閘刀遠方操作位置檢查方案探析

朱義賢， 呂學增， 羅俊驍， 王 盛， 王麗萍

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司調控中心， 安徽 合肥 230022)

0 引言

隨著“大運行”體系建設的不斷深化，電網(wǎng)一、二次設備技術的不斷發(fā)展和自動化水平的不斷進步，以及變電站綜合自動化系統(tǒng)改造和調控中心主站系統(tǒng)的不斷升級優(yōu)化，調控主站已基本具備遠方遙控操作變電站內(nèi)各類設備的技術條件。目前500 kV變電站內(nèi)開關已基本實現(xiàn)常態(tài)化的遠方遙控操作，國網(wǎng)公司正在逐步推進閘刀的監(jiān)控端遠方遙控操作。

1 閘刀遠方操作現(xiàn)狀

目前500 kV變電站閘刀操作后一般由操作人員直接赴現(xiàn)場檢查設備狀態(tài)，以確認閘刀是否操作到位。大運行后，500 kV變電站閘刀的位置信息采用單位置遙信的方式將分合信號上傳到調控中心，實現(xiàn)閘刀的位置監(jiān)視[1]。《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》(簡稱《安規(guī)》)規(guī)定：電氣設備操作后的位置檢查應以設備各相實際位置為準，無法看到實際位置時，應通過間接方法，如設備機械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙測、遙信等信號的變化來判斷。判斷時，至少應有兩個非同樣原理或非同源的指示發(fā)生對應變化，且所有這些確定的指示均已同時發(fā)生對應變化，方可確認該設備已操作到位。這里“間接檢查”的重點就是兩個非同樣原理或非同源的判斷標準。但當前運行模式下，調控中心僅有“遙信信息”這一種判斷方式，不符合間接檢查的“雙確認”要求，需要進行相應的技術改造，以實現(xiàn)閘刀遠方操作的位置“雙確認”檢查。

2 “雙確認”檢查方案

為滿足閘刀遠方操作后的位置“雙確認”檢查，需要在現(xiàn)有的“遙信位置”判斷的基礎上，再增加一種非同源的判斷依據(jù)，才能實現(xiàn)調控端操作后位置的遠方間接檢查。通過學習各省市公司的實踐經(jīng)驗，結合當前變電站運行情況，提出了以下四種技術方案。

2.1 雙位置遙信判斷

雙位置遙信需要采集閘刀的常開和常閉兩個輔助接點位置。當常開點值=1且常閉點值=0，則認為設備在合位；當常開點值=0，且常閉點值=1，認為設備在分位；當兩個位置值都為1，或者兩個值都為0，則認為設備位置不能確定[2]。詳細邏輯判斷依據(jù)見表1。

表1 雙位置遙信判斷標準

為實現(xiàn)閘刀以雙位置遙信為判斷依據(jù)的功能，需要對閘刀位置信號回路進行改造，實現(xiàn)閘刀的合位、分位雙位置以及分相位置信號的采集。將“三相分位串聯(lián)”、“三相合位串聯(lián)”和“分相雙位置”的信號上傳至調控自動化系統(tǒng)。對閘刀位置進行交叉驗證，采用合位或分位雙接點位置上送測控裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，能有效遠程判斷設備實際位置，不會造成誤判，滿足閘刀遠方遙控操作后位置檢查“雙確認”的要求。

2.2 視頻圖形聯(lián)動輔助判斷

采用視頻圖像聯(lián)動閘刀位置進行輔助位置判斷，通過遠方調取視頻監(jiān)控畫面監(jiān)視替代常規(guī)閘刀操作中的現(xiàn)場位置檢查。在調控中心D5000操作系統(tǒng)中進行閘刀遠方遙控操作，視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺自動選擇相應遙控設備，經(jīng)過系統(tǒng)自動定位、放大后，調取相應設備的視頻監(jiān)控畫面，如圖1所示。

圖1 視頻圖像聯(lián)動畫面

2.3 壓力傳感器輔助判斷

為提升閘刀分合閘位置的準確性，可在閘刀觸頭位置安裝壓力傳感器測量分、合閘時的壓力，以壓力值反映分合閘狀態(tài)(如圖2所示)。采用壓力傳感器來檢測隔離開關分合閘狀態(tài)是一種直接檢測方法，較大地提升了分合閘狀態(tài)檢測的準確性和可靠性。應用閘刀壓力傳感器，實時無線采集觸頭夾緊力，自動判別分合閘狀態(tài)，解決了非同源位置信號“雙確認”的難題。

