朱義賢， 呂學(xué)增， 羅俊驍， 王 盛， 王麗萍

(國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司調(diào)控中心， 安徽 合肥 230022)

0 引言

隨著“大運(yùn)行”體系建設(shè)的不斷深化，電網(wǎng)一、二次設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展和自動(dòng)化水平的不斷進(jìn)步，以及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造和調(diào)控中心主站系統(tǒng)的不斷升級(jí)優(yōu)化，調(diào)控主站已基本具備遠(yuǎn)方遙控操作變電站內(nèi)各類(lèi)設(shè)備的技術(shù)條件。目前500 kV變電站內(nèi)開(kāi)關(guān)已基本實(shí)現(xiàn)常態(tài)化的遠(yuǎn)方遙控操作，國(guó)網(wǎng)公司正在逐步推進(jìn)閘刀的監(jiān)控端遠(yuǎn)方遙控操作。

1 閘刀遠(yuǎn)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(chǎng)檢查設(shè)備狀態(tài)，以確認(rèn)閘刀是否操作到位。大運(yùn)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(hào)上傳到調(diào)控中心，實(shí)現(xiàn)閘刀的位置監(jiān)視[1]?！秶?guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》(簡(jiǎn)稱(chēng)《安規(guī)》)規(guī)定：電氣設(shè)備操作后的位置檢查應(yīng)以設(shè)備各相實(shí)際位置為準(zhǔn)，無(wú)法看到實(shí)際位置時(shí)，應(yīng)通過(guò)間接方法，如設(shè)備機(jī)械位置指示、電氣指示、帶電顯示裝置、儀表及各種遙測(cè)、遙信等信號(hào)的變化來(lái)判斷。判斷時(shí)，至少應(yīng)有兩個(gè)非同樣原理或非同源的指示發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，且所有這些確定的指示均已同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，方可確認(rèn)該設(shè)備已操作到位。這里“間接檢查”的重點(diǎn)就是兩個(gè)非同樣原理或非同源的判斷標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)前運(yùn)行模式下，調(diào)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(rèn)”要求，需要進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)閘刀遠(yuǎn)方操作的位置“雙確認(rèn)”檢查。

2 “雙確認(rèn)”檢查方案

為滿足閘刀遠(yuǎn)方操作后的位置“雙確認(rèn)”檢查，需要在現(xiàn)有的“遙信位置”判斷的基礎(chǔ)上，再增加一種非同源的判斷依據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)調(diào)控端操作后位置的遠(yuǎn)方間接檢查。通過(guò)學(xué)習(xí)各省市公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)前變電站運(yùn)行情況，提出了以下四種技術(shù)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(kāi)和常閉兩個(gè)輔助接點(diǎn)位置。當(dāng)常開(kāi)點(diǎn)值=1且常閉點(diǎn)值=0，則認(rèn)為設(shè)備在合位；當(dāng)常開(kāi)點(diǎn)值=0，且常閉點(diǎn)值=1，認(rèn)為設(shè)備在分位；當(dāng)兩個(gè)位置值都為1，或者兩個(gè)值都為0，則認(rèn)為設(shè)備位置不能確定[2]。詳細(xì)邏輯判斷依據(jù)見(jiàn)表1。

表1 雙位置遙信判斷標(biāo)準(zhǔn)

為實(shí)現(xiàn)閘刀以雙位置遙信為判斷依據(jù)的功能，需要對(duì)閘刀位置信號(hào)回路進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)閘刀的合位、分位雙位置以及分相位置信號(hào)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(hào)上傳至調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)。對(duì)閘刀位置進(jìn)行交叉驗(yàn)證，采用合位或分位雙接點(diǎn)位置上送測(cè)控裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，能有效遠(yuǎn)程判斷設(shè)備實(shí)際位置，不會(huì)造成誤判，滿足閘刀遠(yuǎn)方遙控操作后位置檢查“雙確認(rèn)”的要求。

2.2 視頻圖形聯(lián)動(dòng)輔助判斷

采用視頻圖像聯(lián)動(dòng)閘刀位置進(jìn)行輔助位置判斷，通過(guò)遠(yuǎn)方調(diào)取視頻監(jiān)控畫(huà)面監(jiān)視替代常規(guī)閘刀操作中的現(xiàn)場(chǎng)位置檢查。在調(diào)控中心D5000操作系統(tǒng)中進(jìn)行閘刀遠(yuǎn)方遙控操作，視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)選擇相應(yīng)遙控設(shè)備，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)定位、放大后，調(diào)取相應(yīng)設(shè)備的視頻監(jiān)控畫(huà)面，如圖1所示。

圖1 視頻圖像聯(lián)動(dòng)畫(huà)面

2.3 壓力傳感器輔助判斷

為提升閘刀分合閘位置的準(zhǔn)確性，可在閘刀觸頭位置安裝壓力傳感器測(cè)量分、合閘時(shí)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(lái)檢測(cè)隔離開(kāi)關(guān)分合閘狀態(tài)是一種直接檢測(cè)方法，較大地提升了分合閘狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。應(yīng)用閘刀壓力傳感器，實(shí)時(shí)無(wú)線采集觸頭夾緊力，自動(dòng)判別分合閘狀態(tài)，解決了非同源位置信號(hào)“雙確認(rèn)”的難題。

