淺談變電站壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

摘 要：闡述電力系統(tǒng)中二次壓板的狀況監(jiān)測(cè)需求，介紹并分析不同的實(shí)現(xiàn)方法，最后探討出一款無(wú)需二次電氣連接、非接觸式的壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)的采集并上傳至壓板監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，對(duì)壓板狀態(tài)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，確保電力壓板使用的安全性，總結(jié)系統(tǒng)應(yīng)用后的良好前景。

關(guān)鍵詞：變電站 壓板狀態(tài) 監(jiān)測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）011-019-03

目前正廣泛應(yīng)用在變電站繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路中的二次壓板（也叫硬壓板），其作用是在保護(hù)跳閘回路中人為的制造一個(gè)斷點(diǎn)，提供檢修便利和安全支撐。由此可見(jiàn)在電力系統(tǒng)中，壓板的投退與否決定了二次回路的通斷，因此壓板的投退狀態(tài)必須正確，否則后果不堪設(shè)想。現(xiàn)在對(duì)壓板位置的檢查仍采用人工方式，這種管理方式耗時(shí)耗工，并且避免不了誤投退、漏投退的現(xiàn)象。管理方式還是需要人工檢查，擺脫不了人為因素，壓板位置是否正確受工作人員的責(zé)任心的影響，技術(shù)上不能保障和監(jiān)督，也就不能及時(shí)糾正。新一代的智能壓板實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓板投退狀態(tài)檢測(cè)、壓板防誤操作，解決壓板的誤投退、漏投退等問(wèn)題，從而大大提高了壓板投退的正確性。

1 二次壓板的發(fā)展需求

1.1 二次壓板的作用和現(xiàn)狀

電力二次壓板（硬壓板）是確保繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置安全運(yùn)行的重要保障手段。按規(guī)定該壓板必須是可視的明顯斷開(kāi)點(diǎn)，便于運(yùn)行人員能正確判斷繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置二次回路的電路狀態(tài)，為檢修和運(yùn)行提供方便的同時(shí)，也使變電站的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置增加了一個(gè)斷開(kāi)點(diǎn)的的安全隱患。

因繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置二次跳閘壓板的特殊性，正常狀態(tài)無(wú)跳閘命令時(shí)，二次壓板兩側(cè)不能同時(shí)帶電。而不帶電就無(wú)法將開(kāi)關(guān)量（壓板位置）狀態(tài)傳遞給后臺(tái)監(jiān)控，即出口回路硬壓板作為保護(hù)裝置與高壓電氣設(shè)備控制回路的分界點(diǎn)仍處于監(jiān)測(cè)的盲點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中，因壓板投退不當(dāng)，造成保護(hù)系統(tǒng)無(wú)法完成跳合閘動(dòng)作的現(xiàn)象也屢見(jiàn)不鮮。

1.2 二次壓板的狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求

（1）二次壓板需要有明確的位置信息提示，即無(wú)論壓板是投入還是退出，人工操作后是否完全到位而沒(méi)有處于虛接狀態(tài)要給操作人員明確信息提示；

（2）二次壓板需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)壓板狀態(tài)改變后防誤主機(jī)可實(shí)時(shí)變位，即時(shí)呈現(xiàn)變位后的壓板狀態(tài)；

（3）二次壓板需要實(shí)現(xiàn)壓板投退記錄和歷史數(shù)據(jù)查詢功能，省去紙質(zhì)記錄的繁雜和不便，而且也能為事故分析提供準(zhǔn)確可靠的判據(jù)。

2 實(shí)現(xiàn)二次壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)的幾種方案分析

2.1 方案一：在壓板兩側(cè)引出開(kāi)關(guān)量構(gòu)成告警回路

在壓板兩端增加一對(duì)輔助接點(diǎn)，構(gòu)成告警回路，將壓板狀態(tài)發(fā)給后臺(tái)電腦。這種方式有一個(gè)隱患，如果出現(xiàn)輔助接點(diǎn)擊穿故障，就會(huì)使原來(lái)分開(kāi)的壓板非指令閉合，造成事故，存在巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 方案二：基于視覺(jué)識(shí)別技術(shù)構(gòu)建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

采用攝像頭直接監(jiān)視壓板投退狀態(tài)，將采集到的圖像傳輸?shù)教厥獾膱D形卡上，再經(jīng)過(guò)圖形卡的轉(zhuǎn)化，將信號(hào)傳輸給后臺(tái)電腦監(jiān)視用。其優(yōu)點(diǎn)是不用對(duì)已有的壓板進(jìn)行改造，監(jiān)視也為非直接接觸式。但是這種方式設(shè)備投入量大，改造費(fèi)用高昂。

2.3 方案三：非接觸式壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在二次壓板下面（保護(hù)屏柜上）加裝非接觸式的壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，將壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器收集的信號(hào)傳輸給壓板控制器，壓板控制器再將信號(hào)傳輸給監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，信號(hào)能實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。這種狀態(tài)監(jiān)測(cè)必須滿足：所加裝設(shè)備為非接觸式，采用紅外傳感技術(shù)，可準(zhǔn)確，穩(wěn)定的檢測(cè)二次壓板狀態(tài)，同時(shí)滿足運(yùn)行人員的操作習(xí)慣，盡可能保持現(xiàn)場(chǎng)的原貌，易于實(shí)施和推廣。