圖2 壓力傳感器安裝示意圖

2.4 激光感應監(jiān)測輔助判斷

采用由激光感測元件組成的智能組件實現(xiàn)對閘刀狀態(tài)的信息采集。具體實現(xiàn)方法由圖3所示，針對閘刀的動觸頭位置進行監(jiān)測。將激光反射鏡固定安裝在隔離開關的動觸頭上，激光發(fā)射感應器固定安裝在動觸頭下方的地面或支架上。針對三相的動觸頭處于閉合位置和全分開位置，共設置12對激光發(fā)射感應器和激光反射鏡[3]。

圖3 激光感應器安裝示意圖

當動觸頭處于閉合位置時，用于檢測閉合狀態(tài)的激光發(fā)射感應器發(fā)出的光束正好能經(jīng)過動觸頭的反射鏡反射后到達對應的閉合位置感應器；當動觸頭轉動離開閉合位置時，用于檢測閉合位的激光反射鏡隨著閘刀臂轉動而改變位置，無法再將激光線束反射回其激光感應器上。當動觸頭處于全分開位置時，采用同樣原理進行監(jiān)測。

3 四種方案可行性比較分析

方案(1)雙位置遙信判斷：為實現(xiàn)閘刀以雙位置遙信為判斷依據(jù)的功能，需要對閘刀位置信號回路進行改造，雙位置遙信采集信息量比單位置遙信多了一倍，利用兩個狀態(tài)的組合表示遙信狀態(tài)，具備遙信接點狀態(tài)監(jiān)視的功能，但是信息的采集、處理比較復雜，閘刀二次回路需要進行改造，大量的改造和調試工作將導致較大的安全風險，難以全面推廣。

方案(2)視頻圖形聯(lián)動輔助判斷：為了提高視頻圖像輔助判斷閘刀位置的準確性和全面性，需要站內(nèi)布置足夠多的高清視頻攝像機，確保每一組閘刀的每一相均有一臺攝像機可以拍到清晰的畫面。同時需要在主站建立獨立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將攝像機編號、相應預置位信息與對應閘刀的關聯(lián)信息完整地輸入系統(tǒng)中，工程量較大，準確性要求較高。由于攝像機安裝維護不需要電網(wǎng)停電配合，不影響電網(wǎng)的正常運行。

目前安徽省內(nèi)1 000 kV變電站及部分500 kV變電站配備了智能巡檢機器人，具備視頻圖像監(jiān)控、紅外成像測溫、設備智能識別、分合標識自動判別等功能，可以配合進行閘刀遠方操作后的位置檢查。

方案(3)壓力傳感器輔助判斷：壓力傳感器為整體封裝，安裝調試工作量小，設計時充分考慮防水、防塵、防振動、耐高溫、耐低溫等性能，適應戶外長期運行。但由于傳感器直接安裝于一次設備上，長期運行在高壓環(huán)境中，難以保證運行的可靠性，后期傳感器維修需要電網(wǎng)停電配合處理，影響電網(wǎng)運行的可靠性；同時閘刀的每一相均需要安裝壓力傳感器，改造工程量較大，成本較高，難以全面推廣。

方案(4)激光感應監(jiān)測輔助判斷：運用激光感應技術對閘刀位置檢測，可以精準監(jiān)測動觸頭是否處于閉合或分開位置，等同于值班人員在現(xiàn)場實際觀測的效果。但激光反射鏡長期工作在高壓環(huán)境中，影響其使用壽命；對三相位置分合的監(jiān)測，每一組閘刀需要安裝12對激光發(fā)射感應器和激光反射鏡，經(jīng)濟成本較高。

通過上述比較可以發(fā)現(xiàn)：方案(1)通過雙位置遙信判斷，技術比較可靠，但需要改造和調試的工程量較大，很難進行全面推廣；方案(3)和方案(4)都可以準確地判斷閘刀操作后的實際位置，尤其是合閘后位置。但兩個方案的改造工程量較大，經(jīng)濟成本較高，很難進行全面推廣；方案(2)視頻圖形聯(lián)動輔助判斷的方式，能夠滿足閘刀遠方操作后位置確認的要求，具體施工過程不會影響電網(wǎng)的正常運行，而且可以與當前部分500 kV變電站智能巡檢機器人進行作業(yè)配合，具有較好的技術經(jīng)濟性和操作可行性。

4 小結

隨著技術的進一步發(fā)展和變電站遠方操作要求的逐步提高，調控中心集中遠方遙控操作的覆蓋面要求越來越廣，開關及閘刀的遠方遙控操作逐漸趨向常態(tài)化，對設備遠方操作后的位置檢查要求更加嚴格。采取有效的技術手段，對設備遠方操作后的位置檢查進行輔助判斷，在提出的四種方案中，視頻圖形聯(lián)動輔助判斷具有更好的技術經(jīng)濟性和操作可行性，滿足設備操作后間接檢查的“雙確認”原則，保障遠方遙控操作的準確性和安全性。