基于工業(yè)傳感器的刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)分析及優(yōu)化

鄧志雄

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

隨著調(diào)控一體化操作模式的普及，遠(yuǎn)方遙控刀閘是否分合到位成為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。為解決調(diào)控一體化目標(biāo)模式下刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)在原有刀閘機(jī)構(gòu)位置節(jié)點(diǎn)信號基礎(chǔ)上，通過刀閘位置遠(yuǎn)方輔助識別技術(shù)新增第二輔助判據(jù)，但因刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)還在起步應(yīng)用階段，現(xiàn)場安裝施工方案還存在諸多問題，須從運(yùn)行專業(yè)角度出發(fā)不斷優(yōu)化方案。以及隨著調(diào)控一體化衍生出遠(yuǎn)方操作的風(fēng)險，運(yùn)行人員將面對新的挑戰(zhàn)。

1 研究現(xiàn)狀分析

為了實(shí)現(xiàn)對刀閘分合狀態(tài)的自動檢測，刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)指用2個或2個以上的狀態(tài)判據(jù)同時發(fā)生對應(yīng)變化來確認(rèn)刀閘已分閘或合閘到位，一般分為刀閘分合閘位置主要判據(jù)和輔助判據(jù)。通過增加工業(yè)傳感器（含金屬接近傳感器、微動開關(guān)、姿態(tài)傳感器等），采集傳感器輸出的電氣信號，經(jīng)內(nèi)部邏輯處理后，轉(zhuǎn)化為用于指示刀閘分合閘狀態(tài)的硬接點(diǎn)信號作為刀閘分合閘位置雙確認(rèn)判據(jù)[1-2]。

本文通過對刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)應(yīng)用情況的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)能采用方法有多種，且不同設(shè)備、不同現(xiàn)場環(huán)境可采用的方法也不相同，表1給出了主流各類工業(yè)傳感器優(yōu)缺點(diǎn)分析。當(dāng)變電站刀閘逐步應(yīng)用第二判據(jù)以后，對運(yùn)行人員及工作模式帶來新的變化和挑戰(zhàn)。

表1 各類傳感器優(yōu)缺點(diǎn)分析

2 刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)案例問題分析及優(yōu)化方案

2.1 安裝調(diào)試階段

運(yùn)行人員在驗(yàn)收某站220 kV刀閘位置傳感器安裝，進(jìn)行刀閘第二判據(jù)實(shí)操對位調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)傳感器變位受阻，刀閘、地刀部件誤碰傳感器或其附件，使其不能正確變位甚至受損的問題，如圖1所示。

圖1 刀閘位置傳感器變位受阻

優(yōu)化方案如下。

保持傳感器安裝底座平面與刀閘的旋轉(zhuǎn)平面的一致性，且固定必須可靠，防止因振動移位。在強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場、強(qiáng)振動的工況下，傳感器為保證精確檢測刀閘角度及防止其他金屬對電磁感應(yīng)原理傳感器造成影響，應(yīng)選擇正確的安裝方式及位置。

安裝傳感器時，必須考慮好刀閘、地刀相關(guān)部件的運(yùn)動軌跡，避免傳感器與其發(fā)生接觸，難以判斷時，可以結(jié)合工作采用手搖刀閘、地刀慢合、慢分進(jìn)行觀察判斷。

金屬感應(yīng)片到傳感器的距離影響傳感器的動作，因此在安裝前應(yīng)計算好距離，制作滿足要求的固定扣，同時金屬感應(yīng)片的安裝不能影響刀閘的轉(zhuǎn)動部分。

傳感器的固定扣應(yīng)采用硬度高、不宜變形的材料制作，防止固定扣變形導(dǎo)致傳感器移位，影響判別精度。

運(yùn)行人員在驗(yàn)收某站220 kV加裝刀閘位置雙確認(rèn)裝置時，發(fā)現(xiàn)傳感器安裝在刀閘主傳動桿上，而非經(jīng)副連桿傳動的刀閘末端相。傳感器的電纜在刀閘底座等位置布置走線時，未明確具體固定要求，出現(xiàn)電纜晃動、下垂過多等問題，如圖2所示。

