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[摘 要]立足于变电站系统现有条件，结合地域性电网系统调度自动化、通讯与变电站自动化的现实状况，提出了全新的五防系统，将防误数据服务器所形成的多层次防误结构作为基础，依托于当前的防误操作条件来深化五防系统在变电站综合自动化系统中的应用。
[关键词]变电站综合自动化系统;五防系统;防误闭锁;应用
[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）06–0–03
Scientific Application of Five Prevention Systems in Comprehensive
Automation of Substations
Xie Wen-zhao
[Abstract]Based on the existing conditions of the substation system， combined with the actual situation of regional grid system dispatch automation， communication and substation automation， a new five prevention system is proposed， which takes the multi-level error prevention structure formed by the error prevention data server as the basis. Relying on the current anti-misoperation conditions to deepen the application of the five-prevention system in the integrated automation system of substations.
[Keywords]Substation Integrated Automation System; Five Prevention System; Mistake Prevention Lockout; Application
在整個供电系统中，变电站发挥着多方面的功能，承担着多重任务，变电站的安全运行水平直接影响到电网系统的安全度。因为变电站结构复杂、接线繁琐、运行设备较多，这就为日常的操作运维带来了难度，日常运维中经常出现误操作问题，不仅酿成严重的事故，还会影响系统的安全。对此，有必要研究一个智能化的防误操作系统，保证系统运维工作的正常开展。
1 五防系统内涵与发展
1.1 五防系统的内容
为了控制工作中的电气设备出现电气误操作问题，国家相关部门专门针对电气设备管理提供了“五防”规定，具体内容为：（1）防止带负荷误拉、误合隔离开关;（2）防止误拉、误合断路器;（3）防止带地线或接地开关合闸;（4）防止带电挂接地线或合接地开关;（5）防止误入带电间隔。电力企业选择智能化信息监控系统过程中，可以远程操作，然而，必须达到防误闭锁的目标。
近年来，五防系统得到了飞速发展，特别是随着智能技术、自动化科技的普及和应用，为五防系统的深入应用创造了有利条件，五防系统也经历了从线下到在线操作方式的发展。
1.2 五防系统的特征
1.2.1 安全实用
五防服务器自身具有综合型设备防误闭锁功能，能够单独地发挥防误作用，而且此服务器在整个系统中居于核心地位，能够管理受控端的一切数据，并及时提供五防服务作用，即使受控站和五防站之间无法联系，也能自主运行。
1.2.2 兼容性
五防系统既可以达到遥信分享，又可以达到对操作票的系统化传输，便于达到主站开票、子站操作等目标。同时，五防系统能够高度灵活地调配，因为系统被规划成了若干层级，这样就为系统的调试、维护等创造了便利条件。
1.2.3 数据的全方位交流
五防系统因为参照了IEC标准，能够同附近系统实施数据交互，并向这些系统供应一些必要的数据、信息，提供动态的防误闭锁服务，而且通过和其他系统之间的联系、沟通，也能达到数据、信息等的全方位分享。
2 变电站综合自动化中五防系统的应用
2.1 五防系统整体结构
最新的一体化五防系统具备离线与在线多方面优势特征，系统整体结构包括：调控中心层、控端层、受控站层，具体如图1所示：
