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(國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

電力系統(tǒng)中，保護(hù)壓板(保護(hù)壓板從功能上可劃分為軟壓板和硬壓板，兩種壓板均投入時(shí)相應(yīng)保護(hù)才投入，其中任意一項(xiàng)退出，保護(hù)功能也會(huì)退出。本文中的壓板主要指的是硬壓板，軟壓板暫不考慮)作為保護(hù)裝置聯(lián)系外部接線的橋梁和紐帶，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式改變或設(shè)備檢修時(shí)，通過投退保護(hù)裝置外置壓板來改變保護(hù)裝置運(yùn)行方式，代替直接操作保護(hù)裝置，從而實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)裝置運(yùn)行可靠性。近年來，由于保護(hù)壓板投退錯(cuò)誤引起的電網(wǎng)事故越來越多，導(dǎo)致繼電保護(hù)功能無法正常實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

由于保護(hù)壓板數(shù)量大、種類多，而對(duì)二次設(shè)備如保護(hù)壓板的操作一般只能做到提示操作，以及一、二次設(shè)備相互邏輯方面關(guān)聯(lián)較弱，若只依靠人工管理，不可避免地會(huì)發(fā)生人為誤投誤退的情況，而且往往是在事故后才能發(fā)現(xiàn)。本文從保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)視方面著手考慮，實(shí)現(xiàn)保護(hù)壓板運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與告警，構(gòu)建智能壓板管理系統(tǒng)，從而提高繼電保護(hù)防誤管理的自動(dòng)化程度，保證繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的正確性，并與原有一次系統(tǒng)防誤管理措施融合，形成覆蓋一次、二次設(shè)備的完整防誤管控體系。

2 人為誤投誤退保護(hù)壓板事故隱患分析

2.1 典型事故案例分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，雖然保護(hù)壓板投退錯(cuò)誤引起的繼電保護(hù)不正確動(dòng)作的事故概率有所降低，但是事故一旦發(fā)生所造成的負(fù)荷損失卻更加嚴(yán)重。這其中，有多起運(yùn)行人員誤投退保護(hù)壓板引起的電網(wǎng)事故，后果十分嚴(yán)重。

案例一[1]：

某供電公司的一個(gè)220kV變電站進(jìn)行#2主變及主變?nèi)齻?cè)開關(guān)的停電預(yù)測(cè)，該變電站的#1主變帶全站負(fù)荷，110kV專旁190線路是另外兩座110kV變電站的進(jìn)線電源。

某天交接班結(jié)束，該變電站的副值按典型操作票填寫#2主變恢復(fù)送電的操作票。16:30，這位副值將填寫完的操作票轉(zhuǎn)交給另一值班員，讓其加入早晨#2主變轉(zhuǎn)檢修退出的壓板。該值班員對(duì)照早上已執(zhí)行的#2主變轉(zhuǎn)檢修操作票，將#2主變保護(hù)跳中壓測(cè)專旁190開關(guān)壓板不經(jīng)任何人同意擅自加入到新票的投入位置并轉(zhuǎn)交給副值班員。副值班員粗審一遍就在開票系統(tǒng)開票，打印出操作票后交給值班負(fù)責(zé)人。該值班負(fù)責(zé)人沒按要求進(jìn)行核對(duì)性模擬預(yù)演，所以操作票中存在的錯(cuò)誤一直未被發(fā)現(xiàn)。

17:50，預(yù)試工作結(jié)束后，根據(jù)值班調(diào)度員發(fā)出的正令：將#2主變由檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行；19:33 操作人在合上#2主變的220kV側(cè)三相開關(guān)時(shí)，#2主變比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作并出口，跳110kV專旁190開關(guān)和#2主變220kV開關(guān)，結(jié)果造成2座110kV變電站全站失壓，究其原因發(fā)現(xiàn)是誤投入#2主變保護(hù)出口跳專旁190開關(guān)壓板。

案例二[2]：

某330kV變電站330kV的Ⅰ、Ⅱ母帶電運(yùn)行，330kV的斷路器3370、3371、3372運(yùn)行，330kV甲、乙線兩條線路運(yùn)行，如圖1所示。甲線配置的保護(hù)有高頻閉鎖方向保護(hù)和高頻閉鎖距離保護(hù)。

