基于磁感應(yīng)技術(shù)的變電站刀閘位置雙確認(rèn)方案研究

萬赟恒　趙靖暉　陶可鵬

摘要：隨著電網(wǎng)智能操作模式的推廣，變電站刀閘在實(shí)現(xiàn)調(diào)度遙控操作的同時(shí)，要求采用不同源的位置狀態(tài)雙確認(rèn)技術(shù)，從而確保無人在現(xiàn)場觀察的情況下刀閘狀態(tài)能夠被正確判斷，防止發(fā)生刀閘分合不到位的情況。目前，刀閘只有輔助開關(guān)接點(diǎn)作為其分合狀態(tài)的單源狀態(tài)判據(jù)，需要尋找其他不同源的狀態(tài)確認(rèn)技術(shù)進(jìn)行輔證。為解決上述問題，提出了基于磁感應(yīng)技術(shù)的變電站刀閘位置雙確認(rèn)方案。

關(guān)鍵詞：智能操作;不同源;雙確認(rèn)技術(shù);刀閘狀態(tài)

0 引言

隨著電網(wǎng)智能操作模式的推廣，變電站刀閘在滿足遠(yuǎn)方遙控操作需求的同時(shí)，要求至少有兩個(gè)非同樣原理或非同源指示發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，且所有這些指示均已同時(shí)發(fā)生，才能確認(rèn)刀閘已操作到位，從而確認(rèn)無人在現(xiàn)場觀察的情況下，刀閘狀態(tài)能被正確判斷，防止刀閘分合不到位的情況發(fā)生。目前刀閘已在機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)節(jié)點(diǎn)獲取分合閘位置的第一判據(jù)，但另一方法的第二判據(jù)并未設(shè)置，因此，急需一種與輔助節(jié)點(diǎn)非同樣原理或非同源指示的刀閘位置確認(rèn)方法，以滿足刀閘位置狀態(tài)雙判據(jù)確認(rèn)的遙控操作要求[1-3]。

1 目前研究現(xiàn)狀

目前刀閘位置狀態(tài)第二判據(jù)確認(rèn)的研究主要有現(xiàn)場圖像監(jiān)控識(shí)別、姿態(tài)傳感器等方案。圖像監(jiān)控識(shí)別現(xiàn)已在一些變電站進(jìn)行試用，但該方案需裝設(shè)較多攝像頭，存在成本高的問題，且戶外環(huán)境攝像頭拍攝圖像容易受環(huán)境影響，再加上故障率高，維護(hù)量大，因此并不適用于戶外刀閘。另有姿態(tài)傳感器方案，但是姿態(tài)傳感器電纜隨機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，易纏繞在機(jī)構(gòu)連桿上，存在數(shù)據(jù)漂移的現(xiàn)象，應(yīng)用效果不佳?？紤]到戶內(nèi)外運(yùn)行環(huán)境，敞開式、GIS設(shè)備隔離開關(guān)類型多樣，且刀閘分合閘到位后需信號(hào)自動(dòng)上傳，無須人工干預(yù)或人工二次判斷等因素，計(jì)劃使用磁感應(yīng)傳感器方案作為刀閘分合到位狀態(tài)判斷的另一種技術(shù)源。

2 雙確認(rèn)方案

本文采用的磁感應(yīng)傳感器包含永磁鐵與磁感應(yīng)器件，其中永磁鐵通過安裝附件固定在刀閘機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件上（水平式刀閘瓷瓶底座、垂直式刀閘豎直傳動(dòng)桿、GIS三相刀閘連桿拐臂、GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱分合閘指示球等）;磁感應(yīng)器件通過安裝附件固定在刀閘本體靜止部件上，至少包含兩個(gè)磁感應(yīng)器件，分別進(jìn)行分位、合位到位檢測。磁感應(yīng)器件安裝附件根據(jù)刀閘設(shè)備結(jié)構(gòu)可進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，將刀閘的狀態(tài)傳輸至調(diào)度信號(hào)后臺(tái)。

2.1 ? ?方案技術(shù)原理

（1）磁感應(yīng)原理：基于磁感應(yīng)器件對(duì)特定磁場的開關(guān)敏感特性，當(dāng)特定磁場以特定的方向接近（非接觸）磁感應(yīng)器件時(shí)，磁感應(yīng)器件就會(huì)感應(yīng)到此磁場的存在;當(dāng)特定磁場強(qiáng)度達(dá)到磁感應(yīng)器件的動(dòng)作值時(shí)，磁感應(yīng)器件實(shí)現(xiàn)由分到合的動(dòng)作，檢測動(dòng)作范圍要求精確到±2 mm。

（2）磁感應(yīng)傳感器工作原理：如圖1所示，磁感應(yīng)傳感器包含永磁鐵與磁感應(yīng)器件。其中永磁鐵通過安裝附件固定在刀閘機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件上（水平式刀閘瓷瓶底座、垂直式刀閘豎直傳動(dòng)桿、GIS三相刀閘連桿拐臂、GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱分合閘指示球等）;磁感應(yīng)器件通過安裝附件固定在刀閘本體靜止部件上，至少包含兩個(gè)磁感應(yīng)器件，分別進(jìn)行分位、合位到位檢測。磁感應(yīng)器件安裝附件根據(jù)刀閘設(shè)備的結(jié)構(gòu)可進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，以滿足不同刀閘的狀態(tài)檢測需求。

