變電站壓板狀態監視及防誤管理系統的研制與應用

徐浩++周剛++湯曉石++張捷++朱晶亮

摘 要：目前，對變電站內的二次壓板還沒有有效的防誤操作管理，無法實時在線監視壓板狀態，而且壓板管理方式也較為落后。針對傳統變電站壓板管理和應用過程中存在的問題，簡要敘述了變電站壓板狀態監視及防誤管理系統的工作原理，闡述了其在變電站內的具體應用情況，詳細介紹了系統的操作流程。將系統應用于變電站內，不僅能實時在線監視壓板狀態，不斷完善變電站防誤管理系統，還能避免人為操作失誤給電網運行帶來的重大安全隱患，降低變電站的管理成本，提高電網運行的可靠性和經濟性。

關鍵詞：保護壓板；狀態監視；微機防誤；管理系統

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.109

電力系統保護壓板又叫保護連片，它是保護裝置聯系外部接線的橋梁和紐帶。一般情況下，當系統運行方式改變或者設備要檢修時，都是利用投退保護裝置外置壓板改變保護裝置的運行方式，用它直接代替保護裝置，以保證繼電保護裝置運行的可靠性。

隨著計算機技術的不斷發展和變電站自動化水平的提高，一次設備、二次設備的智能化程度越來越高，防誤閉鎖功能也逐漸完善。但是，壓板作為繼電保護跳閘的最后一道屏障，依然采用基于機械的電氣聯接技術，信息化和智能化水平比較低，防誤操作中也存在很多安全隱患，比如誤投退或漏投退。這些都會直接影響繼電保護功能的實現，嚴重時還會引起保護拒動或誤動，導致電力設備被燒毀或引發大范圍停電事故，進而影響電網的運行安全。

壓板狀態監視及防誤管理系統不僅能檢測壓板的投退狀態，實現對壓板運行狀態的在線監測，還能在壓板運行狀態異常時及時告警，并與微機防誤閉鎖裝置相結合，有效解決二次壓板操作只能提示性防誤操作的問題，進而提高繼電保護運行管理的自動化程度，保證繼電保護裝置運行的準確性。

1 傳統變電站壓板管理中存在的問題

傳統變電站壓板管理主要存在以下幾方面的問題。

1.1 無法在線監視壓板狀態

由于壓板數量多、種類多，僅依靠人工方式難以驗證、保證壓板投退的準確度，而且安全隱患潛伏時間較長，往往是在事故發生后才能被發現。

1.2 壓板管理方式落后

目前，壓板管理主要依靠人工實現，它是按照各屏柜壓板的布置情況制訂壓板投退表，并附加相關的操作說明。壓板操作是按投退表進行的，而誤投誤退的現象時有發生，特別是軟硬壓板的相互邏輯關系方面。

1.3 防誤閉鎖功能有待提高

變電站防誤系統主要是針對一次設備的，利用它能夠實現對一次設備操作的閉鎖邏輯校驗和設備的強制閉鎖。但是，它對二次設備的操作只能起到提示的作用，一次設備、二次設備操作邏輯判斷關聯還是比較弱。

2 基本工作原理

變電站壓板狀態監視及防誤管理系統主要由微機防誤閉鎖裝置、壓板控制器、壓板狀態采集器和壓板狀態傳感器等組成的。系統網絡如圖1所示。

壓板狀態傳感器安裝在壓板本體上，它主要是采用非接觸磁感應原理檢測壓板的狀態。在投退壓板時，可以將壓板的變位信息轉換為開關量輸出，由壓板狀態采集器收集狀態信息，狀態信息通過RS-485上傳給壓板控制器，壓板控制器通過以太網將一路狀態信息上傳到監控主機，從而實現對壓板狀態的實時監控。另外一路狀態信息則上傳給壓板防誤操作系統。防誤操作系統可以進行開票、模擬等預演，將指令下達給壓板控制器，經壓板狀態采集器點亮相應壓板狀態傳感器的指示燈，提示操作人員需要操作的壓板，從而實現防止壓板誤投退的功能。

3 應用方案

壓板狀態監視及防誤管理系統主要是運用先進的計算機技術、網絡通信技術、自動化技術和傳感器技術實現對變電站壓板狀態的實時在線監控和防誤操作管理。在安裝系統的過程中，無需停電，也無需改動壓板接線和壓板狀態，整個過程安全、可靠。

