李乾元 陈垠锟 崔振华 王业成 陈壹贞
海南电网公司海口供电局
摘要：智能化变电站和传统变电站相比，简化了结构构成，优化了操作环境，使变电站倒闸操作更加安全，可以有效避免误操作。本文对智能变电站的五防结构和五防逻辑进行分析，阐述了五防系统对智能变电站的重要作用。随着智能化一次设备和网络化二次设备技术逐渐完善，一体化五防在智能变电站中的应用也会越来越广。
关键字：五防逻辑，智能变电站，应用
1、引言
智能变电站五防包括防止带负荷分合刀闸、防止带地线合刀闸、防止误入带电隔离区间、防止带电挂接地线、防止误分合断路器等五项操作，与传统变电站相比，智能变电站五防在实现上更加完善。智能化变电站基于网络GOOSE传输机制，和传统变电站相比，提升了运行自动化管理水平，减轻了运行维护工作量，同时以间隔层设备为主体，优化了操作环境，简化了结构构成，使变电站倒闸操作更加安全，可以有效避免误操作。
2、智能变电站五防概述
智能变电站由智能化一次设备和网络化二次设备基于IEC61850标准，按照过程层、间隔层、站控层三层结构体系分层构建，以智能化光纤通信网络代替繁杂的二次电缆，并实现智能设备间信息共享和互操作的变电站。智能变电站五防系统由站控层五防、间隔层五防和过程层五防构成。站控层五防可以校验远方控制命令行为逻辑，判断一次设备操作顺序的正确性，配合五防机械锁具实现现场一次设备及操作机构箱门的闭锁。间隔层五防的逻辑存储在测控装置中，通过过程层网络获得一次设备的位置状态信息，进行逻辑判断，将闭锁逻辑的判断结果传送给智能终端和监控系统主机，实现设备远方操作闭锁，只需一个接点，就可以实现复杂逻辑。过程层五防是指在开关柜、网口、地桩等设备上设置机械锁防止误操作或误入间隔，为防止智能终端与上层通信中断，在智能终端上设置完成钥匙，实现强制解锁，允许运行人员进行紧急就地操作。
一体化五防是将五防和监控系统进行一体化集成，实现操作票和防误闭锁功能。五防工作站作为监控系统的一个模块，配置灵活，其图形系统和数据库与监控系统统一，不需要二次建模，降低了现场调试和维护工作量。
3、智能变电站五防逻辑
智能变电站的间隔测控五防逻辑回路与传统硬接点回路不同，这里仍采用常闭常开接点概念，只是实现方式不同。常开接点是在不通电情况下处于断开状态的接点，在通电情况下会闭合；常闭接点是在不通电情况下，处于闭合状态的接点，在通电情况下会断开。
3.1 220V线路间隔
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图3.2 606间隔一次接线图
从上图可知，6061隔离开关分合闸串联了以下接点：606间隔开关的常闭接点，开关在合位时6061刀闸不能分合闸，以防止带负荷分合刀闸；接地刀闸6062-1,6063-1的常闭接点，即6062-1或6063-1地刀在合位时，6061刀闸不能合闸，以保证不会有电从其他间隔经母线到本间隔构成回路接地；一母两副隔刀6X10-1、6X10-2的常闭接点，即6X10-1或6X10-2地刀在合位时，6061刀闸刀不能合闸，以保证不会有电从本间隔经母线到母线地刀构成回路接地。
智能变电站省去了出线侧6063隔离刀闸，通过间隔五防，在母线侧隔刀6061分合闸回路中并入一条有600母联开关常开接点、以及6001、6002、6062的常开接点回路，也就是说在互联状态，并且6062刀闸在合位，6061刀闸即可分闸，不用考虑606开关在合位。母线侧隔刀的地刀6062-1逻辑回路如下图，只需要串入6061、6062刀闸的常闭接点，不需要串入606开关接点，以防止开关合位时分合6062-1地刀。这是因为在正常运行状态下，不存在开关在合位时，两副母线隔刀在分位的情况，因此串入两幅母线隔刀的常闭接点即可。
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3.2 110kV线路间隔
