池蓮慶，黃東興，蘇金燕

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

0 引 言

變電站的五防是防止電氣誤操作，確保人員、電網(wǎng)和設(shè)備安全的關(guān)鍵點。具體來說，它是防止斷路器誤分、誤合、帶負荷誤拉（合）閘刀、帶地線（地線）合閘閘刀、帶電合（掛）接地刀（地線）、誤進入帶電間隔的5種閉鎖邏輯。變電站五防邏輯的設(shè)定要根據(jù)變電站接線方式及設(shè)備特點以及電力設(shè)備安全運行五防要求，有目的地編輯開關(guān)操作邏輯規(guī)則表。此邏輯規(guī)則表需要根據(jù)不同的設(shè)備組件，包括本間隔及關(guān)聯(lián)間隔等設(shè)置的多種邏輯連動關(guān)系，其中涉及分、組合以及或、和的層次關(guān)系。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)升級和設(shè)備擴展后，邏輯規(guī)則表也需要同步更新，這項工作在實際的運維工作中極其復(fù)雜且容易出錯，通常需要多次手動檢查和實驗才能最終輸入五防系統(tǒng)[1-3]。

目前，五防廠商的五防邏輯工作主要是編制五防邏輯數(shù)據(jù)，進行人工輸入，這個工作過程煩瑣、復(fù)雜。在驗證過程中，操作員和五防制造商需要反復(fù)溝通和修改。另外，變電站投入運行后，五防系統(tǒng)需要定期維護，也會消耗操作員大量的時間和精力，且該項工作是運行專業(yè)的核心業(yè)務(wù)，每年至少開展1次。此外，如果五防邏輯配置不正確，電氣誤操作隨時可能發(fā)生，導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至人員安全事故。筆者多次參與新建110～500 kV變電站五防邏輯的建立和驗收工作，鑒于變電站五防保護維修工作的復(fù)雜性，變電站五防邏輯的自動生成和驗證方法亟待解決，以此提高效率和工作質(zhì)量。本文將現(xiàn)有變電站五防邏輯進行導(dǎo)出，然后通過軟件提取鎖號，判定變電站接線方式和設(shè)備情況，生成設(shè)備間隔，再根據(jù)變電站五防要求，針對不同設(shè)備編制五防邏輯，將生成的五防邏輯與原邏輯代碼進行對比分析，實現(xiàn)五防邏輯自動校驗工作[4]。

1 變電站五防邏輯的自動生成與校驗

1.1 建立五防邏輯數(shù)據(jù)庫與變電站一次設(shè)備關(guān)聯(lián)的關(guān)系

通過分析五防邏輯數(shù)據(jù)，五防邏輯中的鎖號一般是特殊含義的數(shù)字或者字母等，因此在五防邏輯數(shù)據(jù)庫中的鎖號應(yīng)該與變電站一次接線方式緊密聯(lián)系，通過提取五防邏輯庫中的鎖號來判斷變電站的接線方式，并通過圖表反應(yīng)出母線、開關(guān)、刀閘間隔的數(shù)據(jù)。例如五防邏輯數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)：

50311 分閘條件：5031在分位!

50311 合閘條件：503117在分位，503127在分位，5127在分位，5117在分位，5117-MD在分位，5127-MD在分位，50211-MD在分位，50311-MD在分位，50411-MD在分位，5031在分位!

通過軟件語言即可分析出為50311、5031、503117、503127、5127、5117、5117-MD、5127-MD、50211-MD、50311-MD以及50411-MD等設(shè)備鎖號，程序語言進一步對鎖號分析，并將整段語言進行翻譯，生成5031、500 kV 1M 2個間隔，并將對應(yīng)的設(shè)備鎖號放入相應(yīng)間隔，如表1所示。

表1體現(xiàn)了設(shè)備類型及鎖號關(guān)系，通過數(shù)據(jù)庫用軟件提煉出關(guān)鍵信息，即500 kV有一個5031間隔，相連的500 kV 1M母線有5117、5127這2把地刀（對應(yīng)點臨時接地樁5117-MD 5127-MD）和5021、5031、5041間隔的1刀臨時接地樁。

1.2 五防邏輯表自動生成

五防系統(tǒng)閉鎖實際邏輯生成過程中，現(xiàn)場檢查間隔的名稱和編號是防止誤進帶電間隔和防止誤合斷路器的主要方法?，F(xiàn)場檢查時要重點對“防止有載開關(guān)意外拉合，防止有載開關(guān)與地線（接地線）接合，防止帶電開關(guān)與地線（接地線）接合（掛）”這3項“五防”閉鎖邏輯進行分析。對于間隔設(shè)備需要特別說明，因為開關(guān)不能用作主要的斷點，除了有中性點地刀的開關(guān)操作未設(shè)置鎖定條件之外，其他開關(guān)的分合一般是無條件的。