圖1 330kV一次接線圖

06月03日13:05:43，甲線發(fā)生B相瞬時(shí)接地短路故障，663ms：高頻閉鎖距離保護(hù)裝置啟動(dòng)，673ms：保護(hù)出口動(dòng)作，B相故障點(diǎn)測(cè)距為62.25km；同時(shí)，493ms：高頻閉鎖方向保護(hù)裝置啟動(dòng)，故障相B相故障點(diǎn)測(cè)距61.8km；3370、 3372斷路器輔助保護(hù)均瞬時(shí)聯(lián)跳本斷路器故障相并瞬時(shí)聯(lián)跳三相、三相重合閘啟動(dòng)、單相重合閘方式下三跳不重合。究其原因，發(fā)現(xiàn)是運(yùn)行人員誤投溝通三跳壓板，最終造成了保護(hù)的誤動(dòng)作。

通過上述兩個(gè)典型運(yùn)行人員誤投退保護(hù)壓板可以看出，操作中各個(gè)環(huán)節(jié)存在的錯(cuò)誤項(xiàng)目一旦沒被發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)致嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。

2.2 人為誤投誤退保護(hù)壓板隱患分析

結(jié)合近年來現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的誤投誤退保護(hù)壓板造成重大電網(wǎng)事故可以看出，保護(hù)壓板目前的管理主要存在以下幾個(gè)方面問題：

缺乏對(duì)二次設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖，目前變電站防誤系統(tǒng)主要針對(duì)一次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一次設(shè)備操作的閉鎖邏輯校驗(yàn)及設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖，而對(duì)二次設(shè)備如保護(hù)壓板的操作一般是人工提示確認(rèn)操作，一、二次設(shè)備操作邏輯判斷關(guān)聯(lián)較弱。二次設(shè)備現(xiàn)階段的防誤操作做法是：在根據(jù)保護(hù)壓板的布置情況制定壓板常態(tài)投退表，并附加相關(guān)的操作說明作為提示。因缺乏強(qiáng)制閉鎖措施，壓板操作時(shí)基本依賴操作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和安全意識(shí)，主觀因素占據(jù)主導(dǎo)，在保護(hù)壓板投退的三個(gè)階段[3]無法從本質(zhì)上避免誤投誤退的現(xiàn)象發(fā)生。這三個(gè)操作階段具有以下特點(diǎn)：(1)運(yùn)行人員在投退前，按照規(guī)定需在“五防”系統(tǒng)中進(jìn)行模擬預(yù)演，而且由于目前仍無法實(shí)現(xiàn)在“五防”系統(tǒng)中設(shè)置防誤邏輯，因此無法校驗(yàn)壓板操作是否正確；(2)壓板投退時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有操作票逐項(xiàng)操作，壓板分布在各個(gè)保護(hù)屏柜中，且大多數(shù)位于屏柜下方，由于屏柜面板大小的限制，屏柜面板上保護(hù)壓板密集排列而且由于標(biāo)簽太小不好辨認(rèn)，有時(shí)甚至沒有明顯的邏輯圖形提示，存在誤投退的情況；(3)保護(hù)壓板投退后，為保證準(zhǔn)確性，需要監(jiān)護(hù)人員按照操作票逐屏對(duì)壓板狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真核查，不僅耗時(shí)，而且對(duì)監(jiān)護(hù)人員的專業(yè)技能提出了很高的要求，不然很難發(fā)現(xiàn)錯(cuò)漏的壓板。因此，在上述三個(gè)投退過程中，防誤識(shí)別能力薄弱，無法從根本上杜絕壓板誤投誤退現(xiàn)象的發(fā)生。

除了缺乏對(duì)二次設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖，保護(hù)裝置壓板管理核對(duì)機(jī)制[4]需要進(jìn)一步完善。目前，變電站保護(hù)壓板管理環(huán)節(jié)較多，保護(hù)壓板的投退由調(diào)度繼電保護(hù)專工負(fù)責(zé)，保護(hù)壓板接線、名稱標(biāo)定是由檢修工區(qū)保護(hù)班負(fù)責(zé)，具體現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行由操作隊(duì)負(fù)責(zé)，而調(diào)度所繼電保護(hù)專工不清楚現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)壓板實(shí)際接線位置，檢修工區(qū)保護(hù)班不知壓板是否需要投退，操作人員往往由于業(yè)務(wù)水平所限，加之聯(lián)合性保護(hù)檢查的周期較長(zhǎng)，沒有人對(duì)整個(gè)過程全盤掌握，只知其然不知其所以然，發(fā)生保護(hù)壓板誤投退的概率比較大。

雖然各地市供電公司采取了一系列的管理措施，但無法徹底解決二次防誤的問題，人為誤操作頻繁發(fā)生，對(duì)操作人員的素質(zhì)和管理要求較高；現(xiàn)有的各類保護(hù)壓板管理系統(tǒng)都不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制閉鎖以及與防誤系統(tǒng)的緊密結(jié)合，缺乏科學(xué)性和客觀性。

