第３０卷第ｌ０期 华电技术 Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．１０ ２００８年１０月 Ｈｕａｄｉａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ０ｃｔ．２００８ 电气“五防＂的选型与设计思想 Ｍｏｄｅｌ ｃｈｏｉｃｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ‘ｆｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ’ｄｅｖｉｃｅ 薛玉喜 ＸＵＥ Ｙｕ—ｘｉ （扬州第二发电厂，江苏扬州２２５１３１） （Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｓｅｃｏｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５１３１，Ｃｈｉｎａ） 摘要：通过对各种“五防”形式适用范围和扬州第二发电厂设备特点的分析，确定了在线式微机“五防”方 案，本着功能齐全、使用方便的原则，阐述了该系统的设计思想。同时，简单地介绍了该系统的结构、防误闭 锁逻辑以及系统的主要功能等。 关键词：电气“五防”；防误装置；防误操作；系统；设计思想 中图分类号：ＴＭ ９２１．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—１９５１（２００８）１Ｏ一００２２—０５ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃ‘ｆｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ’ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｓｅｃｏｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ．ｔｈｅ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｍｉｃｒｏ—ｃｏｍｐｕｔｅｒ‘ｆｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ’ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ａｃ— ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｏｒ ｕｓｅ．ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ ｗａｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｅｔｍ￣，ａｎｔｉ—ｍｉｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｌｏｃｋｏｕｔ ｌｏｇｉｃ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ‘ｆｉｖｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ’；ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ；ａｎｔｉ—ｍｉｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ １ ５００ ｋＶ／２２０ ｋＶ系统概况 １．３原有的“五防”功能分析 由于５００ｋＶ和２２０ ｋＶ系统的隔离刀闸和接地 １．