调控中心层安装了数据服务器，此服务器主要负责数据信息的统计、查询与管理，也能实施操作票出票，操作权管理，可以发挥多重功能。控端层则设计了主站、计算机系统与附属设备，主要负责最新建成的变电站的图形、数据等的编制，同时，也要进行变电站的维护与调试等。通常要在各个受控站设置独立的五防规则，实际的遥信则能参照规则来动态、适时地更新基础信息和数据，同时，能在各个层次的五防工作站设置系统的维护权，以此达到对服务器的维护目的。由于受控站数目随时变化，最新接入的工作站一般采用调整权限的方式来设置，从而保证各个层次都达到一个理想的管理权限。
2.2 技术支持
五防系统在变电站综合自动化系统中的应用得益于多种现代科技的运用，这些技术有成熟的技术也有新兴技术，例如：以对象为目标的软件开发技术，同时，依赖于UML统一建模语言的想法来运行系统。同时，借助数据库结构技术，此系统可以实现各类数据库平台内部的信息交流与数据交换，确保数据的稳妥、精准交换。采用了软件集成技术，主要依赖于软件接口技术，来达到各个系统的无间隙联系、对接与数据之间的交流。借助图形网络拓扑分析，并对线路的运行模式进行智能化辨识，借联络线来分析、判断一侧设备的工作状态。通讯技术，主要依赖于当前已有的主站、子站通讯系统，达到主站和子站防误系统之间的联系，免去了通讯装置更新与添置的麻烦，建立在TCP网络协议之上来进行网络信息传输。防误系统主要借助变位信息发送技术，平日也无需复杂的操作。 2.3 五防控制规则
从理论角度分析，五防系统控制遵循以下规则：正向控制式与闭锁式，系统运行中如果需要综自系统，可以选择闭锁式规则，在这一过程中，不管选择脚本规则还是标准规则，语句运行的复杂程度都要更高，而且大量的实践表明：正向控制规则也具有一定的便捷优势，方便五防、综自系统等技术人员来检查。所以，一体化五防系统适合选择现阶段各个主流综合自动化厂家都更加青睐的正向控制规则。
2.4 五防控制系统功能
（1）调控中心防误。调控D5000系统对变电设备的遥控操作实施防误管控，远距离操作过程中，可以经过D5000系统先朝着网络五防服务设备传输操作命令，五防系统结合此命令以及所抽取的设备运行模式来对应分析五防操作是否合理，如果五防校验未出现误操作，则将向监控系统传输允许操作命令，监控系统收到命令以后再对应操控各类设备，以此来为变电站系统的允许提供安全防误保护。
（2）变电站间的防误闭锁。主要是通过关闭变电站间的联通，控制若干变电站同步运行时，线路带电模式下，合出线端接地刀闸发生故障问题。
（3）倒闸操作票网络传输与远程审核。运维工作者一般通过五防系统中的主站来模拟预演，并将其传输到五防服务器，经核查成功以后，形成操作票，借助网络系统传输到任何一个五防子站，子站收到信号以后则将开始操作，或者在任何一个五防子站中来模拟预演，经远距离审核通过后，形成操作票，收到操作任务来加以操作。
（4）灵活操作。五防系统无论在五防主站还是子站都能开出操作票，并加以操作，并能够在各个主站与子站来回传递操作记录，对于一些突发性的操作任务，同样能够以远程方式开出操作票、网络传输操作票，以此来追加操作任务，其中体现出高度的灵活性、便捷性。
（5）远程维护。如果变电站的防误数据有待检修、维护，不必需在变电站来加以维修，只需要在调控中心就能达到对五防系统内部远距离维护，确保维护及时、高效，以此来减少数据变化、更新的数量。
3 变电站综合自动化系统中五防系统的实现方式
3.1 互联功能的实现
一切达到通讯规约水平的防误主站、子站都能够同五防系统连接，在二者连接状态下，可以通过以太网通道接入，这其中只需要在网络五防主站中来编制最新变电站的图形，数据，同时，做好相关调试。把控端防误系统来实施主站、子站的通讯调试，以此来达到五防主站、子站等的接入。
3.2 D5000通讯方式与未采集设备状态对位实现
3.2.1 組网模式
主要利用RTU和防误主站来传输信息，系统途径RTU朝着防误系统传输一切设备的状态，同时，自RTU收到防误系统相关数据。具体如图2所示：
3.2.2 通讯方式
上行、下行都是建立在IEC104规约基础上，各自承担五防系统到D5000的遥控信息传输，而且二者之间也能动态传输定位遥信。五防系统具有单独配置功能，无论是自身所发出的许可点号，还是收到的遥信点号都能实现这一功能。这其中所发出的许可点号具有唯一性，遥信的接收则根据厂站方式进行。
3.2.3 未采集设备状态对位实现
倒闸操作过后，五防子站结合电脑钥匙传输数据凭借记忆的方法来向五防系统来及时提供一些未采集设备的状态信息，五防主站可以把信息再次传回五防服务器，服务器能够及时更新设备模式。
3.3 网络安全