壓板狀態傳感器分為安裝基座、感應模塊和遮線槽三部分。按照現場壓板的種類，壓板狀態傳感器又可分為線簧式壓板狀態傳感器和連片式壓板狀態傳感器，如圖2、圖3所示。目前，線簧式壓板狀態傳感器只有一個型號，而生產連片式壓板狀態傳感器的廠家比較多，型號也比較多。在具體應用中，要根據具體情況選擇不同型號的壓板狀態傳感器。壓板狀態傳感器的單個模塊化設計與現場壓板要一一對應，它要安裝在壓板本體的一側。在安裝時，可采用雙面膠貼裝與卡扣相結合的方式。

壓板狀態采集器采用的是帶電腦鑰匙接口的一體式設計，通過它能實現壓板防誤閉鎖操作。在具體應用過程中，要在每一面保護屏上安裝一臺壓板狀態采集器，以采集整面屏的壓板狀態。安裝壓板狀態采集器時，主要采用的是貼裝的方式。其中，安裝基座貼裝于屏體表面，壓板狀態采集器本體通過卡扣扣裝在安裝基座上。

壓板裝置電源的作用是為每一面屏上的壓板狀態采集器提供24 V電源。它主要采用的是導軌式安裝設計，可安裝在屏后。一臺壓板裝置電源可以滿足不超過12個壓板狀態采集器的電源供給要求。

壓板控制器是采用標準的1U 機箱規格設計的，它是通過RS-485總線與站內所有壓板狀態采集器相連。壓板控制器帶有3路RS-485接口，每一路485接口可以滿足20面保護屏上安裝的壓板狀態采集器的使用需求，總共可以帶60面保護屏。壓板控制器執行的是標準規約，它能作為一個間隔層設備接入綜自系統中，從而全面監視軟壓板和硬壓板的工作情況。現場安裝要選定某一面有空面板的保護屏安裝，如果要使用多個壓板控制器，則可采用集中安裝的方式。

4 操作流程

當執行倒閘操作時，可在防誤主機上模擬操作票。操作票中主要包括常規操作內容和相應的二次壓板操作內容。在具體操作中，要將操作票傳輸到電腦鑰匙上，在完成一次設備的操作后，可攜帶電腦鑰匙來到需操作二次壓板的保護屏前。這時，將電腦鑰匙插入壓板狀態采集器中，需要操作的壓板指示燈就會自動點亮，即可按照指示燈操作正確的壓板。如果無操作票進行壓板的投退或操作錯誤的壓板，系統就會發出警告。待所有操作完畢后，可將電腦鑰匙信息回傳，以改變系統中記憶的設備狀態。如果壓板位置狀態與狀態傳感器上傳的壓板狀態不一致，將會發出告警信號。壓板的操作流程如圖4所示。

5 系統功能

5.1 綜合管理功能

壓板狀態監視及防誤管理系統既可以應用于單站模式，也可以應用于多站模式。利用它可以實現對站內壓板的綜合管理。壓板綜合管理功能主要包括壓板統計、查詢、分類和投退歷史記錄等。

5.2 狀態監視功能

通過站端或集控站、運維所、調控中心的防誤系統或監控系統可以實時監視全站或多站的壓板狀態。

5.3 防誤操作指示

在操作壓板時，由壓板管理主機開操作票，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。這時，需要操作的壓板就會被點亮，提示操作人員執行相關操作。

5.4 異常變位報警提示

在防誤模式下，如果沒有開操作票操作壓板或者操作錯誤的壓板時，系統將會以聲光的形式發出報警提示。

5.5 自動核對狀態

根據一次系統的運行方式制訂相應的壓板典型運行圖，自動判斷該運行方式下的壓板狀態是否正確。如果壓板狀態錯誤，則會提示報警。

圖4 壓板操作流程

6 結束語

壓板狀態監視及防誤管理系統的應用成功解決了二次壓板狀態無法實時監視的問題，而利用先進的計算機技術和通信技術將壓板位置狀態上送到監控后臺，能夠節省大量的人力、物力和財力，有效降低變電站的管理成本。將該系統與微機防誤閉鎖裝置相結合，將二次壓板操作納入五防管理中，能有效解決二次壓板操作無防誤管理措施的問題，避免因人為操作失誤給電網運行帶來的重大安全隱患，從而進一步提高電網運行的可靠性。應用壓板狀態監視及防誤管理系統能夠實現對壓板操作、運行、日常管理各個環節的有效控制，完善變電站防誤管理系統，提高變電站的運維管理水平，實現良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