吉 瑞(國網(wǎng)寧夏電力公司中衛(wèi)供電公司，寧夏 中衛(wèi) 755000)

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變電站壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

吉 瑞
(國網(wǎng)寧夏電力公司中衛(wèi)供電公司，寧夏 中衛(wèi) 755000)

〔摘 要〕分析了當(dāng)前常規(guī)變電站在壓板智能化管理與防誤操作方面存在的安全隱患，介紹了壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，闡述了該系統(tǒng)的實(shí)施過程及實(shí)現(xiàn)的功能，并分析了實(shí)施后取得的效果。

〔關(guān)鍵詞〕變電站；壓板；狀態(tài)傳感器；在線狀態(tài)監(jiān)測

0 引言

目前廣泛應(yīng)用在變電站繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路中的二次壓板，按照接入保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置二次回路位置的不同，可分為功能壓板和出口壓板2大類。電力系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)，往往涉及到壓板的投退，如果壓板發(fā)生誤投退或漏投退，會(huì)直接影響繼電保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨Ｗo(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2014年某變電站一條線路因吊車觸碰A相發(fā)生故障，由于線路開關(guān)出口壓板漏投入，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，造成變電站全停事故，給二次壓板管理敲響了警鐘。

1 壓板管理現(xiàn)狀分析

在電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備都已不同程度實(shí)現(xiàn)智能化的情況下，常規(guī)變電站的壓板智能化管理與防誤操作還存在一定的安全隱患，主要表現(xiàn)如下。

(1) 壓板狀態(tài)，特別是出口壓板狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)視。在無人值守運(yùn)行模式下，僅靠人工方式難以驗(yàn)證、保證壓板是否正確投退，安全隱患潛伏時(shí)間長，往往在事故后才能發(fā)現(xiàn)。

(2) 壓板管理方式落后。各變電站主要還是依靠人工管理，按照各屏柜壓板的布置情況制定壓板投退表，并附加相關(guān)的操作說明。壓板操作時(shí)雖然按投退表進(jìn)行，但也不能完全杜絕誤投誤退的現(xiàn)象，特別是在軟、硬壓板的相互邏輯關(guān)系方面。

(3) 變電站防誤系統(tǒng)主要針對一次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備操作的閉鎖邏輯校驗(yàn)及強(qiáng)制閉鎖。對二次設(shè)備的操作一般只能做到提示操作。一、二次設(shè)備的操作邏輯判斷關(guān)聯(lián)較弱。

(4) 隨著“調(diào)控一體化”、“三集五大”運(yùn)行模式的推廣，各個(gè)受控站按無人值班模式設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)信息集中上送、統(tǒng)一管理成為發(fā)展的必然趨勢。但對壓板位置的檢查仍采用人工方式，這種管理方式耗時(shí)耗工，并且存在誤投退、漏投退的風(fēng)險(xiǎn)。

為解決以上問題，某供電公司通過應(yīng)用變電站壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，提升了壓板的智能化管理水平，有效防止了壓板的誤投退或漏投退，解決了壓板安全管理問題。

2 壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理

壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用非電量感應(yīng)檢測技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)遠(yuǎn)方監(jiān)視及管理，為壓板操作提供安全保障，解決了目前變電站壓板狀態(tài)無法監(jiān)視、人工就地巡檢效率低、人為誤操作隱患大的問題。該系統(tǒng)既能獨(dú)立運(yùn)行，又可以與防誤系統(tǒng)配套。對變電站進(jìn)行壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)安裝改造時(shí)，無需停運(yùn)一次設(shè)備，也無需改動(dòng)壓板接線及壓板狀態(tài)。

2.1 壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(1) 壓板管理主機(jī)。通過壓板控制器采集各個(gè)壓板狀態(tài)信息，按屏/柜、站來管理單站或多站的壓板狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)壓板投退狀態(tài)的監(jiān)視、壓板變位記錄、告警提示、壓板檢修提示、壓板狀態(tài)自動(dòng)核對、壓板操作票的開票、模擬預(yù)演及傳票等功能；并且其可與變電站防誤閉鎖系統(tǒng)共用1臺主機(jī)。

(2) 壓板控制器。采集全站壓板的狀態(tài)信息，并將壓板狀態(tài)信息上傳給壓板管理主機(jī)，實(shí)現(xiàn)壓板的本地監(jiān)視和管理。

