智能壓板防誤操作系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

程海艷 蔣再新 崔海婷 張海利

（1.廣西電網(wǎng)公司欽州供電局，廣西 欽州535000；2.國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司，寧夏 銀川750011）

0 引言

保護壓板在變電站繼電保護和自動裝置回路中有重要作用，它在保護跳閘回路中為檢修的安全提供保障。當(dāng)運行方式發(fā)生變化時，保護壓板如果錯投退或誤投退，就會影響保護功能的實現(xiàn)，甚至引起保護拒動或誤動，導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生重大事故。因此，開發(fā)一套智能壓板防誤操作系統(tǒng)，從技術(shù)上實現(xiàn)保護壓板的狀態(tài)實時檢測、控制操作和警示操作等功能，是一項迫切而重要的工作。

1 變電站壓板應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，變電站繼電保護裝置和自動裝置出口壓板主要由人工投退并進行檢查，一人讀取壓板位置，一人對照壓板位置進行核對，由于操作人員責(zé)任心不同，而且變電站運行方式常有變化，保護壓板的位置和數(shù)量眾多，使得誤投退、漏投退和虛投退的現(xiàn)象比較普遍。

電力行業(yè)曾因誤投、漏投壓板導(dǎo)致多起事故，造成重大經(jīng)濟損失，例如2008年4月14日，廣西220kV某變電站值班員誤投壓板，造成2號主變比率差動動作，2號主變2002開關(guān)及110kV專旁190開關(guān)跳閘，導(dǎo)致2座110kV變電站全站失壓。事故造成電量損失0.14萬k W·h。因此，確保壓板投退的準(zhǔn)確操作在電力系統(tǒng)安全運行體系中至關(guān)重要。開發(fā)一套智能壓板防誤操作系統(tǒng)，可以在技術(shù)上實現(xiàn)檢測壓板投退狀態(tài)、警示錯誤投退，以減少各種錯誤投退壓板導(dǎo)致的損失。

2 變電站壓板智能化研究

2.1 設(shè)計構(gòu)想

智能壓板防誤操作系統(tǒng)旨在監(jiān)視變電站壓板投退狀態(tài)和防誤操作，對壓板的變位記錄可以進行歷史查詢和跟蹤，根據(jù)運行方式的變化可對壓板操作的邏輯規(guī)則進行判斷。

智能壓板防誤操作系統(tǒng)在設(shè)計上主要解決需以下幾個問題：（1）實現(xiàn)壓板投退狀態(tài)的自動監(jiān)視與記錄功能；（2）對壓板投入錯誤狀態(tài)發(fā)出告警提示；（3）實現(xiàn)壓板操作的防誤功能；（4）編輯壓板投退的邏輯規(guī)則，形成數(shù)據(jù)庫。

2.2 系統(tǒng)組成與功能實現(xiàn)

該智能壓板系統(tǒng)主要由主機管理系統(tǒng)、電腦鑰匙、智能壓板控制器、智能壓板組成，具體如下：（1）主機管理系統(tǒng)：生成操作票、實時查詢與核對壓板位置與投退狀態(tài)、生成報表、記錄歷史狀態(tài)與數(shù)據(jù)、發(fā)出告警指示等。（2）電腦鑰匙：傳遞操作命令和操作結(jié)果。（3）智能壓板控制器：接收電腦鑰匙傳遞的操作指令，傳遞給智能壓板；監(jiān)控其下所有智能壓板投退狀態(tài)，向上傳遞給主機管理系統(tǒng)；壓板投退發(fā)生異常時發(fā)出告警信號。（4）智能壓板：接收智能控制器傳遞的操作指令、控制壓板投退狀態(tài)指示燈、告警異常投退并向智能壓板控制器傳遞告警信號。

2.3 工作流程

（1）主機管理系統(tǒng)編輯壓板操作邏輯規(guī)則，以典型票的方式保存在數(shù)據(jù)庫中。（2）壓板操作前在主機管理系統(tǒng)上開票并進行模擬預(yù)演，成功后將操作票傳給電腦鑰匙。（3）電腦鑰匙將主機管理系統(tǒng)開出的操作票按順序傳遞給智能壓板控制器；操作完成后，通過傳輸適配器將操作結(jié)果傳遞給主機管理系統(tǒng)，由主機管理系統(tǒng)形成歷史記錄。（4）智能壓板控制器將電腦鑰匙傳遞的各操作指令按位置發(fā)送到其下各智能壓板。（5）智能壓板按操作指令控制壓板投退狀態(tài)指示燈變化，提示操作員進行操作，對沒有操作指令時發(fā)生的壓板操作發(fā)出告警并將告警上傳至智能壓板控制器。