分析五防邏輯，發(fā)現(xiàn)每一個元件的閉鎖條件可以分為本間隔的鎖號與相關(guān)聯(lián)間隔2個部分，且每一同類型的設(shè)備有相同或相似的關(guān)聯(lián)條件，將變電站的設(shè)備以間隔為單位，分為非旁路、母聯(lián)、分段等主變線路類間隔，旁路類間隔，母聯(lián)及分段類間隔，PT類間隔，母線類間隔，獨立刀閘間隔，500 kV類設(shè)備間隔共7類情況，對每類間隔內(nèi)設(shè)備提煉邏輯閉鎖說明條件。

1.3 實際操作案例分析

下面選擇一個簡化的220 kV變電站主接線來說明主變/線路類間隔中的設(shè)備邏輯。

在圖1所示接線圖中，選擇220 kV典型線路1 M側(cè)43531開關(guān)和10 kV F1線路1 M端F011開關(guān)的閉鎖條件進行描述。首先對主變/線路類間隔的通用規(guī)則進行說明，如表2所示。

圖1 220 kV站典型部分接線

根據(jù)設(shè)備對表2進行說明。

設(shè)備條件：220 kV典型線1 M側(cè)43531刀閘，為有開關(guān)的線路1刀；條件1：用于提示接線方式，是否為雙母線接線；條件2：用于說明要判別的1刀條件是否有4刀（出線側(cè)刀閘）；條件3：判斷區(qū)別敞開式設(shè)備、固定式開關(guān)柜；條件4：用于提示是否是特殊關(guān)聯(lián)設(shè)備，如線路掛站用變的情況，站用變的1刀即與所掛線路的線路側(cè)地刀關(guān)聯(lián)閉鎖。

根據(jù)接線圖判斷設(shè)備為表2中第①種情況。

表2 主變/線路類間隔1刀閉鎖的通用規(guī)則

因此220 kV典型線1M側(cè)43531刀閘的邏輯閉鎖條件如下文所述。

43531 分閘條件：4353在分位，43532在分位，43534在分位；2012在合位，20121在合位，20122在合位，43532在合位!

43531 合閘條件：4353C0在分位，4353B0在分位，221甲00在分位，4353C0-D在分位，4353B0-D在分位，221J00-D在分位，4353在分位，43532在分位，43534在分位；2012在合位，20121在合位，20122在合位，43532在合位!

10 kV F1線1M母線側(cè)F011刀閘的邏輯閉鎖條件如下文所述。

F011 分閘條件：F01在分位，F(xiàn)014在分位!

F011 合閘條件：F01B0在分位，501-MD在分位，F(xiàn)01在分位，F(xiàn)014在分位，F(xiàn)01HM在合位!

按照上述方法，制定各不同類型的間隔五防邏輯設(shè)定條件，以區(qū)分不同的接線方式，并遵循以下通用規(guī)則。一是開關(guān)。主變間隔的開關(guān)關(guān)聯(lián)對應(yīng)中性點地刀，其他開關(guān)的操作不設(shè)置閉鎖條件。二是刀閘。如果閘刀開關(guān)操作后2個電氣連接部件之間發(fā)生變化，則此操作將被阻止；從閘刀開關(guān)開始，向各個方向延伸至閘刀開關(guān)，如果有與地面相連的地方，閘刀開關(guān)的閉合操作將被鎖定。三是接地刀（臨時接地樁）。接地開關(guān)分操作未設(shè)置閉鎖邏輯；接地開關(guān)合閘操作的鎖定邏輯是如果接地點連接到其他部件，接地開關(guān)的閉合操作將被鎖定。四是PT閘刀。分閘PT閘刀無閉鎖條件，關(guān)閉PT閘閥僅用PT維護接地刀鎖定，因此，PT刀閘設(shè)置為關(guān)聯(lián)母線上所有地刀閉鎖。五是閘門用于電容器和接地變壓器、站用變等有網(wǎng)門的設(shè)備，網(wǎng)門的閉鎖條件按照典型設(shè)計，如果判斷含有網(wǎng)門，則一般判斷為1個設(shè)備關(guān)聯(lián)1個網(wǎng)門，如果現(xiàn)場有特殊情況，那么另外輸入[5,6]。

