變電站壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

徐浩++周剛++湯曉石++張捷++朱晶亮

摘 要：目前，對(duì)變電站內(nèi)的二次壓板還沒有有效的防誤操作管理，無法實(shí)時(shí)在線監(jiān)視壓板狀態(tài)，而且壓板管理方式也較為落后。針對(duì)傳統(tǒng)變電站壓板管理和應(yīng)用過程中存在的問題，簡(jiǎn)要敘述了變電站壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)的工作原理，闡述了其在變電站內(nèi)的具體應(yīng)用情況，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的操作流程。將系統(tǒng)應(yīng)用于變電站內(nèi)，不僅能實(shí)時(shí)在線監(jiān)視壓板狀態(tài)，不斷完善變電站防誤管理系統(tǒng)，還能避免人為操作失誤給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的重大安全隱患，降低變電站的管理成本，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：保護(hù)壓板；狀態(tài)監(jiān)視；微機(jī)防誤；管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.109

電力系統(tǒng)保護(hù)壓板又叫保護(hù)連片，它是保護(hù)裝置聯(lián)系外部接線的橋梁和紐帶。一般情況下，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式改變或者設(shè)備要檢修時(shí)，都是利用投退保護(hù)裝置外置壓板改變保護(hù)裝置的運(yùn)行方式，用它直接代替保護(hù)裝置，以保證繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和變電站自動(dòng)化水平的提高，一次設(shè)備、二次設(shè)備的智能化程度越來越高，防誤閉鎖功能也逐漸完善。但是，壓板作為繼電保護(hù)跳閘的最后一道屏障，依然采用基于機(jī)械的電氣聯(lián)接技術(shù)，信息化和智能化水平比較低，防誤操作中也存在很多安全隱患，比如誤投退或漏投退。這些都會(huì)直接影響繼電保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，導(dǎo)致電力設(shè)備被燒毀或引發(fā)大范圍停電事故，進(jìn)而影響電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)不僅能檢測(cè)壓板的投退狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓板運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，還能在壓板運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)及時(shí)告警，并與微機(jī)防誤閉鎖裝置相結(jié)合，有效解決二次壓板操作只能提示性防誤操作的問題，進(jìn)而提高繼電保護(hù)運(yùn)行管理的自動(dòng)化程度，保證繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的準(zhǔn)確性。

1 傳統(tǒng)變電站壓板管理中存在的問題

傳統(tǒng)變電站壓板管理主要存在以下幾方面的問題。

1.1 無法在線監(jiān)視壓板狀態(tài)

由于壓板數(shù)量多、種類多，僅依靠人工方式難以驗(yàn)證、保證壓板投退的準(zhǔn)確度，而且安全隱患潛伏時(shí)間較長(zhǎng)，往往是在事故發(fā)生后才能被發(fā)現(xiàn)。

1.2 壓板管理方式落后

目前，壓板管理主要依靠人工實(shí)現(xiàn)，它是按照各屏柜壓板的布置情況制訂壓板投退表，并附加相關(guān)的操作說明。壓板操作是按投退表進(jìn)行的，而誤投誤退的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，特別是軟硬壓板的相互邏輯關(guān)系方面。

1.3 防誤閉鎖功能有待提高

變電站防誤系統(tǒng)主要是針對(duì)一次設(shè)備的，利用它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一次設(shè)備操作的閉鎖邏輯校驗(yàn)和設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖。但是，它對(duì)二次設(shè)備的操作只能起到提示的作用，一次設(shè)備、二次設(shè)備操作邏輯判斷關(guān)聯(lián)還是比較弱。

2 基本工作原理

變電站壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)主要由微機(jī)防誤閉鎖裝置、壓板控制器、壓板狀態(tài)采集器和壓板狀態(tài)傳感器等組成的。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

壓板狀態(tài)傳感器安裝在壓板本體上，它主要是采用非接觸磁感應(yīng)原理檢測(cè)壓板的狀態(tài)。在投退壓板時(shí)，可以將壓板的變位信息轉(zhuǎn)換為開關(guān)量輸出，由壓板狀態(tài)采集器收集狀態(tài)信息，狀態(tài)信息通過RS-485上傳給壓板控制器，壓板控制器通過以太網(wǎng)將一路狀態(tài)信息上傳到監(jiān)控主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓板狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外一路狀態(tài)信息則上傳給壓板防誤操作系統(tǒng)。防誤操作系統(tǒng)可以進(jìn)行開票、模擬等預(yù)演，將指令下達(dá)給壓板控制器，經(jīng)壓板狀態(tài)采集器點(diǎn)亮相應(yīng)壓板狀態(tài)傳感器的指示燈，提示操作人員需要操作的壓板，從而實(shí)現(xiàn)防止壓板誤投退的功能。

3 應(yīng)用方案

壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)主要是運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站壓板狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和防誤操作管理。在安裝系統(tǒng)的過程中，無需停電，也無需改動(dòng)壓板接線和壓板狀態(tài)，整個(gè)過程安全、可靠。

壓板狀態(tài)傳感器分為安裝基座、感應(yīng)模塊和遮線槽三部分。按照現(xiàn)場(chǎng)壓板的種類，壓板狀態(tài)傳感器又可分為線簧式壓板狀態(tài)傳感器和連片式壓板狀態(tài)傳感器，如圖2、圖3所示。目前，線簧式壓板狀態(tài)傳感器只有一個(gè)型號(hào)，而生產(chǎn)連片式壓板狀態(tài)傳感器的廠家比較多，型號(hào)也比較多。在具體應(yīng)用中，要根據(jù)具體情況選擇不同型號(hào)的壓板狀態(tài)傳感器。壓板狀態(tài)傳感器的單個(gè)模塊化設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)壓板要一一對(duì)應(yīng)，它要安裝在壓板本體的一側(cè)。在安裝時(shí)，可采用雙面膠貼裝與卡扣相結(jié)合的方式。