3 構(gòu)建智能壓板管理系統(tǒng)消除人為隱患

3.1 智能壓板管理系統(tǒng)技術(shù)框架的制定

為了消除人為誤投退保護(hù)壓板的重大安全隱患，在加強(qiáng)運(yùn)維管理過程的規(guī)范以及完善開關(guān)柜出廠防誤閉鎖的基礎(chǔ)上，國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)過仔細(xì)的調(diào)研和分析，決定以嘉興供電公司為省內(nèi)首個(gè)試點(diǎn)，將保護(hù)壓板由原有的常規(guī)壓板“升級(jí)”至“智能壓板”，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與傳感器技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)程信息化的壓板在線監(jiān)視與防誤管控系統(tǒng)，填補(bǔ)二次設(shè)備防誤管控的空白，完善變電設(shè)備整體防誤體系，進(jìn)而從根本上保證開關(guān)柜防誤操作的安全，提高運(yùn)維的生產(chǎn)安全與工作效率。系統(tǒng)的技術(shù)框架如圖2所示。

圖2 智能壓板管理系統(tǒng)技術(shù)框架

(1)壓板狀態(tài)識(shí)別：根據(jù)不同尺寸型號(hào)的保護(hù)壓板，設(shè)計(jì)相匹配的狀態(tài)傳感器，保證傳感器回路獨(dú)立，并與壓板回路采取非接觸方式，易于檢修維護(hù)。

(2)壓板狀態(tài)信息采集：設(shè)計(jì)壓板狀態(tài)采集器，需具備壓板位置信號(hào)的上下行數(shù)據(jù)通信能力，兼容不同類型壓板狀態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)通信，保證位置信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一性和正確性。壓板狀態(tài)信息采集與傳輸過程盡可能減少對(duì)既有系統(tǒng)的影響，以不改動(dòng)二次接線壓板為基本原則，保證原有開關(guān)柜保護(hù)裝置運(yùn)行安全可靠。

(3)壓板狀態(tài)傳輸：上傳至防誤主機(jī)與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)需按防誤操作和監(jiān)視要求進(jìn)行通信配置，滿足相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)隔離原則。

(4)建立壓板管理系統(tǒng)：壓板管理系統(tǒng)通過可視化的界面顯示，對(duì)壓板位置狀態(tài)內(nèi)容直觀展示，使開關(guān)柜二次設(shè)備運(yùn)維管理高效、準(zhǔn)確、便捷。

(5)壓板狀態(tài)自動(dòng)核對(duì)：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)核對(duì)該運(yùn)行方式下的壓板狀態(tài)是否正確。

(6)壓板異常告警提示：在壓板異常變位時(shí)進(jìn)行告警提示，從而有效減少因二次壓板誤操作引起的事故。

(7)數(shù)據(jù)共享：壓板管理與防誤平臺(tái)信息具備遠(yuǎn)程化平臺(tái)信息共享。

(8)建立壓板防誤系統(tǒng)：建立的壓板防誤系統(tǒng)操作流程與原有微機(jī)五防系統(tǒng)具備兼容性，五防信息接口具備通用性。

(9)完善壓板操作防誤流程：具備操作壓板時(shí)，通過壓板管理主機(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，點(diǎn)亮需要操作的壓板。

(10)實(shí)現(xiàn)防誤操作提示：實(shí)現(xiàn)按照指示燈操作正確的壓板正確反饋防誤信息，無操作票進(jìn)行壓板的投退或操作錯(cuò)誤的壓板發(fā)出告警。

(11)完善防誤設(shè)備、技術(shù)、制度規(guī)范：制定壓板防誤閉鎖邏輯規(guī)范，生成壓板防誤系統(tǒng)驗(yàn)收流程，為新設(shè)備投產(chǎn)前防誤裝置驗(yàn)收提供依據(jù)。

3.2 智能壓板管理系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架制定示例

本文以國網(wǎng)浙江省電力公司試點(diǎn)站——國網(wǎng)嘉興供電公司匯龍變智能壓板管理系統(tǒng)為例，建立了涵蓋過程層、間隔層和站控層三層結(jié)構(gòu)的智能壓板管理系統(tǒng)構(gòu)架，如圖3所示。

過程層的組成結(jié)構(gòu)包括壓板狀態(tài)采集器和壓板狀態(tài)傳感器，壓板狀態(tài)傳感器安裝在壓板本體上，它的工作原理為非接觸磁感應(yīng)原理，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)壓板狀態(tài)的功能。當(dāng)壓板投退時(shí)，壓板的變位信息由壓板狀態(tài)采集器單元轉(zhuǎn)換為開關(guān)量輸出，并收集每一個(gè)保護(hù)屏柜的壓板狀態(tài)信息。

