智能遙控壓板功能設置方法的改進研究

許冠群 陶政軍

（國網浙江省電力有限公司東陽市供電公司 浙江省金華市 322100）

1 研究背景

當架空線路發生故障跳開斷路器后，在短時間內閉合斷路器，稱為重合，而能夠自動重合地控制閘門就是重合閘保護。重合閘保護在輸電線路出現短暫故障的時候可以起到較好的合閘作用，保障線路暢通，但是在實際的線路搶修、檢修過程中，存在需要退出重合閘保護的情況，即關閉重合閘功能，但是在施工完成之后，需要恢復重合閘的功能，重新投入工作。退出、投入重合閘保護操作步驟簡單、時間短，由于常規變電站還不具備遠程投退重合閘保護的功能，所以運維人員花在趕往操作變電所路上的時間往往是操作時間的30-50倍。

事實上，近年來國內的電力輸送技術問題有了較為長足的進步，因為電子設備自動化技術和軟件工程技術水平有了顯著進步，所以本文所提出的智能遙控壓板技術就是在這樣的情況下研究出來，實現遠程的變電站二次設備控制，包括壓板、空開的智能控制，能夠顯著提高變電站控制的自動化水平，尤其是對于修建在偏遠地區的變電站，人工進行重合閘投退工作往返時間久，操作也存在安全風險，實現了智能化控制就能夠降低這種風險，提高工作效率。

2 智能遙控壓板技術

2.1 技術簡介

智能遙控壓板采用常規線簧式壓板基本結構，保證與傳統壓板在外觀及二次回路上的一致性。同時在壓板后部設置動作機構與狀態檢測模塊，動作機構由精密電機及減速機構、配合機構等組成；狀態檢測模塊采用雙源檢測原理，包括紅外檢測與微動開關檢測，實現對壓板狀態的雙確認檢測。控制方式采用硬接點（雙點脈沖控制）或RS485通信（MODBUS協議）的方式控制。

該遙控壓板針對10kV、35kV架空線路重合閘壓板，線路出現故障或帶電作業等情況時，需要退出重合閘壓板。對重合閘壓板進行智能化改造后可以在遠方實現重合閘壓板的投退，極大地提高運維工作效率，大幅降低路途安全風險。

遙控智能壓板的特點包括：

（1）兼容常規線簧式壓板功能，這是智能遙控壓板的最基本特點，智能遙控壓板是在常規的重合閘壓板上改良而來，所以仍舊包含了常規壓板的所有功能，只是可以實現遠程智能遙控。

（2）采用DC24供電。

（3）支持RS485通信（Modbus協議）控制壓板的分、合操作，支持DC220V強電硬接點控制壓板的分、合操作（雙點脈沖控制），這個特點是實現智能遙控的核心特點， 正是因為本遙控壓板能夠適配這兩種操控方式，所以才能夠實現遠程智能遙控。

（4）動作時間：<2s。

壓板狀態雙確認（紅外檢測、微動開關）。

（5）支持就地手動操作。

表1是該遙控壓板技術重合閘的技術參數情況。

表1：該遙控壓板技術重合閘的技術參數情況

2.2 技術實施方案

對于改造站，智能遙控壓板需要更換原有壓板，對于原壓板為線簧式壓板時，可以直接更換；如果不是，則需要重新設計面板開孔。智能遙控壓板安裝好后，將通信接口或控制輸入接點和狀態輸出接點接入到通信控制單元或測控裝置、就地裝置對應的接口上。智能遙控壓板采用低壓DC24V供電，采用電源適配器進行電壓轉換后輸出DC24V，并接入IN（+、-）端子。采用硬接點控制和狀態采集時，將控制輸入接點和狀態輸出接點接入到測控裝置或就地裝置對應的接口上。

采用通信控制方式時，將通信管理單元第一路RS485接入第一個智能遙控壓板IN端子對應的A、B，再將該壓板的OUT端子與下一個智能遙控壓板的IN端子通過連接線進行手拉手連接，以此類推，直至最后一個壓板。

2.3 應用場景分析

智能遙控壓板技術的主要應用場景包括變電站的一鍵順控改造和重合閘壓板、備自投壓板改造。對于一鍵順控改造項目，目前在國網范圍內主要是針對母聯壓板和空開，數量較少。而在南網范圍，會涉及更多的壓板和空開，包括遠方控制壓板、出口壓板以及刀閘電機電源空開、線路或母線PT二次空開等。其原理示意圖如圖1。

圖1：智能遙控壓板原理示意圖

一鍵順控是當前變電站建設改造的重要內容，“一鍵順控”是將大量、繁瑣的人工倒閘操作步驟固化到專用后臺計算機上，只要在計算機上點擊一下所需的“操作任務”，計算機就可以自動地完成一系列的設備遙控操作，同時還能夠自動校驗是否操作到位，確保操作正確。過去，人工操作一條110千伏線路停（送）電，大約需要30分鐘，這期間需要操作人員與監護人員不斷地重復著發令、復誦、操作、現場檢查等步驟，可以說費時費力。而如今，這樣一個操作僅需在計算機上點選一下“操作任務”，5分鐘內，計算機就可以按既定順序遠程完成所有設備的遙控操作，操作過程不再需要工作人員參與。“一鍵順控”的應用不僅大幅提高了工作效率，還大幅降低了停送電時間，為供電可靠性做出了重要貢獻。但是正如前文所述，當前國內多數變電站的一鍵順控還存在很多不足之處，尤其是對于二次壓板、二次設備的一鍵智能化控制還顯得較為不足，究其原因，就是受到技術限制，無法有效實現一鍵順控。但是智能遙控壓板技術的出現對變電站一鍵順控改造建設能夠帶來質的飛躍，通過智能遙控壓板技術，不僅能夠實現對一次設備的智能控制，還包括二次，乃至多次設備都可以遠程智能化操控。極大提高了變電站的電氣自動化水平。