圖2 壓力傳感器安裝示意圖

2.4 激光感應(yīng)監(jiān)測(cè)輔助判斷

采用由激光感測(cè)元件組成的智能組件實(shí)現(xiàn)對(duì)閘刀狀態(tài)的信息采集。具體實(shí)現(xiàn)方法由圖3所示，針對(duì)閘刀的動(dòng)觸頭位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)。將激光反射鏡固定安裝在隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸頭上，激光發(fā)射感應(yīng)器固定安裝在動(dòng)觸頭下方的地面或支架上。針對(duì)三相的動(dòng)觸頭處于閉合位置和全分開(kāi)位置，共設(shè)置12對(duì)激光發(fā)射感應(yīng)器和激光反射鏡[3]。

圖3 激光感應(yīng)器安裝示意圖

當(dāng)動(dòng)觸頭處于閉合位置時(shí)，用于檢測(cè)閉合狀態(tài)的激光發(fā)射感應(yīng)器發(fā)出的光束正好能經(jīng)過(guò)動(dòng)觸頭的反射鏡反射后到達(dá)對(duì)應(yīng)的閉合位置感應(yīng)器；當(dāng)動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)動(dòng)離開(kāi)閉合位置時(shí)，用于檢測(cè)閉合位的激光反射鏡隨著閘刀臂轉(zhuǎn)動(dòng)而改變位置，無(wú)法再將激光線束反射回其激光感應(yīng)器上。當(dāng)動(dòng)觸頭處于全分開(kāi)位置時(shí)，采用同樣原理進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 四種方案可行性比較分析

方案(1)雙位置遙信判斷：為實(shí)現(xiàn)閘刀以雙位置遙信為判斷依據(jù)的功能，需要對(duì)閘刀位置信號(hào)回路進(jìn)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(gè)狀態(tài)的組合表示遙信狀態(tài)，具備遙信接點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)視的功能，但是信息的采集、處理比較復(fù)雜，閘刀二次回路需要進(jìn)行改造，大量的改造和調(diào)試工作將導(dǎo)致較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，難以全面推廣。

方案(2)視頻圖形聯(lián)動(dòng)輔助判斷：為了提高視頻圖像輔助判斷閘刀位置的準(zhǔn)確性和全面性，需要站內(nèi)布置足夠多的高清視頻攝像機(jī)，確保每一組閘刀的每一相均有一臺(tái)攝像機(jī)可以拍到清晰的畫(huà)面。同時(shí)需要在主站建立獨(dú)立的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將攝像機(jī)編號(hào)、相應(yīng)預(yù)置位信息與對(duì)應(yīng)閘刀的關(guān)聯(lián)信息完整地輸入系統(tǒng)中，工程量較大，準(zhǔn)確性要求較高。由于攝像機(jī)安裝維護(hù)不需要電網(wǎng)停電配合，不影響電網(wǎng)的正常運(yùn)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(jī)器人，具備視頻圖像監(jiān)控、紅外成像測(cè)溫、設(shè)備智能識(shí)別、分合標(biāo)識(shí)自動(dòng)判別等功能，可以配合進(jìn)行閘刀遠(yuǎn)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(diào)試工作量小，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮防水、防塵、防振動(dòng)、耐高溫、耐低溫等性能，適應(yīng)戶外長(zhǎng)期運(yùn)行。但由于傳感器直接安裝于一次設(shè)備上，長(zhǎng)期運(yùn)行在高壓環(huán)境中，難以保證運(yùn)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(yùn)行的可靠性；同時(shí)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(yīng)監(jiān)測(cè)輔助判斷：運(yùn)用激光感應(yīng)技術(shù)對(duì)閘刀位置檢測(cè)，可以精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)動(dòng)觸頭是否處于閉合或分開(kāi)位置，等同于值班人員在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)的效果。但激光反射鏡長(zhǎng)期工作在高壓環(huán)境中，影響其使用壽命；對(duì)三相位置分合的監(jiān)測(cè)，每一組閘刀需要安裝12對(duì)激光發(fā)射感應(yīng)器和激光反射鏡，經(jīng)濟(jì)成本較高。

通過(guò)上述比較可以發(fā)現(xiàn)：方案(1)通過(guò)雙位置遙信判斷，技術(shù)比較可靠，但需要改造和調(diào)試的工程量較大，很難進(jìn)行全面推廣；方案(3)和方案(4)都可以準(zhǔn)確地判斷閘刀操作后的實(shí)際位置，尤其是合閘后位置。但兩個(gè)方案的改造工程量較大，經(jīng)濟(jì)成本較高，很難進(jìn)行全面推廣；方案(2)視頻圖形聯(lián)動(dòng)輔助判斷的方式，能夠滿足閘刀遠(yuǎn)方操作后位置確認(rèn)的要求，具體施工過(guò)程不會(huì)影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，而且可以與當(dāng)前部分500 kV變電站智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)配合，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和操作可行性。

4 小結(jié)

隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和變電站遠(yuǎn)方操作要求的逐步提高，調(diào)控中心集中遠(yuǎn)方遙控操作的覆蓋面要求越來(lái)越廣，開(kāi)關(guān)及閘刀的遠(yuǎn)方遙控操作逐漸趨向常態(tài)化，對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)方操作后的位置檢查要求更加嚴(yán)格。采取有效的技術(shù)手段，對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)方操作后的位置檢查進(jìn)行輔助判斷，在提出的四種方案中，視頻圖形聯(lián)動(dòng)輔助判斷具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和操作可行性，滿足設(shè)備操作后間接檢查的“雙確認(rèn)”原則，保障遠(yuǎn)方遙控操作的準(zhǔn)確性和安全性。