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变电站二次压板防误策略研究

发表时间：2021/5/13 来源：《中国电力企业管理》2021年2月作者：何卓怡，曾伟章，张健榕

[导读] 防误闭锁管理系统是确保变电站内设备正确操作的技术保障，完善的防误系统可以有效避免误操作事故的发生，对人身、设备、电网具有重要的安全意义。目前，变电站二次设备防误闭锁管理缺少成熟的技术手段，主要依靠管理手段和作业人员技术水平，存在着较大的安全隐患。本研究采用非电量检测技术，通过压板状态传感方式，建立压板状态监视及防误系统，从技术手段方面弥补二次压板防误的不足，确保变电站倒闸操作工作的安全有效开展。

广东电网有限责任公司东莞供电局，作者：何卓怡，曾伟章，张健榕 523000

摘要：防误闭锁管理系统是确保变电站内设备正确操作的技术保障，完善的防误系统可以有效避免误操作事故的发生，对人身、设备、电网具有重要的安全意义。目前，变电站二次设备防误闭锁管理缺少成熟的技术手段，主要依靠管理手段和作业人员技术水平，存在着较大的安全隐患。本研究采用非电量检测技术，通过压板状态传感方式，建立压板状态监视及防误系统，从技术手段方面弥补二次压板防误的不足，确保变电站倒闸操作工作的安全有效开展。
关键词：变电站；二次压板；防误管理
        “电力生产,安全第一”，为了确保设备操作安全，变电站内一次设备必须通过五防校验才允许操作。严格的防误闭锁管理，有效避免了误操作事故的发生。为了保障一次设备的安全运行，变电站内安装有完善的继电保护装置。继电保护装置通过二次压板的投退实现不同的保护策略。目前，二次压板的投退还没成熟的防误闭锁方法，错投退或误投退压板会直接影响保护功能的实现，严重时会引起保护拒动或误动，导致大范围停电事故。国网公司《第三代智能变电站总体技术方案》中关于智能决策提出“研究压板状态智能巡检技术，制定压板投退规则库，根据设备运行方式和位置状态，自动检测压板位置是否正确，运行方式改变时自动推送压板投退策略”，对二次压板防误技术提出了明确要求。
        1.二次压板防误研究现状
        目前，电力系统中压板管理主要靠管理制度和人工管理来实现，较高级一类的也只能做到在进行压板投退时对照压板卡进行操作并记录，压板的投退状态靠人工检查，投退时定位也依赖人工确认，压板类的误操作仍然时有发生。总体来说，继电保护压板的智能技术的研究目前还处于起步阶段。目前国内外对于智能压板的研究主要有以下几种方法:
        1.1.检测重力继电器触点状态
        压板固定在投人状态，用RTU控制重动继电器，将重动继电器的常开触点串人压板回路，并由RTU检测重动继电器触点的开合状态，达到远方遥控压板投退及检测压板投退状态的目的。
        该方法重点在于解决远方压板的投退，间接解决了这种方式下压板投退状态的检测，但存在成本高且不完善的缺点(无法判断压板是否在退出位置)。
        1.2.图像识别法
        在变电站继保室安装摄像机，实时拍摄保护测控屏上的压板，并将压板图片上传上位机压板图像处理系统。上位机压板图像处理系统数据库预存保护压板的状态，通过图像识别技术将实时上传的压板图像与数据库中预存的压板状态进行比较，从而实现压板投退状态的检测。
        该方法投资少，可靠性高，但摄像机必须移动，而且必须保证有足够的光线强度;另外,某些保护屏的压板数量多,旦安装位置偏屏体低端，当屏门关上时，摄像机可能拍不到压板的状态，在推广方面有比较大的局限性。
        1.3.非电量原理
        根据压板投退操作时其机械部件有一定位移的特性.采用非电量接触技术将位置的变化转换成对应的开关量信号，微处理器通过开关量信号高低电平的变化来判断压板的投退位置。该方法具有可靠性高，成本低，使用维护方便等特点，具有比较高的性价比。
        2.二次压板防误策略
        2.1.策略原理
        此次研究压板防误策略，采用非电量检测技术。该技术在完全不影响继电保护压板所在保护的功能、出口回路的情况下，将压板状态传感模块作为附件安装在原有压板上，压板状态传感模块根据压板投退时的机械动作位置，将继电保抗压板的投入/退出状态采集上来。