重合閘壓板和備自投壓板中使用智能遙控壓板技術自不必多言，本身智能遙控壓板技術就是為這兩個設備研發，利用智能遙控壓板技術，可以實現重合閘壓板和備自投壓板的遠程控制自動投退，而不用人工再跋山涉水進行操控，提高了變電站控制的效率，也降低了人工風險和人力成本。

3 智能遙控空開技術

3.1 技術簡介

智能遙控空開是在已有空開的基礎上進行加裝，適合空開的遙控改造。包含微斷控制單元和動作執行機構，動作執行機構由精密電機及減速機構、配合機構等組成，動作執行機構通過卡扣帶動空開的把手進行分合動作，同時對空開把手位置進行狀態檢測；微斷控制單元接收上位機控制指令，控制動作執行機構對空開進行分合控制，同時將空開狀態信息反饋回上位機。控制方式與狀態輸出包含接點方式（雙點脈沖控制）和RS485通信（MODBUS協議）兩種方式，狀態信息包含空開把手位置狀態和空開上下電信號狀態的綜合判斷。

圖2、圖3分別為智能空開技術的微斷控制單元和動作執行單元。

圖2：微斷控制單元

圖3：動作執行單元

智能空開技術的特點在于：

（1）采用分體式結構，動作機構安裝在空開正上方。

（2）支持RS485通信（Modbus協議）控制空開的分、合操作。

（3）支持DC220V強電硬接點控制空開的分、合操作（雙點脈沖控制）。

（4）具有兩個獨立的電保持繼電器開出，能根據檢測到的空開狀態，輸出分位、合位、分閘異常、合閘異常四種狀態：僅TW接點閉合時，表示空開在分位；僅HW接點閉合時，表示空開在合位；TW和HW均閉合時，表示合閘異常；TW和HW均不閉合時，表示分閘異常。

（5）具有遠程自動控制或本地手動控制模式，在遠程自動模式時，只能通過遠程通信或智能裝置的遙控信號進行空開分合控制；本地手動模式時，遠程不能遙控，只能手動分合操作。

（6）檢修掛鎖功能，掛鎖后遠方和就地均不能合操作。

（7）動作時間：<2s。

（8）狀態雙確認（把手位置+回路電壓）。

（9）不影響空開脫扣。

（10）支持就地手動操作。

3.2 技術建設方案

智能遙控空開包含微斷控制單元和執行單元兩部分，微斷控制單元安裝在箱體內部，采用導軌式安裝。執行單元安裝在已有空開的上方，可以通過螺絲固定在空開面板上，或通過安裝支架固定在導軌上。智能遙控空開安裝好后，將控制輸入接點和狀態輸出接點接入到測控裝置或就地裝置對應的接口上。微斷控制單元采用標準3.5寸U型導軌式安裝，尺寸為72*90*72mm（長*寬*高），也可以采用螺釘安裝，動作執行機構采用螺釘安裝在空開面板上，每個空開位置要鉆三個孔，兩個Φ5.5的孔用于固定執行機構，Φ10的孔用于穿信號連接線。

圖4為智能空開技術的示意圖。

圖4：智能空開原理示意圖

3.3 應用場景

空氣開關，又名空氣斷路器，是斷路器的一種。是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關。空氣開關是低壓配電網絡和電力拖動系統中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護功能于一身。除能完成接觸和分斷電路外，尚能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機。智能空開在傳統空開的基礎上，增加了智能化功能， 即可以實現開關斷路之后的自動重新復位，而不需要人工操作，其應用場景主要就是變電站的空開改造。空開在變電站中承擔著保護電路，保護電氣設備，控制電路的重要功能，但是傳統空開無法智能控制，使得當施工需要電流過載的時候，空開斷開電路而無法恢復，同樣需要人工恢復，耗費時間精力，也產生額外的風險，智能空開與智能遙控壓板技術一同使用，能夠對變電站的電氣設備實現高度智能化管控，實現遠程控制，減少人力損耗。

4 小結

電子技術和軟件技術的飛速發展為變電站自動化控制提供了便利，基于自動控制技術的的智能遙控壓板和智能空開技術應用到變電站中，可以實現遠程控制變電站的電氣設備，當出現故障搶險或者施工需要的時候，即便停止重合閘工作或者空開工作，也能夠遠程恢復，而不需要人工操作，隨著我國變電站建設數量不斷增加，這些智能化技術的用處會越來越大，能夠顯著提高變電站的工作效率，節約人力成本。