110kV线路间隔电气联锁逻辑如下图，为节约用电，I母TV间隔和506线路间隔共用一个间隔。
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图3.5 110kV线路间隔一次接线图
由于110kV是单母线分段接线，不存在倒母线情况，因此506I母线侧刀闸不需要判母联，只要串入506开关常闭接点，以及506间隔所有接地刀闸常闭接点，包括接地刀闸5X10-1常闭接点。
3.3主变间隔
主变间隔接地开关逻辑回路如下图：
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图3.7 主变间隔一次接线图
上图可以看出，主变间隔地刀回路串入520开关和420开关，即中压侧和低压侧开关，目的就是为了防止高压侧开关地刀分合闸时，中压侧或低压侧线路反送电，导致带电分合闸。
3.4 TV间隔
TV间隔电气联锁逻辑如下图：
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图3.8 TV间隔电气联锁逻辑
与其他间隔不同，TV间隔没有开关，因此只要串入母线接地开关6X10-1、6X10-2常闭接点以及本身的接地刀闸6X14-1即可。
3.5母线接地刀闸
I母线接地刀闸分合闸逻辑回路串入了所有间隔的I母线侧刀闸，以防止带电分合刀闸，下图为母线接地刀闸电气联锁逻辑：
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图3.9 母线接地刀闸电气联锁逻辑
4、五防系统对智能变电站的重要作用
为了适应智能变电站发展，五防系统将向智能及一体化方向发展，与监控系统集成到一起，实现监控实时化，同步监控操作序列执行，获得刀闸位置和设备开关状态，当发现违反闭锁逻辑的操作时，五防系统就会做出拒绝闭合闭锁节点的操作并发出警告信息。五防信息网络化构建间隔层GOOSE网，在间隔层网络通过运行实时状态识别及逻辑判断综合判断决策，以分散型式在网络底层实现变电站完整的五防操作逻辑闭锁功能，取代了常规的专用电气编码锁，消除了专用五防系统与综自系统之间繁杂的信息校验，只要支持该通信机制的装置都可以接入该五防系统，实现即插即用，提高系统互操作性，这样可以方便变电站在应用过程中的扩展和维护问题。一次设备智能化，将顺控操作作为监控系统的高级应用，提高设备终端、PT、CT、断路器等一次设备的智能化程度，从而减少人为操作失误。
5、总结
当前我国正在大力推广基于IEC61850的智能化变电站技术，智能化变电站成为变电站自动化建设的发展方向，智能变电站五防与传统五防相比发生了很大变化。智能变电站的五防结构中，站控层五防实现一体化在线五防，间隔层五防是最大特点之一，只需要用一对接点，就可以实现一次设备操作回路的闭锁，极大简化了设备操作回路的二次接线。随着智能化一次设备和网络化二次设备技术逐渐完善，与之配套的一体化五防在智能变电站中的应用也会越来越广，智能化变电站
参考文献
[1]樊陈，倪益民等，智能变电站五防闭锁功能模型标准化设计及实现[J]，电力系统自动化，2013,37（4）.
[2]崔西鹏，魏文杰，五防功能在变电站中的永应用发展[J],中国科技信息，2004,20.
作者信息：
第一作者：李乾元 女 1992年12月 海南省 本科 电力工程 工程师 海口供电局
第二作者：陈垠锟 男 1986年3月 江苏省 硕士 电力工程 工程师 海口供电局
第三作者：崔振华，男，1989年9月，山东省临沭县，硕士研究生，变电运行，工程师，海口供电局
第四作者：王业成，性别：男，出生年月：1973年12月10日，籍贯：海南定安，学历：大学本科，研究方向：变电运行，职称：高级工程师，工作单位：海南电网公司海口供电局
第五作者：陈壹贞 女 1993年10月 海南琼海 大学本科 自动化 ，助理工程师，单位：海南电网有限责任公司海口供电局