变电站压板在线状态监测系统的应用

吉 瑞(国网宁夏电力公司中卫供电公司，宁夏 中卫 755000)



变电站压板在线状态监测系统的应用

吉 瑞
(国网宁夏电力公司中卫供电公司，宁夏 中卫 755000)

〔摘 要〕分析了当前常规变电站在压板智能化管理与防误操作方面存在的安全隐患，介绍了压板在线状态监测系统的结构及工作原理，阐述了该系统的实施过程及实现的功能，并分析了实施后取得的效果。

〔关键词〕变电站；压板；状态传感器；在线状态监测

0 引言

目前广泛应用在变电站继电保护和自动装置回路中的二次压板，按照接入保护装置或自动装置二次回路位置的不同，可分为功能压板和出口压板2大类。电力系统运行方式改变时，往往涉及到压板的投退，如果压板发生误投退或漏投退，会直接影响继电保护功能的实现，严重时甚至会引起保护拒动或误动，影响电网的安全运行。

2014年某变电站一条线路因吊车触碰A相发生故障，由于线路开关出口压板漏投入，导致事故扩大，造成变电站全停事故，给二次压板管理敲响了警钟。

1 压板管理现状分析

在电力系统一、二次设备都已不同程度实现智能化的情况下，常规变电站的压板智能化管理与防误操作还存在一定的安全隐患，主要表现如下。

(1) 压板状态，特别是出口压板状态无法实现在线监视。在无人值守运行模式下，仅靠人工方式难以验证、保证压板是否正确投退，安全隐患潜伏时间长，往往在事故后才能发现。

(2) 压板管理方式落后。各变电站主要还是依靠人工管理，按照各屏柜压板的布置情况制定压板投退表，并附加相关的操作说明。压板操作时虽然按投退表进行，但也不能完全杜绝误投误退的现象，特别是在软、硬压板的相互逻辑关系方面。

(3) 变电站防误系统主要针对一次设备，实现对一次设备操作的闭锁逻辑校验及强制闭锁。对二次设备的操作一般只能做到提示操作。一、二次设备的操作逻辑判断关联较弱。

(4) 随着“调控一体化”、“三集五大”运行模式的推广，各个受控站按无人值班模式设计，数据信息集中上送、统一管理成为发展的必然趋势。但对压板位置的检查仍采用人工方式，这种管理方式耗时耗工，并且存在误投退、漏投退的风险。

为解决以上问题，某供电公司通过应用变电站压板在线状态监测系统，提升了压板的智能化管理水平，有效防止了压板的误投退或漏投退，解决了压板安全管理问题。

2 压板在线状态监测系统的结构与原理

压板在线状态监测系统采用非电量感应检测技术，可以实现压板状态远方监视及管理，为压板操作提供安全保障，解决了目前变电站压板状态无法监视、人工就地巡检效率低、人为误操作隐患大的问题。该系统既能独立运行，又可以与防误系统配套。对变电站进行压板在线状态监测系统安装改造时，无需停运一次设备，也无需改动压板接线及压板状态。

2.1 压板在线状态监测系统结构

压板在线状态监测系统结构如图1所示。

(1) 压板管理主机。通过压板控制器采集各个压板状态信息，按屏/柜、站来管理单站或多站的压板状态信息，可实现压板投退状态的监视、压板变位记录、告警提示、压板检修提示、压板状态自动核对、压板操作票的开票、模拟预演及传票等功能；并且其可与变电站防误闭锁系统共用1台主机。

(2) 压板控制器。采集全站压板的状态信息，并将压板状态信息上传给压板管理主机，实现压板的本地监视和管理。

(3) 压板状态采集器。采集一面保护测控屏或一面开关柜的所有压板状态，并将压板状态信息通过RS485通讯总线上传至压板控制器。压板状态采集器能与电脑钥匙进行信息交互，读取电脑钥匙中的操作序列，并根据操作序列逐一点亮相应的压板状态传感器指示灯，提示操作人员进行操作。当压板异常变位时，压板状态采集器会发出声光报警，并将变位信息通过压板控制器上传给压板管理主机。

(4) 压板状态传感器。采用卡装或粘贴的方式安装在压板上，安装时无需停电，无需改动压板接线及压板状态。采用非接触感应原理实现压板投退状态的检测，并通过LED灯指示压板操作及异常变位的报警。

图1　压板在线状态监测系统结构

2.2 工作原理

2．2．1 压板状态传感器工作原理

压板状态传感器包括磁钢感应附件和传感器模块。它利用干簧管的磁敏特性，随着压板可操作部分位置的改变，将压板状态的变化转换为开关量输出，如图2所示。传感器模块安装在压板右侧，在压板连片拉手上安装磁钢感应附件，当压板处于“投入”位置时，磁钢靠近干簧管，使得干簧管导通，模块检测到压板投入；当压板处于“退出”位置时，磁钢远离干簧管，使得干簧管断开，模块检测到压板退出。