(3) 壓板狀態(tài)采集器。采集一面保護(hù)測控屏或一面開關(guān)柜的所有壓板狀態(tài)，并將壓板狀態(tài)信息通過RS485通訊總線上傳至壓板控制器。壓板狀態(tài)采集器能與電腦鑰匙進(jìn)行信息交互，讀取電腦鑰匙中的操作序列，并根據(jù)操作序列逐一點(diǎn)亮相應(yīng)的壓板狀態(tài)傳感器指示燈，提示操作人員進(jìn)行操作。當(dāng)壓板異常變位時(shí)，壓板狀態(tài)采集器會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，并將變位信息通過壓板控制器上傳給壓板管理主機(jī)。

(4) 壓板狀態(tài)傳感器。采用卡裝或粘貼的方式安裝在壓板上，安裝時(shí)無需停電，無需改動(dòng)壓板接線及壓板狀態(tài)。采用非接觸感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓板投退狀態(tài)的檢測，并通過LED燈指示壓板操作及異常變位的報(bào)警。

圖1　壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

2．2．1 壓板狀態(tài)傳感器工作原理

壓板狀態(tài)傳感器包括磁鋼感應(yīng)附件和傳感器模塊。它利用干簧管的磁敏特性，隨著壓板可操作部分位置的改變，將壓板狀態(tài)的變化轉(zhuǎn)換為開關(guān)量輸出，如圖2所示。傳感器模塊安裝在壓板右側(cè)，在壓板連片拉手上安裝磁鋼感應(yīng)附件，當(dāng)壓板處于“投入”位置時(shí)，磁鋼靠近干簧管，使得干簧管導(dǎo)通，模塊檢測到壓板投入；當(dāng)壓板處于“退出”位置時(shí)，磁鋼遠(yuǎn)離干簧管，使得干簧管斷開，模塊檢測到壓板退出。

圖2　壓板狀態(tài)傳感器原理

2．2．2 壓板狀態(tài)采集器工作原理

壓板狀態(tài)采集器分為如下3部分。

(1) 采集器主控板。主要集成CPU及其外圍電路、RS485通訊電路、調(diào)試接口和12C通訊電路。

(2) 采集器總線板。該板卡主要放置1粒12C接口的16位10擴(kuò)展芯片，可采集壓板狀態(tài)并提供LED告警。

(3) 采集單元模塊。主要電路元件為采集用的干簧管和告警用的LED顯示屏。

2．2．3 系統(tǒng)工作方式

壓板狀態(tài)傳感器通過單總線通訊的方式將壓板狀態(tài)信息上傳給壓板狀態(tài)采集器。壓板狀態(tài)采集器通過RS485通訊總線集中管理、采集全站的壓板狀態(tài)信息，并通過以太網(wǎng)上傳至壓板管理主機(jī)。壓板管理主機(jī)按屏/柜、站的層級管理方式對壓板進(jìn)行監(jiān)視和管理，同時(shí)壓板管理主機(jī)可作為子模塊嵌入到防誤閉鎖系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備與二次設(shè)備的綜合防誤功能。

2．2．4 畫面顯示

由于軟壓板是通過保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)畫面顯示的，因其顯示形式的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，給變電運(yùn)維人員進(jìn)行狀態(tài)識別帶來困難。壓板在線監(jiān)測系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，可作為一個(gè)間隔層的設(shè)備接入到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，統(tǒng)一變電站各間隔的顯示畫面，使軟、硬壓板的顯示方式統(tǒng)一。變電運(yùn)維人員在監(jiān)控系統(tǒng)操作軟壓板的投退，壓板在線監(jiān)測系統(tǒng)可同步顯示軟壓板變位信息并發(fā)出提示信息，以方便運(yùn)維人員檢查核對；使軟、硬壓板狀態(tài)統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)界面顯示，實(shí)現(xiàn)了對軟、硬壓板狀態(tài)的全面監(jiān)視。

2.3 系統(tǒng)的工作模式

壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)有2種工作模式，即防誤模式和監(jiān)視模式。

(1) 防誤模式。在進(jìn)行壓板操作時(shí)，從防誤閉鎖主機(jī)上開操作票，并傳送至電腦鑰匙；電腦鑰匙通過鑰匙接口按照操作票的順序?qū)⒉僮髦噶顐鹘o壓板狀態(tài)采集器；壓板狀態(tài)采集器再根據(jù)操作指令逐一點(diǎn)亮對應(yīng)壓板的操作指示燈，提示操作人員進(jìn)行操作。如果存在沒有經(jīng)過開票即操作或操作錯(cuò)誤的壓板，壓板狀態(tài)采集器將發(fā)出聲光報(bào)警信號，并將告警信息上傳給壓板管理主機(jī)，壓板管理主機(jī)系統(tǒng)同時(shí)提示報(bào)警。