壓板狀態(tài)采集器采用的是帶電腦鑰匙接口的一體式設(shè)計(jì)，通過它能實(shí)現(xiàn)壓板防誤閉鎖操作。在具體應(yīng)用過程中，要在每一面保護(hù)屏上安裝一臺(tái)壓板狀態(tài)采集器，以采集整面屏的壓板狀態(tài)。安裝壓板狀態(tài)采集器時(shí)，主要采用的是貼裝的方式。其中，安裝基座貼裝于屏體表面，壓板狀態(tài)采集器本體通過卡扣扣裝在安裝基座上。

壓板裝置電源的作用是為每一面屏上的壓板狀態(tài)采集器提供24 V電源。它主要采用的是導(dǎo)軌式安裝設(shè)計(jì)，可安裝在屏后。一臺(tái)壓板裝置電源可以滿足不超過12個(gè)壓板狀態(tài)采集器的電源供給要求。

壓板控制器是采用標(biāo)準(zhǔn)的1U 機(jī)箱規(guī)格設(shè)計(jì)的，它是通過RS-485總線與站內(nèi)所有壓板狀態(tài)采集器相連。壓板控制器帶有3路RS-485接口，每一路485接口可以滿足20面保護(hù)屏上安裝的壓板狀態(tài)采集器的使用需求，總共可以帶60面保護(hù)屏。壓板控制器執(zhí)行的是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，它能作為一個(gè)間隔層設(shè)備接入綜自系統(tǒng)中，從而全面監(jiān)視軟壓板和硬壓板的工作情況?，F(xiàn)場(chǎng)安裝要選定某一面有空面板的保護(hù)屏安裝，如果要使用多個(gè)壓板控制器，則可采用集中安裝的方式。

4 操作流程

當(dāng)執(zhí)行倒閘操作時(shí)，可在防誤主機(jī)上模擬操作票。操作票中主要包括常規(guī)操作內(nèi)容和相應(yīng)的二次壓板操作內(nèi)容。在具體操作中，要將操作票傳輸?shù)诫娔X鑰匙上，在完成一次設(shè)備的操作后，可攜帶電腦鑰匙來到需操作二次壓板的保護(hù)屏前。這時(shí)，將電腦鑰匙插入壓板狀態(tài)采集器中，需要操作的壓板指示燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，即可按照指示燈操作正確的壓板。如果無操作票進(jìn)行壓板的投退或操作錯(cuò)誤的壓板，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警告。待所有操作完畢后，可將電腦鑰匙信息回傳，以改變系統(tǒng)中記憶的設(shè)備狀態(tài)。如果壓板位置狀態(tài)與狀態(tài)傳感器上傳的壓板狀態(tài)不一致，將會(huì)發(fā)出告警信號(hào)。壓板的操作流程如圖4所示。

5 系統(tǒng)功能

5.1 綜合管理功能

壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)既可以應(yīng)用于單站模式，也可以應(yīng)用于多站模式。利用它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)壓板的綜合管理。壓板綜合管理功能主要包括壓板統(tǒng)計(jì)、查詢、分類和投退歷史記錄等。

5.2 狀態(tài)監(jiān)視功能

通過站端或集控站、運(yùn)維所、調(diào)控中心的防誤系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視全站或多站的壓板狀態(tài)。

5.3 防誤操作指示

在操作壓板時(shí)，由壓板管理主機(jī)開操作票，并將操作票傳輸給電腦鑰匙，電腦鑰匙通過裝置鑰匙接口傳輸操作票序列。這時(shí)，需要操作的壓板就會(huì)被點(diǎn)亮，提示操作人員執(zhí)行相關(guān)操作。

5.4 異常變位報(bào)警提示

在防誤模式下，如果沒有開操作票操作壓板或者操作錯(cuò)誤的壓板時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)以聲光的形式發(fā)出報(bào)警提示。

5.5 自動(dòng)核對(duì)狀態(tài)

根據(jù)一次系統(tǒng)的運(yùn)行方式制訂相應(yīng)的壓板典型運(yùn)行圖，自動(dòng)判斷該運(yùn)行方式下的壓板狀態(tài)是否正確。如果壓板狀態(tài)錯(cuò)誤，則會(huì)提示報(bào)警。

圖4 壓板操作流程

6 結(jié)束語(yǔ)

壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)的應(yīng)用成功解決了二次壓板狀態(tài)無法實(shí)時(shí)監(jiān)視的問題，而利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)將壓板位置狀態(tài)上送到監(jiān)控后臺(tái)，能夠節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力，有效降低變電站的管理成本。將該系統(tǒng)與微機(jī)防誤閉鎖裝置相結(jié)合，將二次壓板操作納入五防管理中，能有效解決二次壓板操作無防誤管理措施的問題，避免因人為操作失誤給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的重大安全隱患，從而進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。應(yīng)用壓板狀態(tài)監(jiān)視及防誤管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壓板操作、運(yùn)行、日常管理各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制，完善變電站防誤管理系統(tǒng)，提高變電站的運(yùn)維管理水平，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]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，2007，35（2）：76-78.

[2]吳小勇，劉春艷.繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置壓板回路遠(yuǎn)方控制技術(shù)與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32（15）：100-103.

〔編輯：白潔〕