（3）采集與傳輸方案簡述：如圖2所示，刀閘狀態(tài)采集裝置主要包括磁感應(yīng)傳感器和接收裝置，磁感應(yīng)傳感器通過工業(yè)總線方式將刀閘分合位置信息傳輸至就地接收裝置，接收裝置經(jīng)過融合判別后，將刀閘狀態(tài)（分合到位、分合異常）以無源接點(diǎn)方式輸出至該間隔測控裝置（或智能終端），測控裝置（或智能終端）同時(shí)采集必要判據(jù)與輔助判據(jù)并進(jìn)行上送。

2.2 ? ?技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）非接觸式檢測：本設(shè)計(jì)方案磁感應(yīng)傳感器為非接觸式檢測，刀閘機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)部件上無電纜連接，杜絕了因電纜甩動(dòng)纏繞刀閘機(jī)構(gòu)的隱患。

（2）可靠性高：本設(shè)計(jì)方案為提高產(chǎn)品的可靠性，其所采用的磁感應(yīng)傳感器的故障率低于0.005%。

（3）檢測精度高：當(dāng)磁鋼附件做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢測精度為±2 mm（靜態(tài)）;當(dāng)磁鋼附件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢測精度為<0.5°（靜態(tài)）。

（4）抗干擾能力強(qiáng)：磁感應(yīng)傳感器吸合、釋放不受現(xiàn)場強(qiáng)放電、強(qiáng)磁場影響，抗干擾能力滿足現(xiàn)場應(yīng)用要求。

（5）適應(yīng)性強(qiáng)：磁感應(yīng)傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方式多樣，可適用于不同的刀閘機(jī)構(gòu)。

3 安裝方案

本方案是在110 kV ××變電站智能化圖像監(jiān)控識(shí)別功能基礎(chǔ)上的完善研究。在110 kV ××線線路側(cè)刀閘處安裝磁感應(yīng)傳感器采集刀閘狀態(tài)，狀態(tài)信號(hào)上傳至主控室線路測控屏的110 kV ××線測控裝置，給調(diào)度提供刀閘狀態(tài)二次確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度端程序化操作。

計(jì)劃實(shí)施的刀閘雙確認(rèn)工程如下：

（1）刀閘狀態(tài)采集使用磁感應(yīng)方式，如圖3所示，傳感器組件安裝于110 kV ××線線路側(cè)刀閘傳動(dòng)軸末端絕緣子下方金屬支架上，A、B、C三相各裝一組，共3組傳感器;如圖4所示，刀閘狀態(tài)接收裝置安裝于××線端子箱后門內(nèi)左側(cè)以及下方導(dǎo)軌上。

（2）刀閘狀態(tài)檢測傳感器組件與接收裝置之間走線采用帶鎧電纜，電纜由刀閘絕緣子下方沿刀閘支柱往下入電纜溝，經(jīng)電纜溝走線至端子箱，其中刀閘段電纜外露部分采用不銹鋼金屬包塑軟管保護(hù)，提高電纜防護(hù)性。

（3）刀閘狀態(tài)接收裝置處理前端刀閘位置信號(hào)后上送至主控室的線路測控屏。刀閘狀態(tài)接收裝置開出信號(hào)為4路，分別為合位、分位、異常、COM。

（4）刀閘狀態(tài)檢測傳感器與接收裝置連接采用4芯0.3 mm2阻燃屏蔽電纜;接收裝置與測控柜連接采用6芯1.5 mm2阻燃雙絞屏蔽電纜;接收裝置上傳信號(hào)為硬接點(diǎn)開出，采用110 V或220 V電壓。

4 結(jié)語

本文提供的變電站刀閘位置雙確認(rèn)方案，是在調(diào)度程序化操作過程中對(duì)刀閘狀態(tài)的多源判據(jù)采用“必要判據(jù)+雙判據(jù)輔助判據(jù)”來確認(rèn)結(jié)果，以滿足刀閘位置狀態(tài)雙確認(rèn)的要求，可電動(dòng)化、遙控化操作多源判據(jù)支撐質(zhì)量檢查功能，達(dá)到完全交由各類智能終端或系統(tǒng)執(zhí)行、現(xiàn)場操作完全無人干預(yù)的要求。

基于磁感應(yīng)技術(shù)的變電站刀閘位置雙確認(rèn)方案可確保無人在現(xiàn)場觀察的情況下，刀閘狀態(tài)能夠被正確判斷，防止出現(xiàn)刀閘分合不到位的情況，提高了設(shè)備運(yùn)維安全性和供電可靠性，值得在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)全面推廣。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 李鑫.適應(yīng)泛在物聯(lián)的變電站智能化改造方法研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2019.

收稿日期：2021-06-07

作者簡介：萬赟恒（1996—），男，廣東江門人，變電檢修高級(jí)工，主要從事110 kV及以上變電站一次電氣設(shè)備的檢修、維護(hù)工作。