（1）安全认证。一些控制类的信息、数据都在经过加密处理的安全通道中来传输，以此来保证控制报文能够安全、高效、平稳地传输。
（2）数据加密。系统不仅进行了竖向加密设备的加密配置，也在应用层数据交互中选择了CRC循环冗余校验制度。
（3）系统认证。终端设备和系统之间正式信息交流之前要实施设备的双方向ID核对与认证，在此基础上来传输数据。
（4）安全加固。对于系统中的一切关键部位，例如：账户口令以及数据库等都实施了安全加密管理。
3.4 模拟操作与仿真培训
无论是五防主站还是受控站都配置了专门的培训模块，能够选配自身所负责的区域内的主站或子站图形，并模拟操作、演习有着五防判断功能的图形，检查倒闸操作票，并保存操作票，并实施分层控制。将五防工作站配设于调控中心，维护人员能够借助系统自身的附属软件来保护一切数据、信息，其中不仅指和设备异动关联的图形的绘制与数据的传输，也包括其他测试功能。
此外，五防系统还具备黑匣子功能，具体体现为，此系统能够对各个时段、各个部位的倒闸操作清晰地记下来，也能详细地记录不同操作任务的执行情况、时间以及与非正常操作等信息，也能根据操作方式、电压高低以及操作时间等来编制关键字，以此来查询、调度所记下的数据、信息。
4 结束语
现代化通讯科技、智能技术等的发展都为变电站技术的发展创造了有利条件，五防系统作为一项综合型技术，其中集中了在线式和离线式势必会成为防误操作的一大趋势，这一技术能够为变电站系统的运行、维护等提供专业的指导，从而有效地控制故障和问题的出现。
参考文献
[1] 微机型防止电气误操作系统通用技术条件：DL/T687—2010[S].
[2] 段新辉.变电站在线式五防技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2010.
[3] 王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护[M].北京：中国电力出版社，2004.
[4] 马龙.智能变电站一体化五防系统的标准化建模与开发研究[D].济南：山东大学，2015.
[5] 樊凤霞.变电站综合自动化五防系统功能应用[J].工程技术（文摘版），2016（4）：103.
[6] 杨长海.变电站综合自动化五防系统功能应用[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2010（2）：119.
[7] 李洋.变电站综合自动化中五防系统的运用[J].科技资讯，2016（34）56.
[8] 石洪仁.综合自动化站的五防闭锁系统设计与应用研究[D].广州：华南理工大学，2012.
[9] 李宏生.变电站综合自动化系统在煤矿中的应用[J].水力采煤与管道运输，2009（2）：70.
[10] 李宏生.变电站综合自动化系统在煤矿中的应用[J].水力采煤与管道运输，2009（2）：76-77.
[关键词]变电站综合自动化系统;五防系统;防误闭锁;应用
[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）06–0–03
Scientific Application of Five Prevention Systems in Comprehensive
Automation of Substations
Xie Wen-zhao
[Abstract]Based on the existing conditions of the substation system， combined with the actual situation of regional grid system dispatch automation， communication and substation automation， a new five prevention system is proposed， which takes the multi-level error prevention structure formed by the error prevention data server as the basis. Relying on the current anti-misoperation conditions to deepen the application of the five-prevention system in the integrated automation system of substations.
