智能壓板防誤操作系統研究與實現

程海艷 蔣再新 崔海婷 張海利

（1.廣西電網公司欽州供電局，廣西 欽州535000；2.國網寧夏電力公司檢修公司，寧夏 銀川750011）

0 引言

保護壓板在變電站繼電保護和自動裝置回路中有重要作用，它在保護跳閘回路中為檢修的安全提供保障。當運行方式發生變化時，保護壓板如果錯投退或誤投退，就會影響保護功能的實現，甚至引起保護拒動或誤動，導致電力系統發生重大事故。因此，開發一套智能壓板防誤操作系統，從技術上實現保護壓板的狀態實時檢測、控制操作和警示操作等功能，是一項迫切而重要的工作。

1 變電站壓板應用現狀

目前，變電站繼電保護裝置和自動裝置出口壓板主要由人工投退并進行檢查，一人讀取壓板位置，一人對照壓板位置進行核對，由于操作人員責任心不同，而且變電站運行方式常有變化，保護壓板的位置和數量眾多，使得誤投退、漏投退和虛投退的現象比較普遍。

電力行業曾因誤投、漏投壓板導致多起事故，造成重大經濟損失，例如2008年4月14日，廣西220kV某變電站值班員誤投壓板，造成2號主變比率差動動作，2號主變2002開關及110kV專旁190開關跳閘，導致2座110kV變電站全站失壓。事故造成電量損失0.14萬k W·h。因此，確保壓板投退的準確操作在電力系統安全運行體系中至關重要。開發一套智能壓板防誤操作系統，可以在技術上實現檢測壓板投退狀態、警示錯誤投退，以減少各種錯誤投退壓板導致的損失。

2 變電站壓板智能化研究

2.1 設計構想

智能壓板防誤操作系統旨在監視變電站壓板投退狀態和防誤操作，對壓板的變位記錄可以進行歷史查詢和跟蹤，根據運行方式的變化可對壓板操作的邏輯規則進行判斷。

智能壓板防誤操作系統在設計上主要解決需以下幾個問題：（1）實現壓板投退狀態的自動監視與記錄功能；（2）對壓板投入錯誤狀態發出告警提示；（3）實現壓板操作的防誤功能；（4）編輯壓板投退的邏輯規則，形成數據庫。

2.2 系統組成與功能實現

該智能壓板系統主要由主機管理系統、電腦鑰匙、智能壓板控制器、智能壓板組成，具體如下：（1）主機管理系統：生成操作票、實時查詢與核對壓板位置與投退狀態、生成報表、記錄歷史狀態與數據、發出告警指示等。（2）電腦鑰匙：傳遞操作命令和操作結果。（3）智能壓板控制器：接收電腦鑰匙傳遞的操作指令，傳遞給智能壓板；監控其下所有智能壓板投退狀態，向上傳遞給主機管理系統；壓板投退發生異常時發出告警信號。（4）智能壓板：接收智能控制器傳遞的操作指令、控制壓板投退狀態指示燈、告警異常投退并向智能壓板控制器傳遞告警信號。

2.3 工作流程

（1）主機管理系統編輯壓板操作邏輯規則，以典型票的方式保存在數據庫中。（2）壓板操作前在主機管理系統上開票并進行模擬預演，成功后將操作票傳給電腦鑰匙。（3）電腦鑰匙將主機管理系統開出的操作票按順序傳遞給智能壓板控制器；操作完成后，通過傳輸適配器將操作結果傳遞給主機管理系統，由主機管理系統形成歷史記錄。（4）智能壓板控制器將電腦鑰匙傳遞的各操作指令按位置發送到其下各智能壓板。（5）智能壓板按操作指令控制壓板投退狀態指示燈變化，提示操作員進行操作，對沒有操作指令時發生的壓板操作發出告警并將告警上傳至智能壓板控制器。

2.4 系統功能與特色

（1）本系統在軟件開發方面需要實現對眾多壓板操作的開票、主機預演、壓板邏輯規則編輯等功能，依靠目前比較成熟的微機防誤系統可以進行研發，且投入較低。

（2）本系統的關鍵難點是壓板投退狀態的檢測，擬采用非電量檢測技術檢測與顯示壓板的投退狀態，與壓板二次接線無任何電氣聯系，可利用光電檢測技術加以實現：將壓板轉動桿換成透明的導光塑料桿，塑料桿尾部涂有遮光涂層，當壓板投退狀態發生改變時，遮光涂層的位置隨之變化。壓板拉手也采用透光材料，這樣智能檢測部件指示燈能通過可導光的轉動桿將光源導到拉手上。本研究采用的非電量檢測技術原理如圖1所示。

該技術的關鍵點如下：1）通過壓板位置檢測器件1和壓板位置檢測器件2來完成對壓板投退狀態的檢測。2）導光柱與壓板本體可轉動部分固定在一起，其表面一半透明，另一半不透明；導光柱一方面將CPU板狀態指示燈發的光導到壓板表面，另一方面配合壓板位置檢測器完成對壓板投退狀態的檢測。3）壓板智能檢測部分與壓板本體無任何電氣連接關系。

（3）本系統通過多層次控制來克服傳統人工檢測壓板產生的錯誤投退的弊端。首先，主機管理系統數據庫中已編儲的大量操作票和模擬預演功能從根本上保證了壓板投退操作指令的正確性。其次，智能壓板對沒有操作指令產生的壓板投退狀態改變發出告警并能逐級上傳給主機管理系統。最后，壓板操作票可融入一次設備操作票中，形成從一次設備到二次設備的整體防誤。

（4）變電站壓板數量龐大，一個220kV或500kV變電站內的壓板數在1 000個以上，利用智能系統可以降低人工檢測與維護壓板的工作量并提高準確性。即由中繼器采集所有壓板信息后通過網線打包上傳。一個中繼器可以拖帶81個智能壓板，再由中繼器通過RS485總線與主機電腦相連接，而一條RS485總線可以連接127個中繼器，這樣該智能系統可以滿足各電壓等級變電站對所有應用壓板的監測與信息采集需求。

（5）系統特色：首先，主機管理系統在編制軟件時著重注意幾個邏輯功能的正確性，即當壓板處于檢修狀態時，操作壓板將不會產生任何告警；若沒有在防誤主機上進行開票而操作壓板，即壓板變位是由非法操作引起的，則啟動告警，提醒運行人員注意；系統既可以獨立運行，也可以形成一次設備到二次設備的整體防誤。其次，智能壓板在設計上要有明顯可視的斷開點，可以提供手動檢測接口；結構簡單小巧，能與傳統壓板結合；對外有標準的通信接口，能與智能壓板控制器相連接。最后，LED燈前后臺一一對應，不同顏色醒目易辨。

圖1 非電量檢測技術原理

3 結語

智能壓板防誤操作系統通過主機管理系統、電腦鑰匙、智能壓板控制器與智能壓板等功能的實現，可以將正確的操作指令傳遞給各智能壓板，在線監視與記錄壓板投退狀態的變更，對無操作票指令的投退變化發出告警，從整體上對數百甚至上千個壓板進行準確定位與監測，彌補了人工操作的不可控性，保障了繼電保護的安全與可靠，必將有效提高全電網的安全水平和供電可靠性。

［1］牛志剛，賈騰飛，徐慶錄，等.智能壓板系統在齊齊哈爾馮屯500kV變電站中的應用［J］.電力系統保護與控制，2010（23）

［2］路立仁，龍軍.壓板投退操作研究［J］.機電信息，2012（12）

［3］汪洪明，楊妮娜.二次壓板操作的安全措施與防范探討［J］.繼電器，2007（2）