(2) 監(jiān)視模式。壓板控制器通過RS485通訊總線集中管理所有的壓板狀態(tài)采集器，采集全站的壓板狀態(tài)信息，并通過以太網(wǎng)上傳至站端或遠(yuǎn)方的壓板管理主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對壓板的監(jiān)視和管理。

3 系統(tǒng)的實(shí)施

某供電公司對110 kV變電站安裝壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場保護(hù)測控屏和開關(guān)柜上的壓板類型，選用相應(yīng)類型的壓板狀態(tài)傳感器。每面保護(hù)測控屏安裝1臺壓板狀態(tài)采集器，采集屏柜上的壓板狀態(tài)；在主控室安裝1臺壓板控制器，用于管理全站所有壓板狀態(tài)采集器。壓板控制器通過以太網(wǎng)接口與站端壓板管理主機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)的監(jiān)測和管理，并與防誤閉鎖系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合。改造施工在不停電、不改變壓板接線及壓板狀態(tài)的情況下，通過卡裝和粘貼的方式進(jìn)行安裝，對壓板的正常使用和站內(nèi)設(shè)備的正常運(yùn)行無任何影響。同時(shí)，在原防誤閉鎖主機(jī)上增加壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，不需新增主機(jī)，在一定程度上節(jié)約了成本，降低了現(xiàn)場施工的難度。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

(1) 壓板綜合管理?？砂凑諉握净蚨嗾灸Ｊ綄?shí)現(xiàn)對壓板的綜合管理，包括壓板統(tǒng)計(jì)、查詢、分類、投退歷史記錄等。

(2) 壓板狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視。可通過站端或集控站的防誤閉鎖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對全站或多站壓板狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視。

(3) 壓板投退規(guī)則邏輯判斷。壓板的投退規(guī)則可以在壓板管理主機(jī)上設(shè)定，操作預(yù)演時(shí)可進(jìn)行規(guī)則判斷。

(4) 壓板防誤操作提示。操作壓板時(shí)，通過壓板管理主機(jī)開出操作票并傳給電腦鑰匙，電腦鑰匙裝置的鑰匙接口傳輸操作票序列，需要操作的壓板被點(diǎn)亮，提示操作人員進(jìn)行操作。

(5) 壓板異常變位報(bào)警提示。在防誤模式下，如果存在沒有開操作票即操作壓板或者操作錯(cuò)誤的壓板時(shí)，系統(tǒng)以聲光形式進(jìn)行報(bào)警提示。

(6) 壓板狀態(tài)自動(dòng)核對。根據(jù)一次系統(tǒng)的運(yùn)行方式制定相應(yīng)的壓板典型運(yùn)行圖，自動(dòng)判斷在該運(yùn)行方式下的壓板狀態(tài)是否正確，如果錯(cuò)誤則會(huì)提示報(bào)警。

(7) 壓板檢修提示?？蓪⒆冸娬緝?nèi)壓板按工作區(qū)域設(shè)為檢修狀態(tài)，檢修狀態(tài)下壓板可隨意投退，但系統(tǒng)會(huì)有變位歷史記錄。檢修結(jié)束后，系統(tǒng)將與檢修前的壓板狀態(tài)進(jìn)行比對，如果不一致，將提示報(bào)警。

(8) 變電站壓板狀態(tài)全面監(jiān)視。采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，可接入到變電站綜自系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對軟、硬壓板狀態(tài)的全面監(jiān)視。

5 系統(tǒng)實(shí)施的效果

某供電公司通過安裝變電站壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并將其作為一個(gè)子系統(tǒng)嵌入到防誤系統(tǒng)中，形成包含一、二次的完整防誤解決方案。通過應(yīng)用壓板在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對變電站壓板運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對各種運(yùn)行方式下的壓板狀態(tài)異常自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了全站壓板的智能化管理，極大地方便了運(yùn)維人員對變電站內(nèi)壓板狀態(tài)的監(jiān)視與操作，進(jìn)一步提升了防止電氣誤操作的水平，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

吉 瑞(1982-)，男，工程師，主要從事變電安全管理工作，email：jirui．228@163．com。

作者簡介：

收稿日期：2015-09-12。