[Keywords]Substation Integrated Automation System; Five Prevention System; Mistake Prevention Lockout; Application
在整個供电系统中，变电站发挥着多方面的功能，承担着多重任务，变电站的安全运行水平直接影响到电网系统的安全度。因为变电站结构复杂、接线繁琐、运行设备较多，这就为日常的操作运维带来了难度，日常运维中经常出现误操作问题，不仅酿成严重的事故，还会影响系统的安全。对此，有必要研究一个智能化的防误操作系统，保证系统运维工作的正常开展。
1 五防系统内涵与发展
1.1 五防系统的内容
为了控制工作中的电气设备出现电气误操作问题，国家相关部门专门针对电气设备管理提供了“五防”规定，具体内容为：（1）防止带负荷误拉、误合隔离开关;（2）防止误拉、误合断路器;（3）防止带地线或接地开关合闸;（4）防止带电挂接地线或合接地开关;（5）防止误入带电间隔。电力企业选择智能化信息监控系统过程中，可以远程操作，然而，必须达到防误闭锁的目标。
近年来，五防系统得到了飞速发展，特别是随着智能技术、自动化科技的普及和应用，为五防系统的深入应用创造了有利条件，五防系统也经历了从线下到在线操作方式的发展。
1.2 五防系统的特征
1.2.1 安全实用
五防服务器自身具有综合型设备防误闭锁功能，能够单独地发挥防误作用，而且此服务器在整个系统中居于核心地位，能够管理受控端的一切数据，并及时提供五防服务作用，即使受控站和五防站之间无法联系，也能自主运行。
1.2.2 兼容性
五防系统既可以达到遥信分享，又可以达到对操作票的系统化传输，便于达到主站开票、子站操作等目标。同时，五防系统能够高度灵活地调配，因为系统被规划成了若干层级，这样就为系统的调试、维护等创造了便利条件。
1.2.3 数据的全方位交流
五防系统因为参照了IEC标准，能够同附近系统实施数据交互，并向这些系统供应一些必要的数据、信息，提供动态的防误闭锁服务，而且通过和其他系统之间的联系、沟通，也能达到数据、信息等的全方位分享。
2 变电站综合自动化中五防系统的应用
2.1 五防系统整体结构
最新的一体化五防系统具备离线与在线多方面优势特征，系统整体结构包括：调控中心层、控端层、受控站层，具体如图1所示：
调控中心层安装了数据服务器，此服务器主要负责数据信息的统计、查询与管理，也能实施操作票出票，操作权管理，可以发挥多重功能。控端层则设计了主站、计算机系统与附属设备，主要负责最新建成的变电站的图形、数据等的编制，同时，也要进行变电站的维护与调试等。通常要在各个受控站设置独立的五防规则，实际的遥信则能参照规则来动态、适时地更新基础信息和数据，同时，能在各个层次的五防工作站设置系统的维护权，以此达到对服务器的维护目的。由于受控站数目随时变化，最新接入的工作站一般采用调整权限的方式来设置，从而保证各个层次都达到一个理想的管理权限。
2.2 技术支持
五防系统在变电站综合自动化系统中的应用得益于多种现代科技的运用，这些技术有成熟的技术也有新兴技术，例如：以对象为目标的软件开发技术，同时，依赖于UML统一建模语言的想法来运行系统。同时，借助数据库结构技术，此系统可以实现各类数据库平台内部的信息交流与数据交换，确保数据的稳妥、精准交换。采用了软件集成技术，主要依赖于软件接口技术，来达到各个系统的无间隙联系、对接与数据之间的交流。借助图形网络拓扑分析，并对线路的运行模式进行智能化辨识，借联络线来分析、判断一侧设备的工作状态。通讯技术，主要依赖于当前已有的主站、子站通讯系统，达到主站和子站防误系统之间的联系，免去了通讯装置更新与添置的麻烦，建立在TCP网络协议之上来进行网络信息传输。防误系统主要借助变位信息发送技术，平日也无需复杂的操作。 2.3 五防控制规则
从理论角度分析，五防系统控制遵循以下规则：正向控制式与闭锁式，系统运行中如果需要综自系统，可以选择闭锁式规则，在这一过程中，不管选择脚本规则还是标准规则，语句运行的复杂程度都要更高，而且大量的实践表明：正向控制规则也具有一定的便捷优势，方便五防、综自系统等技术人员来检查。所以，一体化五防系统适合选择现阶段各个主流综合自动化厂家都更加青睐的正向控制规则。
2.4 五防控制系统功能
（1）调控中心防误。调控D5000系统对变电设备的遥控操作实施防误管控，远距离操作过程中，可以经过D5000系统先朝着网络五防服务设备传输操作命令，五防系统结合此命令以及所抽取的设备运行模式来对应分析五防操作是否合理，如果五防校验未出现误操作，则将向监控系统传输允许操作命令，监控系统收到命令以后再对应操控各类设备，以此来为变电站系统的允许提供安全防误保护。