１系统接线方式 刀闸均采用电动操作，因此，系统原来的“五防”功 ５００ ｋＶ系统为３／２接线方式，由双母线和四串 能就是依靠常规的电气二次回路闭锁：当断路器在 开关组成，第１串和第２串为２个完整串，接有２条 合闸状态时闭锁隔离刀闸操作；当隔离刀闸在合闸 ５００ ｋＶ出线和 １、 ２机组（２×６００ ＭＷ）进线；第３串 状态时闭锁接地刀闸合闸操作；反之当接地刀闸在 和第４串是二期工程增加的２个不完整串，接有 合闸状态时闭锁隔离刀闸的合闸操作。即实现了防 ３、 ４机组（２ Ｘ ６００ ＭＷ）进线。２２０ ｋＶ系统为单母 止带负荷拉合刀闸、防止带电合地刀、防止带地刀送 线分段接线方式，共有２条２２０ｋＶ进线、２台２２０ｋＶ 电的三防功能，但是还缺少防止误拉误合开关、防止 馈线开关，每台馈线开关带２台启动／备用变压器。 走错间隔操作两防功能。 ５００ ｋＶ和２２０ ｋＶ系统之间没有联络变压器。 １．２系统的控制形式 ２电气“五防”方案的确定 ５００ ｋＶ和２２０ ｋＶ系统均采用常规的二次电缆 ２．１各种防误形式及适用范围 控制形式。除了在网控盘上可以远方分合断路器和 （１）机械连动式和机械程序锁形式的防误装置 隔离刀闸操作外，在升压站就地还设置了单元就地 只适合单台（单元）设备内部的防误。 集中控制柜（即ＬＣＣ柜）。在ＬＣＣ柜内可以分合１ （２）电气回路闭锁形式的防误其二次回路接线 台断路器及该断路器所属的隔离刀闸和接地刀闸， 较为复杂，当设备单元较多时其逻辑关系实现起来 即可以操作该断路器单元所属的所有设备。 较为困难。 （３）电脑钥匙型微机防误装置虽然能够满足复 收稿日期：２００８—０７—２３ 杂的逻辑关系，但由于在操作前必须要模拟操作和 第１０期 薛玉喜：电气“五防”的选型与设计思想 ・２３・ 误闭锁ｌｆ在线劫误闭锁 电脑钥匙型防误 象 ２．４防误形式的确定 由于二期工程电气系统的范围广、系统多，有些 还要和一期工程联系起来，闭锁逻辑较为复杂。因 此，采用在线式微机防误形式较为合适，根据上述介 绍，采用在线式的分散控制系统结构更为合理。它 的主要结构和工作原理为实时采集设备状态，用微 机进行逻辑判断，用闭锁中问继电器来闭锁电动操 作的设备；用电磁闭锁机构来闭锁手动操作的设备。 在线式分散控制系统可以满足状态信息的实时性和 可靠性、闭锁的强制性、操作的方便性、事故处理和 检修调试时的即时性的要求。 ３在线式微机防误装置的优点 （１）在线式微机防误装置吸取了电磁闭锁机构 的灵活性，发挥了微机型防误装置便于逻辑组态和 便于扩展的长处，采用了电气闭锁设备状态信息实 时性的优点。 （２）在线式微机防误装置具有设备状态信息真 伪性识别功能（如对比较重要的设备状态进行双位 置采集和判断）。例如，对于同一设备，所采集的常 闭接点状态必须与其常开接点的状态相反，否则，它 会发出设备状态不到位的报警信号。 （３）在线式微机防误装置克服了电脑钥匙型微 机防误装置操作复杂、事故处理和检修调试时必须解 锁、设备状态信息不可靠、容易走空程等缺点。是目 前电力系统中唯一能称得上的完全防误闭锁装置。 （４）在线式微机防误装置其逻辑组态用微机来 完成，设备状态信息采集和防误控制的输出，均采用 数据网络形式传送，可以节省大量的二次控制电缆。 与此相反，常规电气回路闭锁装置的逻辑组态是靠 设备的辅助接点和与其接点一一对应的二次控制电 缆搭成的，它需要大量的二次控制电缆，成本高且施 工的工作量大。 （５）在线式微机防误装置不需要额外的（针对 防误装置的）操作，在实际操作中如果操作正确，感 觉不到有防误装置的存在，但若操作错误，防误装置 将进行强制性闭锁，这时就能感觉到防误装置了。 ４ 电气五防系统的设计要求 根据国家有关标准规范的规定，中压及其以上 电压等级的配电装置都必须具备强制性的“五防” 装置，其具体要求有２个方面。 ４．１ “五防”总则 （１）防止误分、误合断路器。 ・２４・ 华电投术 第３０卷 （２）防止带负荷拉合刀闸或进出小车开关。 （３）防止带地刀送电。 （４）防止带电合接地刀。 （５）防止误入带电问隔。 ４．２ 中压厂用电系统防误功能的具体要求 对于电源进线柜和有可能倒送电（如煤场变馈 线等）开关柜“五防”闭锁逻辑条件中必须加入相关 系统的设备状态（如发变组、启动／备用变压器、煤 场３ ｋＶ母线等设备状态），并且还能够相互闭锁。 不能忽视以下防误功能： （１）发变组（启动／备用变压器）处于检修状态 时，能闭锁工作（备用）电源进线开关的送电操作； （２）当发变组（启动／备用变压器）处于运行状态 时，能闭锁工作（备用）电源进线柜内的合地刀操作； （３）当发变组（启动／备用变压器）处于运行状态 时，无法打开工作（备用）电源进线柜的电缆室门； （４）当工作（备用）电源进线柜内的地刀未拉开 时，能闭锁主变压器（启动／备用变压器）高压侧刀 闸的合闸操作； （５）对于有可能倒送电的馈线柜（如煤场变压 器等）的防误要求与以上相同； （６）中压母线电压互感器间隔内的母线地刀， 应与工作和备用电源进线开关之间互为闭锁； （７）应能实现防止误拉、误合开关的功能。 ５ 电气设备的操作与防误控制形式分析 综上所述，厂用３ ｋＶ／１０ ｋＶ系统、发变组系统、 ２２０ ｋＶ系统和５００ ｋＶ系统都需要配备“五防”装置。 其中，２２０ ｋＶ和５００ ｋＶ系统的设备全部是电动操 作；３ ｋＶ／１０ ｋＶ厂用电系统虽然是手动操作，但是 ＡＢＢ的开关柜无论是母线还是工作／备用电源进线 的接地方法都采用接地刀闸形式，并且接地刀闸和 小车开关的进出车机构都便于安装电磁闭锁机构。 因此，所有电气设备防误闭锁的执行均可以采用接 点闭锁形式，即类似于常规的电气（二次回路）闭 锁，但是却不能简单地采用电气闭锁形式。因为电 气闭锁的逻辑组态是靠设备辅助接点和二次电缆搭 成的，只能满足单元设备简单的逻辑关系，而以上所 有系统之间还存在一定的关联关系，其逻辑关系复 杂、繁锁，电气闭锁的逻辑形式根本无法实现。因 此，只能采用微机形式的逻辑组态结构才能够实现。 以上所选定的在线式微机防误装置就能满足这些要 求，它是用数据网络来采集设备的状态信息，用微机 来进行信息分析和逻辑判断，最后将控制输出通过 数据网络送给防误对象。 ６在线式微机防误系统的设计思想 ６．１ 防误系统要与操作票系统联接起来 大家知道，要保证电气操作不出差错必须把握 住３个环节：一是发令要正确；二是要有正确的操作 票；三是操作过程不出差错。很显然，防误装置的作 用就是把握住第３个环节，即操作过程不出差错。 实际上，在操作票正确的前提下，只要强制（完全） 按照操作票执行就不会出错。要做到这一点就必须 要将防误系统与操作票系统联接起来，也就是说，防 误系统除了判断最基本的操作逻辑外，还要能够按 照操作票中的步骤来开放操作闭锁。这样也就克服 了常规的电气回路闭锁防误装置不能防止误拉、误 合开关的不足等敝端。 ６．２采用操作票系统的操作原则库 由于操作票系统也具有操作原则库，为了保持 一致性，防误系统也采用操作票系统中的操作原则 库且由操作票系统来维护和修改，防误系统仅读取。 ６．３ 向操作票系统开放设备状态库 由于防误系统设备状态库的实时陛很好，为了方 便操作票系统判断操作前的设备状态、简化人机对话 的选项，因此，应允许操作票系统读取设备状态库。 ６．４接收操作票系统提供的操作步骤清单 该防误系统不仅能够防止恶性误操作事故，还 能够防止非恶性的误操作事故。若能严格按照操作 票的步骤来开放设备的操作闭锁，就必须向操作票 系统索取操作步骤清单，以满足逻辑判断的要求。 ６．５采用ＣＡＮ网形式 由于中压厂用系统、２２０ ｋＶ和５００ ｋＶ系统等都 需要配备防误装置，每个系统中的设备又比较分散， 并且防误装置也不可能同时施工，因此，必须采用便 于扩展、便于连接、便于施工和可靠性比较高的数据 网络。