3 壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案的確定

綜上所述，方案三：非接觸式壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)便于實(shí)施、性價(jià)比最高，并能夠推廣，其解決了現(xiàn)場(chǎng)提示、儲(chǔ)存、查詢、遠(yuǎn)方監(jiān)視、模擬預(yù)演以及記錄的功能要求，也為進(jìn)一步的信息數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

3.1 系統(tǒng)組成和功能介紹

系統(tǒng)主要由壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、壓板控制器、壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，其結(jié)構(gòu)圖如圖1。

監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)人機(jī)交換信息、信息管理、操作票生成、報(bào)表生成、告警管理等。

壓板控制器：負(fù)責(zé)壓板狀態(tài)的收集，以及操作指令的下發(fā)。

壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器：負(fù)責(zé)檢測(cè)壓板實(shí)時(shí)狀態(tài)，并在操作時(shí)進(jìn)行發(fā)光提示。

3.2 工作原理

首先利用監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)對(duì)要操作的二次壓板進(jìn)行模擬預(yù)演，正確無(wú)誤后，生成以測(cè)控屏為單位的二次壓板屏組的操作票。然后，操作票通過(guò)智能壓板控制器對(duì)操作票進(jìn)行校驗(yàn)和解析，確認(rèn)正確后，下傳操作命令至所對(duì)應(yīng)的壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器會(huì)進(jìn)行閃光提示操作員進(jìn)行操作。操作結(jié)束后，其結(jié)果將會(huì)上傳至監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。

在沒(méi)有二次壓板操作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)分級(jí)別進(jìn)行不間斷的狀態(tài)輪詢，并通過(guò)管理系統(tǒng)、壓板控制器以及壓板，實(shí)時(shí)顯示各智能壓板的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)會(huì)及時(shí)發(fā)出告警。

3.3 二次壓板的實(shí)現(xiàn)

壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器是在傳統(tǒng)壓板的基礎(chǔ)上增加智能模塊改造完成的。改造過(guò)程圖如圖2-圖8。

智能模塊：智能模塊是傳統(tǒng)壓板改造為智能壓板的關(guān)鍵部分。智能模塊具有壓板狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)、操作提示以及通過(guò)通信總線上傳壓板狀態(tài)等諸多功能。（見(jiàn)圖5、圖6、圖7、圖8）

3.4 操作機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

壓板控制器：壓板控制器是監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)與壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器之間的橋梁。本設(shè)備通過(guò)RS422總線和監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)連接，完成操作票接收和壓板控制器工作狀態(tài)及壓板工作狀態(tài)上傳功能；通過(guò)RS485總線和測(cè)控屏的壓板屏組連接，完成壓板操作或者告警指示命令的下發(fā)和壓板狀態(tài)的獲取功能。另外，壓板控制器還具有自身及其下的壓板工作狀態(tài)指示和向壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)器提供直流電源等功能。

3.5 監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

開(kāi)發(fā)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓板模擬預(yù)演操作、操作票生成、操作票下傳、壓板操作實(shí)時(shí)監(jiān)督、壓板運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督等功能。

該系統(tǒng)運(yùn)行于監(jiān)測(cè)管理主機(jī)上，通過(guò)與壓板控制器相連接，實(shí)時(shí)獲取壓板狀態(tài)，為模擬操作及操作票的生成提供可靠的狀態(tài)信息。

4 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況分析

將電力二次壓板智能化，使之能夠判斷狀態(tài)、位置，能準(zhǔn)確地將壓板狀態(tài)傳給壓板防誤主機(jī)，并能按照模擬操作進(jìn)行預(yù)演，能就地指示操作人員操作，提升了壓板操作的安全等級(jí)，達(dá)到了如下的功能：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓板狀態(tài)，并與LED燈提示一一對(duì)應(yīng)。

（2）如壓板投退不到位（如虛接現(xiàn)象），有聲光告警。

（3）與操作票配合，由壓板防誤系統(tǒng)開(kāi)出操作票，下發(fā)至智能壓板進(jìn)行操作。

（4）每次的操作、報(bào)警都能自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存，可以進(jìn)行歷史記錄查詢、制表、打印。

（5）無(wú)需停電施工，安裝簡(jiǎn)潔，效果美觀大方，易于拓展應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)向智能化電網(wǎng)發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)及自動(dòng)裝置應(yīng)用水平有了極大提高，但壓板誤投、退所引發(fā)的事故頻發(fā)，究其本質(zhì)在于管理措施不到位，保護(hù)裝置壓板管理無(wú)剛性執(zhí)行技術(shù)。本壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投運(yùn)后可進(jìn)一步提升防止電氣誤操作水平，能有效提高電力系統(tǒng)安全性，能有效保障電網(wǎng)安全。

同時(shí)伴隨著變電站現(xiàn)代化管理水平的提升，后期可以將變電站五防系統(tǒng)與其相結(jié)合，構(gòu)建起更大的防誤系統(tǒng)，為變電站的安全運(yùn)維帶來(lái)更堅(jiān)實(shí)的后盾。

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