圖2 電纜晃動、下垂

優(yōu)化方案如下。

傳感器安裝在刀閘連桿上時，結(jié)合刀閘結(jié)構(gòu)，傳感器應(yīng)牢固安裝于刀閘相應(yīng)旋轉(zhuǎn)部件上，優(yōu)先安裝在刀閘傳動機(jī)構(gòu)末級。安裝位置應(yīng)能準(zhǔn)確檢測到刀閘的分合閘位置變化，可靠、有效地判斷刀閘本體所處的分合閘位置狀態(tài)，包括分閘到位、合閘到位、分閘異常或合閘異常。

要求設(shè)計及廠家明確固定電纜用輔助材料和要求，如圖3所示，如U型夾、不銹鋼抱箍、不銹鋼扎帶、不銹鋼螺絲、固定間距等。

圖3 固定電纜的U型夾

運(yùn)行人員在驗(yàn)收某新站220 kV垂直伸縮式刀閘加裝刀閘位置雙確認(rèn)裝置時，發(fā)現(xiàn)刀閘動靜觸頭發(fā)生偏離，未完全對準(zhǔn)，但刀閘傳動機(jī)構(gòu)和連桿已達(dá)到行程，如圖4所示。若無人在現(xiàn)場檢查確認(rèn)，調(diào)度則因一鍵順控操作執(zhí)行下一步操作甚至合開關(guān)。

圖4 垂直伸縮式刀閘觸頭偏移

優(yōu)化方案如下。

刀閘傳動機(jī)構(gòu)和連桿到位，但觸頭不到位情況的刀閘，因較難檢測這種異常，因此建議此類刀閘不納入一鍵順控操作。如果必須納入，建議操作時增加由人員現(xiàn)場檢查或通過攝像頭、無人機(jī)遠(yuǎn)程查看進(jìn)行確認(rèn)[3]。

采用視頻圖像識別技術(shù)路線，通過視頻及智能分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)刀閘位置的輔助判斷。

2.2 設(shè)備運(yùn)維階段

運(yùn)行人員在巡視檢查某站500 kV刀閘第二判據(jù)遙信信息時，發(fā)現(xiàn)圖紙信號錯誤，如圖5所示，刀閘第二判據(jù)測控遙信開入的分位、合位信號與刀閘位置識別裝置的輸出信號取反。現(xiàn)場二次標(biāo)簽混亂，廠家裝置處的硬接點(diǎn)排序是“分、合、異常”，而接入測控的順序則是“合、分、異?！?。因無前期設(shè)備標(biāo)識可參考，施工單位對新增的二次標(biāo)簽命名無所適從，驗(yàn)收時出現(xiàn)混亂的標(biāo)識命名，同時若未關(guān)注傳感器的固定、指示標(biāo)識，將對后續(xù)維護(hù)工作造成不便。

圖5 圖紙刀閘分合位遙信錯誤

優(yōu)化方案如下。

廠家在白圖上注明分位、合位信號的端子排序，設(shè)計根據(jù)廠家注明的信號端子排序正確設(shè)計開入到測控的信號命名，防止后臺、調(diào)度的位置信號與現(xiàn)場實(shí)際取反，避免不必要的改圖、改接線、反復(fù)修改后臺及遠(yuǎn)動信號、調(diào)度信號等工作；

重點(diǎn)關(guān)注傳感器及其定位等標(biāo)識，提前與施工單位進(jìn)行命名、標(biāo)識溝通。建議對傳感器固定位置、指示位置等增加標(biāo)記，如圖6所示，以便觀察傳感器有無移位、幫助傳感器維護(hù)后的準(zhǔn)確定位而無須再次動刀閘調(diào)試。

圖6 傳感器固定位置標(biāo)記

對于不確定投運(yùn)日期或投運(yùn)日期較久的備用間隔，建議先不安裝第二判據(jù)的傳感器。因?yàn)閭鞲衅靼惭b方便快速，且電子產(chǎn)品更新迭代較快，可以投產(chǎn)前再進(jìn)行安裝。