1.4 五防邏輯表自動校驗

按照一定的程序處理，五防邏輯庫中各閉鎖條件作為一個個小單元，如：“43531 分閘條件：4353在分位，43532在分位，43534在分位或2012在合位，20121在合位，20122在合位，43532在合位!”這個閉鎖條件，就劃分為“43531/分閘條件/4353在分位/43532在分位/43534在分位/2012在合位/20121在合位/20122在合位/43532在合位”9個單元格，用1.2節(jié)所述方法生成五防邏輯后，各個單元內(nèi)數(shù)據(jù)與原五防邏輯數(shù)據(jù)庫進行對比，分析出五防邏輯錯漏，并形成報告，報告內(nèi)容主要包含五防邏輯文本問題、五防鎖號錯漏、閉鎖條件錯漏、邏輯條件錯漏等4大方面的內(nèi)容。

2 軟件實現(xiàn)

2.1 軟件算法

軟件算法主要實現(xiàn)如下功能。

（1）鎖號提取，五防邏輯鎖號按照一定規(guī)則，如500 kV設(shè)備，開關(guān)編號一般為“50XX”，第1個X表示串號，第2個X表示所在串的第幾個，數(shù)字是1～3；刀閘編號一般為“50XXY”，Y表示是什么刀，數(shù)字是1、2、6。按照以上數(shù)字或字母規(guī)律提取設(shè)備鎖號。

（2）五防邏輯自動生成，按照“五防”的一般要求，對同類型設(shè)備的不同刀閘/地刀按設(shè)定的條件編制對應(yīng)的邏輯語言和算法。

（3）五防邏輯表校驗，將各邏輯條件劃分1個個單元格，應(yīng)用算法將各單元格的內(nèi)容進行比較，找出錯漏。

2.2 軟件準備

采用VB語言編寫五防邏輯自動生成軟件，數(shù)據(jù)導(dǎo)入、輸入輸出界面和人機界面較簡便。軟件的工作流程如圖2所示。

圖2 軟件流程圖

流程圖各環(huán)節(jié)說明如下文所述。

（1）初始化：所有表格數(shù)據(jù)清理，保留部分數(shù)據(jù)框架。

（2）導(dǎo)入邏輯：導(dǎo)入五防機邏輯表數(shù)據(jù)，fil/txt文件格式。

（3）格式判斷/文本問題判斷：對五防機邏輯表文本文件的內(nèi)容格式識別，并將問題記錄，如少標(biāo)點符號“！”等情況。

（4）鎖號提?。簩?dǎo)入的邏輯數(shù)據(jù)按照程序設(shè)定提取鎖號編碼。

（5）邏輯展開預(yù)處理/五防邏輯展開：將五防邏輯表的內(nèi)容分成1個個單元，如“3011在分位”放在1個單元格，方便程序識讀。

（6）生成間隔名稱/生產(chǎn)鎖號（鎖號校驗）：根據(jù)給定的邏輯數(shù)據(jù)庫按照程序識別到的接線方式生成間隔及鎖號。

（7）生成邏輯：按照程序識別的接線方式、設(shè)備情況，代碼生成五防邏輯數(shù)據(jù)庫，并形成txt文檔（與工具同目錄）。

（8）代碼生成邏輯展開/進行比較：生成的五防邏輯數(shù)據(jù)庫與導(dǎo)出的五防邏輯數(shù)據(jù)庫進行對比，識別出錯誤情況。

（9）生成報告：主要是6個方面內(nèi)容，分別為文本問題、鎖號缺失問題、缺失的邏輯條件、多出的邏輯條件、缺失的邏輯鎖號以及多出的邏輯鎖號。

3 結(jié) 論

本方法是基于多次五防驗收和維護工作經(jīng)驗中總結(jié)，如果應(yīng)用于實際，五防驗收維護和邏輯驗證的工作量將大為減少。同時，這種方法也需要改進，如電容組、站用變、接地變等網(wǎng)門閉鎖條件，特殊接線方式如橋接等設(shè)備鎖定邏輯還需要完善。下一步從2個方面推進，一是與專業(yè)軟件公司合作，進一步優(yōu)化算法，快速自動生成五防邏輯和五防驗證測試場景；二是五防廠商合作，在五防系統(tǒng)中嵌入五防閉鎖邏輯自動生成和驗證軟件，并制作為辦公系統(tǒng)的應(yīng)用工具，在變電站中推廣。