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        2.2.功能结构
        在变电站端各保护测控屏或开关柜上安装一台压板状态采集器，压板采集器通过单总线的方式读取屏柜上所有压板的投退状态;变电站内每个保护室和高压室安装一台压板控制器，通过RS485通信的方式与每面屏柜上的压板采集器进行通信，采集所有压板的状态信息，并通过以太网通信的方式将压板状态上送至变电站端的防误主机，为变电站倒闸操作票的正确开出提供带实时状态的继电保护压板操作防误判据，由防误主机或监控主机提供继电保护压板操作安全策略的制订。
        2.3.工作模式
        在对变电站内一、二次设备进行倒闸操作前，运维人员在变电站端的防误系统上根据继电保护压板的实时状态，将继电保护压板操作项目录入进倒闸操作票中，在经过模拟预演操作、主机防误规则判断通过后，将该操作票传输给电脑钥匙;运维人员持电脑钥匙到现场按照操作序列首先执行一次设备的操作;一次设备操作完成后，进行继电保护压板的操作，操作继电保护压板前，首先将电脑钥匙通过压板状态采集器的钥匙接口传输操作票，由压板状态采集器按照操作票压板操作序列依次点亮需要操作的压板，提示运维/检修人员操作，在运维人员操作正确的情况下，系统将依次提示下一个待操作的设备，若运维人员操作不正确，系统将通过声光告警的方式提醒运维人员对应的错误信息，同时，触发防误系统系统的闭锁功能，闭锁该操作步骤以后的所有操作项，以防止因此而导致的误操作事故的发生。操作完成后，通过电脑钥匙回传操作结果给防误系统，压板管理系统根据压板状态与一次系统运行方式对应的压板典型运行图进行核对，如果与典型运行图不一致时，将会提示告警，复归报警需要相关的权限设置。
        2.4.项目研发
        为进一步规范自动化设备压板管理，本项目拟研发一套二次压板防误操作装置，实现了硬压板投退操作的硬闭锁，通过电脑钥匙对二次压板闭锁装置解锁，通过手机APP软件实现压板操作的授权管理。系统支持通过人员角色进行权限配置，自定义综合班和运维班人员的开锁权限。
        项目研发后采用技术手段代替传统规章制度，实现二次硬压板的安全管控。规范压板管理，防止误投、误退压板，保证一次设备保护的功能和动作出口正常发挥作用。系统通过对压板操作授权和解锁操作记录实现二次硬压板操作的管控，明确责任到人。支持通过筛选操作人、授权人、所属部门（运维、继保）、时间段、设备名称等信息查询操作记录，实现设备操作的追溯查询。
        2.5.技术原理
        系统采用RFID物联网技术、计算机技术、移动互联技术，实现对硬压板操作的安全管控。通过硬件对二次硬压板进行闭锁，防止硬压板的误投和误退。操作压板前，需在手机App上申请授权生成操作任务，连接电脑钥匙下发解锁权限和回传操作记录。
        手机App通过4G网络访问系统服务器，实现数据交互；通过Bluetooth通讯连接电脑钥匙，实现信息交互。压板闭锁装置采无源锁，内置全球唯一RFID编码，用于电脑钥匙识别设备身份和鉴权开启。电脑钥匙通过RFID识别设备并鉴权成功后，打开压板闭锁装置，若鉴权失败则无法打开锁具，从而实现对指定二次硬压板的解锁和操作。
        3.结语
        二次压板防误策略通过建立压板状态监视及管理系统，实现了对压板的数量、类型、状态的统计与查询，对压板操作记录、异常变位记录进行追溯，解决人工统计效率低、不完全、查询不方便的问题，提升二次压板的智能化管理水平，通过技术手段避免人为误操作情况的发生。该策略通过融入现有变电站五防管理系统，实现了变电站内一、二次设备的全面防误，从根本上提高了变电站设备的安全操作与运行。
        技术创新点：研发一款手机APP应用，实现二次硬压板操作的管理和操作授权，通过手机APP与电脑钥匙连接将操作权限下发至电脑钥匙进行解锁。
参考文献
【1】黄东方,孙亚辉.保护压板投退全过程防误措施的研究与实现[J.电力与电工，2008,28 (4): 58-60.
【2】程海艳,蒋再新.智能压板防误操作系统研究与实现[J.机电信息，201415) :137-138.
【3】曲松云,蒋再新.智能压板防误操作系统研究与实现[J].科技创新导报，2017,14 (20) :54-55.
本论文来源于广东电网有限责任公司职工技术创新项目；项目名称：配网自动化设备二次压板防误操作装置；项目编号：031900KK52200044