3 刀閘位置雙確認(rèn)技術(shù)下操作風(fēng)險及管控

3.1 刀閘實(shí)際操作不到位

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，敞開式刀閘不能分合閘到位的故障概率相對較高，在這種狀態(tài)下同時刀閘雙位置功能同時失效，刀閘操作不到位，給運(yùn)行設(shè)備留下嚴(yán)重安全隱患。在極端情況下，如果刀閘處于半合位狀態(tài)時合上開關(guān)，則刀閘動靜觸頭放電，導(dǎo)致刀閘燒損或故障跳閘，擴(kuò)大事故范圍。

預(yù)控措施如下。

提升設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。做好設(shè)備維護(hù)，運(yùn)行維護(hù)中發(fā)現(xiàn)影響刀閘操作的缺陷，生產(chǎn)系統(tǒng)中填報后，同步輸出至調(diào)度端，由調(diào)度員掛牌提示，缺陷未消除前避免操作此刀閘。

遠(yuǎn)程巡視敞開式變電站。調(diào)度遠(yuǎn)方操作后，可采用無人機(jī)、攝像頭遠(yuǎn)程巡視，確認(rèn)操作到位，室內(nèi)變電站可采用攝像頭遠(yuǎn)程巡視，確認(rèn)操作到位。

傳感器安裝完畢后必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，對刀閘在各種狀態(tài)下均驗(yàn)證可靠性，經(jīng)過試用期合格后才能正式投入使用。

3.2 防誤操技防手段轉(zhuǎn)換

傳統(tǒng)運(yùn)行人員就地操作，采用技防手段“五防系統(tǒng) + 電氣聯(lián)鎖”。調(diào)度遠(yuǎn)方操作后技防手段轉(zhuǎn)為“間隔五防 + 電氣聯(lián)鎖”，而部分老舊站點(diǎn)測控間隔五防不完善。

預(yù)控措施如下。

完善變電站測控間隔五防邏輯。

嚴(yán)格驗(yàn)收設(shè)備“間隔‘五防’ + 電氣‘五防’”，正反邏輯反復(fù)效驗(yàn)多次，保證“五防”正確性。

新增二次設(shè)備遠(yuǎn)方遙控防誤閉鎖系統(tǒng)，使程序化操作應(yīng)用具備對二次設(shè)備的防誤閉鎖與狀態(tài)校驗(yàn)等功能。

3.3 刀閘操作異常的應(yīng)急處置

調(diào)度員在進(jìn)行設(shè)備遙控操作時，存在遙控失敗、操作失敗等異常情況風(fēng)險。調(diào)度遠(yuǎn)方操作時刀閘未操作到位時突發(fā)故障，現(xiàn)場刀閘拉弧。

預(yù)控措施如下。

制定刀閘遙控操作不到位異常應(yīng)急處置方案，并做好宣貫、演練。

刀閘遙控操作異常時調(diào)度員應(yīng)立即停止遙控操作，并加強(qiáng)該間隔的信號監(jiān)視，通知運(yùn)行人員檢查處理。

重點(diǎn)關(guān)注刀閘遙控操作不到位的情況，調(diào)度員能進(jìn)入變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)刀閘拉弧及時做出應(yīng)對措施，提高緊急故障處置速度。

運(yùn)行人員接通知后，一組人前往現(xiàn)場，一組人通過遠(yuǎn)程攝像頭、無人機(jī)、調(diào)度自動化系統(tǒng)初步判斷異常情況，快速應(yīng)急響應(yīng)。

4 結(jié)束語

調(diào)控一體化是變電智能運(yùn)維體系建設(shè)的重要一環(huán)，而刀閘雙確認(rèn)技術(shù)則是關(guān)鍵重要環(huán)節(jié)，其可靠與否直接影響調(diào)度遠(yuǎn)方判斷刀閘位置是否準(zhǔn)確可靠，電網(wǎng)是否正常運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。本文所述為目前所遇到的案例問題及參考優(yōu)化方案，值得在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)借鑒。不同類型、廠家的設(shè)備問題不一，解決思路和方法也不一，具體問題還應(yīng)具體分析和解決。在實(shí)際工作中，運(yùn)行專業(yè)應(yīng)積極與檢修專業(yè)溝通協(xié)調(diào)施工方案是否恰當(dāng)，圖紙是否正確等，防止出現(xiàn)刀閘分合不到位的情況，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。