（2）变电站间的防误闭锁。主要是通过关闭变电站间的联通，控制若干变电站同步运行时，线路带电模式下，合出线端接地刀闸发生故障问题。
（3）倒闸操作票网络传输与远程审核。运维工作者一般通过五防系统中的主站来模拟预演，并将其传输到五防服务器，经核查成功以后，形成操作票，借助网络系统传输到任何一个五防子站，子站收到信号以后则将开始操作，或者在任何一个五防子站中来模拟预演，经远距离审核通过后，形成操作票，收到操作任务来加以操作。
（4）灵活操作。五防系统无论在五防主站还是子站都能开出操作票，并加以操作，并能够在各个主站与子站来回传递操作记录，对于一些突发性的操作任务，同样能够以远程方式开出操作票、网络传输操作票，以此来追加操作任务，其中体现出高度的灵活性、便捷性。
（5）远程维护。如果变电站的防误数据有待检修、维护，不必需在变电站来加以维修，只需要在调控中心就能达到对五防系统内部远距离维护，确保维护及时、高效，以此来减少数据变化、更新的数量。
3 变电站综合自动化系统中五防系统的实现方式
3.1 互联功能的实现
一切达到通讯规约水平的防误主站、子站都能够同五防系统连接，在二者连接状态下，可以通过以太网通道接入，这其中只需要在网络五防主站中来编制最新变电站的图形，数据，同时，做好相关调试。把控端防误系统来实施主站、子站的通讯调试，以此来达到五防主站、子站等的接入。
3.2 D5000通讯方式与未采集设备状态对位实现
3.2.1 組网模式
主要利用RTU和防误主站来传输信息，系统途径RTU朝着防误系统传输一切设备的状态，同时，自RTU收到防误系统相关数据。具体如图2所示：
3.2.2 通讯方式
上行、下行都是建立在IEC104规约基础上，各自承担五防系统到D5000的遥控信息传输，而且二者之间也能动态传输定位遥信。五防系统具有单独配置功能，无论是自身所发出的许可点号，还是收到的遥信点号都能实现这一功能。这其中所发出的许可点号具有唯一性，遥信的接收则根据厂站方式进行。
3.2.3 未采集设备状态对位实现
倒闸操作过后，五防子站结合电脑钥匙传输数据凭借记忆的方法来向五防系统来及时提供一些未采集设备的状态信息，五防主站可以把信息再次传回五防服务器，服务器能够及时更新设备模式。
3.3 网络安全
（1）安全认证。一些控制类的信息、数据都在经过加密处理的安全通道中来传输，以此来保证控制报文能够安全、高效、平稳地传输。
（2）数据加密。系统不仅进行了竖向加密设备的加密配置，也在应用层数据交互中选择了CRC循环冗余校验制度。
（3）系统认证。终端设备和系统之间正式信息交流之前要实施设备的双方向ID核对与认证，在此基础上来传输数据。
（4）安全加固。对于系统中的一切关键部位，例如：账户口令以及数据库等都实施了安全加密管理。
3.4 模拟操作与仿真培训
无论是五防主站还是受控站都配置了专门的培训模块，能够选配自身所负责的区域内的主站或子站图形，并模拟操作、演习有着五防判断功能的图形，检查倒闸操作票，并保存操作票，并实施分层控制。将五防工作站配设于调控中心，维护人员能够借助系统自身的附属软件来保护一切数据、信息，其中不仅指和设备异动关联的图形的绘制与数据的传输，也包括其他测试功能。
此外，五防系统还具备黑匣子功能，具体体现为，此系统能够对各个时段、各个部位的倒闸操作清晰地记下来，也能详细地记录不同操作任务的执行情况、时间以及与非正常操作等信息，也能根据操作方式、电压高低以及操作时间等来编制关键字，以此来查询、调度所记下的数据、信息。
4 结束语
现代化通讯科技、智能技术等的发展都为变电站技术的发展创造了有利条件，五防系统作为一项综合型技术，其中集中了在线式和离线式势必会成为防误操作的一大趋势，这一技术能够为变电站系统的运行、维护等提供专业的指导，从而有效地控制故障和问题的出现。
参考文献
[1] 微机型防止电气误操作系统通用技术条件：DL/T687—2010[S].
[2] 段新辉.变电站在线式五防技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2010.
[3] 王远璋.变电站综合自动化现场技术与运行维护[M].北京：中国电力出版社，2004.
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[9] 李宏生.变电站综合自动化系统在煤矿中的应用[J].水力采煤与管道运输，2009（2）：70.
[10] 李宏生.变电站综合自动化系统在煤矿中的应用[J].水力采煤与管道运输，2009（2）：76-77.