图2　压板状态传感器原理

2．2．2 压板状态采集器工作原理

压板状态采集器分为如下3部分。

(1) 采集器主控板。主要集成CPU及其外围电路、RS485通讯电路、调试接口和12C通讯电路。

(2) 采集器总线板。该板卡主要放置1粒12C接口的16位10扩展芯片，可采集压板状态并提供LED告警。

(3) 采集单元模块。主要电路元件为采集用的干簧管和告警用的LED显示屏。

2．2．3 系统工作方式

压板状态传感器通过单总线通讯的方式将压板状态信息上传给压板状态采集器。压板状态采集器通过RS485通讯总线集中管理、采集全站的压板状态信息，并通过以太网上传至压板管理主机。压板管理主机按屏/柜、站的层级管理方式对压板进行监视和管理，同时压板管理主机可作为子模块嵌入到防误闭锁系统中，实现一次设备与二次设备的综合防误功能。

2．2．4 画面显示

由于软压板是通过保护装置、监控系统软件实现画面显示的，因其显示形式的标准不统一，给变电运维人员进行状态识别带来困难。压板在线监测系统采用标准规约，可作为一个间隔层的设备接入到变电站综合自动化系统中，统一变电站各间隔的显示画面，使软、硬压板的显示方式统一。变电运维人员在监控系统操作软压板的投退，压板在线监测系统可同步显示软压板变位信息并发出提示信息，以方便运维人员检查核对；使软、硬压板状态统一在一个系统界面显示，实现了对软、硬压板状态的全面监视。

2.3 系统的工作模式

压板在线状态监测系统有2种工作模式，即防误模式和监视模式。

(1) 防误模式。在进行压板操作时，从防误闭锁主机上开操作票，并传送至电脑钥匙；电脑钥匙通过钥匙接口按照操作票的顺序将操作指令传给压板状态采集器；压板状态采集器再根据操作指令逐一点亮对应压板的操作指示灯，提示操作人员进行操作。如果存在没有经过开票即操作或操作错误的压板，压板状态采集器将发出声光报警信号，并将告警信息上传给压板管理主机，压板管理主机系统同时提示报警。

(2) 监视模式。压板控制器通过RS485通讯总线集中管理所有的压板状态采集器，采集全站的压板状态信息，并通过以太网上传至站端或远方的压板管理主机，实现对压板的监视和管理。

3 系统的实施

某供电公司对110 kV变电站安装压板在线状态监测系统，根据现场保护测控屏和开关柜上的压板类型，选用相应类型的压板状态传感器。每面保护测控屏安装1台压板状态采集器，采集屏柜上的压板状态；在主控室安装1台压板控制器，用于管理全站所有压板状态采集器。压板控制器通过以太网接口与站端压板管理主机连接，实现压板状态的监测和管理，并与防误闭锁系统进行结合。改造施工在不停电、不改变压板接线及压板状态的情况下，通过卡装和粘贴的方式进行安装，对压板的正常使用和站内设备的正常运行无任何影响。同时，在原防误闭锁主机上增加压板在线状态监测系统，不需新增主机，在一定程度上节约了成本，降低了现场施工的难度。

4 系统实现的功能

(1) 压板综合管理。可按照单站或多站模式实现对压板的综合管理，包括压板统计、查询、分类、投退历史记录等。

(2) 压板状态实时监视。可通过站端或集控站的防误闭锁系统实现对全站或多站压板状态的实时监视。

(3) 压板投退规则逻辑判断。压板的投退规则可以在压板管理主机上设定，操作预演时可进行规则判断。

(4) 压板防误操作提示。操作压板时，通过压板管理主机开出操作票并传给电脑钥匙，电脑钥匙装置的钥匙接口传输操作票序列，需要操作的压板被点亮，提示操作人员进行操作。

(5) 压板异常变位报警提示。在防误模式下，如果存在没有开操作票即操作压板或者操作错误的压板时，系统以声光形式进行报警提示。

(6) 压板状态自动核对。根据一次系统的运行方式制定相应的压板典型运行图，自动判断在该运行方式下的压板状态是否正确，如果错误则会提示报警。

(7) 压板检修提示。可将变电站内压板按工作区域设为检修状态，检修状态下压板可随意投退，但系统会有变位历史记录。检修结束后，系统将与检修前的压板状态进行比对，如果不一致，将提示报警。

(8) 变电站压板状态全面监视。采用标准规约，可接入到变电站综自系统中，实现对软、硬压板状态的全面监视。

5 系统实施的效果

某供电公司通过安装变电站压板在线状态监测系统，并将其作为一个子系统嵌入到防误系统中，形成包含一、二次的完整防误解决方案。通过应用压板在线状态监测系统，对变电站压板运行状态进行实时监测，并对各种运行方式下的压板状态异常自动报警，实现了全站压板的智能化管理，极大地方便了运维人员对变电站内压板状态的监视与操作，进一步提升了防止电气误操作的水平，为电网的安全稳定运行提供了保障。

吉 瑞(1982-)，男，工程师，主要从事变电安全管理工作，email：jirui．228@163．com。

作者简介：

收稿日期：2015-09-12。