通过比较，采用ＣＡＮ网的网络形式比较合适。 ６．６每个开关柜均配置终端设备 为了方便施工、避免二次电缆的衍设、减少柜内 二次回路的接线，在每个开关柜内均配置终端设备 （即Ｉ／Ｏ设备）并与ＣＡＮ网总线相连。 ７在线式微机防误系统的结构 该防误系统主要是由操作票系统、闭锁管理后 台机以及控制网络组成，如图２所示。而控制网络 又是由ＣＡＮ网数据总线和多个转换器组成。该系 统中的转换器是采集器和控制（输出）器的组合，起 第１０期 薛王喜：电气“五防”的选型与设计思想 ・２５・ 到了Ｉ／０的作用。整个系统简捷可靠、施工方便。 许带地刀送电、带负荷拉合刀闸等）； （２）强制操作人员必须按照操作票步骤进行操 作，这样就连一般性的误操作（如误拉开关等）事故 都能避免。 ８防误闭锁逻辑 前面已经提到，在线式微机防误系统不仅能够 防止恶性误操作事故（如带地刀送电、带负荷拉合 刀闸等），它还能防止一般性的误操作事故。这也 是该系统的特点之一，它能够严格按照操作票的步 （３）万一操作票有错误也不会导致恶性误操作 事故，因为该防误系统在同时满足最基本的防误逻 骤来开放设备的操作闭锁。 在线式微机防误闭锁系统的闭锁逻辑关系主要 是由基本防误闭锁逻辑和操作票步骤闭锁逻辑２部 分组合在一起，构成了完全防误闭锁逻辑。该逻辑 具有以下完全防误特点： 辑情况下，才开放操作闭锁。 （４）若因某些设备状态的反馈信息有问题，必 须解除基本防误闭锁功能时，此时也不会造成误操 作事故，因为按票执行的闭锁逻辑仍然存在，防误系 统仍会强制操作人员按照操作票的步骤进行操作。 （１）在事故处理或检修人员调试设备时不需要 解锁，此时仍具有最基本的防误闭锁功能（如不允 ９“五防”系统的功能设计 为了达到全方位防误的目的，“五防”系统必须 图２防误系统结构 ・２６・ 华电技术 第３０卷 同时具备按票防误和基本防误２种防误功能。在正 基本防误功能，不需要事先模拟操作，防误系统根据 常情况下，使用按票防误功能（即防误系统按照操 作票系统所发布的操作步骤和模拟操作步骤来开放 最基本的操作闭锁逻辑（如防止带负荷拉合刀闸、 防止带电挂地线等防止恶性误操作逻辑）来开放操 操作闭锁）；在检修调试或事故处理的情况下，使用 作闭锁。其功能组态如图３所示。 二期集控室终端 一期集控室终端 ５００ｋＶ硬解锁 ① ２２０① ｋＶ硬解锁 ｌｌ操作命令的授受 １．操作命令的授受 ２．生成标准操怍票 ２生成标准操作票 ３按票操作闭锁形式 ３．按票操作闭锁形式 ４事故处理闭锁形式 ４事故处理闭锁形式 ５防误装置软解锁 ６．检修设备硬上锁 ５．防误装置软解锁 ６．检修设备硬上锁 ７．各种有关操作登记 ７．各种有关操作登记 闭锁管理 后台机 、、——／ 嘲 ＣＡＮ网数据总线 网络锁控制器 ｊ １ Ｉ辗 零 壮 网络锁 网络锁 网络锁 控制器 控制器 网络锁 控制器 控制器 ４机中 ３机中 压系统 ５００ｋＶ ｌＩ ５００ｋＶ ｌ ｌ ２２０ｋＶ ｌＩ ２２０ｋＶ 压系统 一期系统ｆｆ二期系统ｆ ｆ二期系统ｆ ｆ一期系统 煤厂３ｋＶ 系统 就地硬解锁 远方硬解锁 远方硬解锁 １塾 堡竺竺 图３“五防”系统的功能组态 １０结束语 速处理事故。而在线式微机“五防”系统由于具备 “即时操作”的性能，并且没有任何额外的操作步 扬州第二发电厂所采用的在线式微机“五防” 骤，所以，在事故处理和检修调试的情况下也能起到 方案，是目前国内最先进的“五防”系统，它的最大 防误闭锁作用。 优点是在事故处理和检修调试情况下，克服了常规 微机型防误装置的产品都不能起到防误闭锁作用的 （编辑：王书平） 致命缺点。因为常规型微机防误装置都是采用电脑 作者简介： 钥匙作为执行机构，在紧急操作时，运行人员不可能 薛玉喜（１９６４一），男，江苏徐州人，扬州第二发电厂工程师，从 使用电脑钥匙进行繁锁的操作，因此，必须解锁来快 事电气运行方面的工作。