2.4 系統(tǒng)功能與特色

（1）本系統(tǒng)在軟件開發(fā)方面需要實現(xiàn)對眾多壓板操作的開票、主機預(yù)演、壓板邏輯規(guī)則編輯等功能，依靠目前比較成熟的微機防誤系統(tǒng)可以進行研發(fā)，且投入較低。

（2）本系統(tǒng)的關(guān)鍵難點是壓板投退狀態(tài)的檢測，擬采用非電量檢測技術(shù)檢測與顯示壓板的投退狀態(tài)，與壓板二次接線無任何電氣聯(lián)系，可利用光電檢測技術(shù)加以實現(xiàn)：將壓板轉(zhuǎn)動桿換成透明的導(dǎo)光塑料桿，塑料桿尾部涂有遮光涂層，當(dāng)壓板投退狀態(tài)發(fā)生改變時，遮光涂層的位置隨之變化。壓板拉手也采用透光材料，這樣智能檢測部件指示燈能通過可導(dǎo)光的轉(zhuǎn)動桿將光源導(dǎo)到拉手上。本研究采用的非電量檢測技術(shù)原理如圖1所示。

該技術(shù)的關(guān)鍵點如下：1）通過壓板位置檢測器件1和壓板位置檢測器件2來完成對壓板投退狀態(tài)的檢測。2）導(dǎo)光柱與壓板本體可轉(zhuǎn)動部分固定在一起，其表面一半透明，另一半不透明；導(dǎo)光柱一方面將CPU板狀態(tài)指示燈發(fā)的光導(dǎo)到壓板表面，另一方面配合壓板位置檢測器完成對壓板投退狀態(tài)的檢測。3）壓板智能檢測部分與壓板本體無任何電氣連接關(guān)系。

（3）本系統(tǒng)通過多層次控制來克服傳統(tǒng)人工檢測壓板產(chǎn)生的錯誤投退的弊端。首先，主機管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中已編儲的大量操作票和模擬預(yù)演功能從根本上保證了壓板投退操作指令的正確性。其次，智能壓板對沒有操作指令產(chǎn)生的壓板投退狀態(tài)改變發(fā)出告警并能逐級上傳給主機管理系統(tǒng)。最后，壓板操作票可融入一次設(shè)備操作票中，形成從一次設(shè)備到二次設(shè)備的整體防誤。

（4）變電站壓板數(shù)量龐大，一個220kV或500kV變電站內(nèi)的壓板數(shù)在1 000個以上，利用智能系統(tǒng)可以降低人工檢測與維護壓板的工作量并提高準(zhǔn)確性。即由中繼器采集所有壓板信息后通過網(wǎng)線打包上傳。一個中繼器可以拖帶81個智能壓板，再由中繼器通過RS485總線與主機電腦相連接，而一條RS485總線可以連接127個中繼器，這樣該智能系統(tǒng)可以滿足各電壓等級變電站對所有應(yīng)用壓板的監(jiān)測與信息采集需求。

（5）系統(tǒng)特色：首先，主機管理系統(tǒng)在編制軟件時著重注意幾個邏輯功能的正確性，即當(dāng)壓板處于檢修狀態(tài)時，操作壓板將不會產(chǎn)生任何告警；若沒有在防誤主機上進行開票而操作壓板，即壓板變位是由非法操作引起的，則啟動告警，提醒運行人員注意；系統(tǒng)既可以獨立運行，也可以形成一次設(shè)備到二次設(shè)備的整體防誤。其次，智能壓板在設(shè)計上要有明顯可視的斷開點，可以提供手動檢測接口；結(jié)構(gòu)簡單小巧，能與傳統(tǒng)壓板結(jié)合；對外有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，能與智能壓板控制器相連接。最后，LED燈前后臺一一對應(yīng)，不同顏色醒目易辨。

圖1 非電量檢測技術(shù)原理

3 結(jié)語

智能壓板防誤操作系統(tǒng)通過主機管理系統(tǒng)、電腦鑰匙、智能壓板控制器與智能壓板等功能的實現(xiàn)，可以將正確的操作指令傳遞給各智能壓板，在線監(jiān)視與記錄壓板投退狀態(tài)的變更，對無操作票指令的投退變化發(fā)出告警，從整體上對數(shù)百甚至上千個壓板進行準(zhǔn)確定位與監(jiān)測，彌補了人工操作的不可控性，保障了繼電保護的安全與可靠，必將有效提高全電網(wǎng)的安全水平和供電可靠性。

［1］牛志剛，賈騰飛，徐慶錄，等.智能壓板系統(tǒng)在齊齊哈爾馮屯500kV變電站中的應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2010（23）

［2］路立仁，龍軍.壓板投退操作研究［J］.機電信息，2012（12）

［3］汪洪明，楊妮娜.二次壓板操作的安全措施與防范探討［J］.繼電器，2007（2）