系统将五防软件集成到监控后台软件中，通过共享数据库和图形系统，提高了五防的可靠性和可维护性。
系统在使用过程中不能同时进行多任务模拟操作。如主变压器停电操作，其高压侧、中压侧、低压侧的倒闸操作可以同时进行。但是系统一次只能给出一个操作任务，电脑钥匙也只能存储一个操作任务，只能完成一个任务后再输入新的任务，不能发挥几个操作组同时操作以缩短操作时间的优势。其解决措施是在系统模拟操作中增加“多任务”功能。
操作不到位的设备不能重复操作。在实际操作中，规定运行人员在操作后应检查设备的操作是否到位，一些运行时间较长的设备常会出现一次操作不到位的现象，需要重新操作使设备到位。电脑钥匙一般采用前一项操作完成后即指向下一项操作的方式，不能重复前一项操作内容，否则视为误操作。在正常情况下，这种方式给操作人员带来了方便，但对设备的重复操作，带来了较大困难。大多数情况下只能利用紧急解锁钥匙来进行设备的重复操作。其解决措施是增加“允许设备重复操作”功能。在重新操作条件下，设备或多或少存在一定的问题，在操作完成后，不立即指向下一项操作，而是由操作人员通过人机对话的方式确认此项操作确已完成，才可以将设备闭锁。
3 结论
基于实时状态的五防操作系统设计了三层防误闭锁，根据操作方式不同，产生效力的闭锁方法不同，它们分别是：站控防误层，间隔防误层和设备防误层。以监控系统图形与实时库数据为基础，对遥控、手动设备操作进行逻辑模拟实现五防闭锁，配以通讯适配器将五防模块与电脑钥匙实现数据交换，使网门或接地线离线设备的位置信号通过虚遥信反映到监控后台机上，兼顾了在线型与离线型设备。系统根据现场运行方式的改变，实时在线的进行防误逻辑的计算，对相关设备可动态、实时的解锁或闭锁，实现动态防误的功能，其代表了变电站综合自动化五防操作系统发展的方向。
参考文献
[1] 段新辉，高新华. 变电站在线式五防技术与应用[M].中国电力出版社，2010.
[2] 丁书文. 变电站综合自动化原理及应用 [M].中国电力出版社，2010.
[3] 胡巨，陈宏辉.一种新型的变电站在线式五防系统的实现 [J].电力系统保护与控制，2010，38（19）：118-121.
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[5] 黄少雄，李端超.职能变电站中五防的设计与实现[J].华东电力，2011，39（5）：760-762.
[6] 郑维明，张沛超，王锡生. 数字化变电站中闭锁逻辑自动生成专家系统[J]. 电力系统保护与控制，2010，38（17）：125-129.
[7] 薛晨，黎灿兵，黄小庆，等. 智能变电站信息一体化应用[J]. 电力自动化设备，2011，31（7）：110-114.
[8] 余南华，黄曙，李先波，等. 变电站五防控制规则自动生成技术思路[J]. 电力系统自动化，2010，34（17）：97-99.