間隔層以壓板控制器為主，壓板狀態(tài)采集器集中的壓板狀態(tài)信息通過RS-485上送給壓板控制器，壓板控制器通過以太網(wǎng)將一路狀態(tài)信息上送到監(jiān)控主機(jī)，另一路狀態(tài)信息上送給壓板防誤操作系統(tǒng)，站控層可以實(shí)現(xiàn)壓板的智能管理和壓板防誤操作功能。智能管理的功能模塊可以對(duì)進(jìn)行壓板狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；壓板防誤操作的功能模塊可以進(jìn)行操作開票、模擬預(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。

3.3 智能壓板管理系統(tǒng)具體操作流程

需要開始操作前，先在防誤主機(jī)上進(jìn)行模擬預(yù)演，模擬預(yù)演包括常規(guī)一次設(shè)備操作內(nèi)容和相應(yīng)的二次壓板的投退；模擬預(yù)演結(jié)束后，將操作票上傳到電腦鑰匙上；實(shí)際操作操作到二次壓板時(shí)，在壓板狀態(tài)傳感器中插入電腦鑰匙，將相應(yīng)需要進(jìn)行操作的壓板點(diǎn)亮，按照指示燈提示的壓板進(jìn)行操作，以下情況會(huì)引發(fā)警告：操作壓板錯(cuò)誤或無票進(jìn)行操作。操作完畢后，回傳電腦鑰匙信息，改變系統(tǒng)中的原有設(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，將發(fā)出告警信號(hào)。

圖3 智能壓板管理系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架

整個(gè)二次壓板防誤的具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)可分為：

(1)壓板狀態(tài)設(shè)置：導(dǎo)入實(shí)時(shí)采集的壓板狀態(tài)信息，確保在保護(hù)壓板操作擬票時(shí)，保護(hù)壓板的位置狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)一致，避免防誤系統(tǒng)故障后造成與壓板監(jiān)視系統(tǒng)壓板狀態(tài)不對(duì)應(yīng)；

(2)操作擬票：按照設(shè)定好的壓板狀態(tài)，根據(jù)具體的操作任務(wù)，可通過以下方式進(jìn)行開票：調(diào)用歷史票、典型票以及逐項(xiàng)輸入。按狀態(tài)擬票時(shí)，開票過程應(yīng)遵守五防邏輯。此時(shí)當(dāng)鼠標(biāo)指向某一設(shè)備，出現(xiàn)允許操作的提示，表明該設(shè)備符合操作條件；沒有出現(xiàn)相關(guān)提示信息，則表明該設(shè)備的操作條件不滿足。

(3)操作傳票：操作票擬票結(jié)束審核確認(rèn)票面無誤后，通過配置好的傳票通道，將操作票傳輸?shù)诫娔X鑰匙上。傳票后系統(tǒng)圖上所需要操作的設(shè)備狀態(tài)即可變?yōu)椴淮_定狀態(tài)，到現(xiàn)場(chǎng)持電腦鑰匙，通過裝置鑰匙接口傳輸操作票序列，需要操作的壓板將被點(diǎn)亮，提示操作人員進(jìn)行操作。

(4)操作回傳：完成操作后，一般通過電腦鑰匙回傳，將已完成的設(shè)備操作信息回傳防誤系統(tǒng)結(jié)束操作票，將系統(tǒng)圖上待操作的設(shè)備狀態(tài)由不確定狀態(tài)更新為定態(tài)。

這樣一套壓板防誤流程有效解決了原先保護(hù)壓板操作只有提示性防誤操作的防誤漏洞，既提高了繼電保護(hù)運(yùn)行管理的自動(dòng)化程度，也可充分保證繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的正確性。將保護(hù)壓板操作納入微機(jī)五防管理，可控化地避免了因人為操作失誤對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來的重大安全隱患，提高了電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)論

消除人工管理二次壓板造成人為誤投誤退的情況發(fā)生，建立智能壓板管理系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)的正常運(yùn)行來說意義重大。本文通過構(gòu)建能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視全站或多站壓板狀態(tài)的智能壓板管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)壓板的綜合防誤管理。這大大提高了保護(hù)壓板的系統(tǒng)化管理能力，有效節(jié)省了人力、物力、財(cái)力，而且降低了變電站的管理成本，避免了因人為操作失誤對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行帶來的重大安全隱患，不僅提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，而且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。