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变电站压板状态监视及防误管理系统的研制与应用
作者：徐浩 周刚 汤晓石 张捷 朱晶亮 来源：《科技与创新》2016年第06期
摘 要：目前，对变电站内的二次压板还没有有效的防误操作管理，无法实时在线监视压板状态，而且压板管理方式也较为落后。针对传统变电站压板管理和应用过程中存在的问题，简要叙述了变电站压板状态监视及防误管理系统的工作原理，阐述了其在变电站内的具体应用情况，详细介绍了系统的操作流程。将系统应用于变电站内，不仅能实时在线监视压板状态，不断完善变电站防误管理系统，还能避免人为操作失误给电网运行带来的重大安全隐患，降低变电站的管理成本，提高电网运行的可靠性和经济性。 关键词：保护压板；状态监视；微机防误；管理系统
中图分类号：TM63 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.109
电力系统保护压板又叫保护连片，它是保护装置联系外部接线的桥梁和纽带。一般情况下，当系统运行方式改变或者设备要检修时，都是利用投退保护装置外置压板改变保护装置的运行方式，用它直接代替保护装置，以保证继电保护装置运行的可靠性。
随着计算机技术的不断发展和变电站自动化水平的提高，一次设备、二次设备的智能化程度越来越高，防误闭锁功能也逐渐完善。但是，压板作为继电保护跳闸的最后一道屏障，依然采用基于机械的电气联接技术，信息化和智能化水平比较低，防误操作中也存在很多安全隐患，比如误投退或漏投退。这些都会直接影响继电保护功能的实现，严重时还会引起保护拒动或误动，导致电力设备被烧毁或引发大范围停电事故，进而影响电网的运行安全。
压板状态监视及防误管理系统不仅能检测压板的投退状态，实现对压板运行状态的在线监测，还能在压板运行状态异常时及时告警，并与微机防误闭锁装置相结合，有效解决二次压板操作只能提示性防误操作的问题，进而提高继电保护运行管理的自动化程度，保证继电保护装置运行的准确性。
1 传统变电站压板管理中存在的问题
传统变电站压板管理主要存在以下几方面的问题。 1.1 无法在线监视压板状态
由于压板数量多、种类多，仅依靠人工方式难以验证、保证压板投退的准确度，而且安全隐患潜伏时间较长，往往是在事故发生后才能被发现。
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1.2 压板管理方式落后
目前，压板管理主要依靠人工实现，它是按照各屏柜压板的布置情况制订压板投退表，并附加相关的操作说明。压板操作是按投退表进行的，而误投误退的现象时有发生，特别是软硬压板的相互逻辑关系方面。 1.3 防误闭锁功能有待提高
变电站防误系统主要是针对一次设备的，利用它能够实现对一次设备操作的闭锁逻辑校验和设备的强制闭锁。但是，它对二次设备的操作只能起到提示的作用，一次设备、二次设备操作逻辑判断关联还是比较弱。 2 基本工作原理
变电站压板状态监视及防误管理系统主要由微机防误闭锁装置、压板控制器、压板状态采集器和压板状态传感器等组成的。系统网络如图1所示。
压板状态传感器安装在压板本体上，它主要是采用非接触磁感应原理检测压板的状态。在投退压板时，可以将压板的变位信息转换为开关量输出，由压板状态采集器收集状态信息，状态信息通过RS-485上传给压板控制器，压板控制器通过以太网将一路状态信息上传到监控主机，从而实现对压板状态的实时监控。另外一路状态信息则上传给压板防误操作系统。防误操作系统可以进行开票、模拟等预演，将指令下达给压板控制器，经压板状态采集器点亮相应压板状态传感器的指示灯，提示操作人员需要操作的压板，从而实现防止压板误投退的功能。 3 应用方案
压板状态监视及防误管理系统主要是运用先进的计算机技术、网络通信技术、自动化技术和传感器技术实现对变电站压板状态的实时在线监控和防误操作管理。在安装系统的过程中，无需停电，也无需改动压板接线和压板状态，整个过程安全、可靠。
压板状态传感器分为安装基座、感应模块和遮线槽三部分。按照现场压板的种类，压板状态传感器又可分为线簧式压板状态传感器和连片式压板状态传感器，如图2、图3所示。目前，线簧式压板状态传感器只有一个型号，而生产连片式压板状态传感器的厂家比较多，型号也比较多。在具体应用中，要根据具体情况选择不同型号的压板状态传感器。压板状态传感器的单个模块化设计与现场压板要一一对应，它要安装在压板本体的一侧。在安装时，可采用双面胶贴装与卡扣相结合的方式。
压板状态采集器采用的是带电脑钥匙接口的一体式设计，通过它能实现压板防误闭锁操作。在具体应用过程中，要在每一面保护屏上安装一台压板状态采集器，以采集整面屏的压板状态。安装压板状态采集器时，主要采用的是贴装的方式。其中，安装基座贴装于屏体表面，压板状态采集器本体通过卡扣扣装在安装基座上。
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压板装置电源的作用是为每一面屏上的压板状态采集器提供24 V电源。它主要采用的是导轨式安装设计，可安装在屏后。一台压板装置电源可以满足不超过12个压板状态采集器的电源供给要求。
压板控制器是采用标准的1U 机箱规格设计的，它是通过RS-485总线与站内所有压板状态采集器相连。压板控制器带有3路RS-485接口，每一路485接口可以满足20面保护屏上安装的压板状态采集器的使用需求，总共可以带60面保护屏。压板控制器执行的是标准规约，它能作为一个间隔层设备接入综自系统中，从而全面监视软压板和硬压板的工作情况。现场安装要选定某一面有空面板的保护屏安装，如果要使用多个压板控制器，则可采用集中安装的方式。
4 操作流程
当执行倒闸操作时，可在防误主机上模拟操作票。操作票中主要包括常规操作内容和相应的二次压板操作内容。在具体操作中，要将操作票传输到电脑钥匙上，在完成一次设备的操作后，可携带电脑钥匙来到需操作二次压板的保护屏前。这时，将电脑钥匙插入压板状态采集器中，需要操作的压板指示灯就会自动点亮，即可按照指示灯操作正确的压板。如果无操作票进行压板的投退或操作错误的压板，系统就会发出警告。待所有操作完毕后，可将电脑钥匙信息回传，以改变系统中记忆的设备状态。如果压板位置状态与状态传感器上传的压板状态不一致，将会发出告警信号。压板的操作流程如图4所示。 5 系统功能 5.1 综合管理功能
压板状态监视及防误管理系统既可以应用于单站模式，也可以应用于多站模式。利用它可以实现对站内压板的综合管理。压板综合管理功能主要包括压板统计、查询、分类和投退历史记录等。
5.2 状态监视功能
通过站端或集控站、运维所、调控中心的防误系统或监控系统可以实时监视全站或多站的压板状态。
5.3 防误操作指示
在操作压板时，由压板管理主机开操作票，并将操作票传输给电脑钥匙，电脑钥匙通过装置钥匙接口传输操作票序列。这时，需要操作的压板就会被点亮，提示操作人员执行相关操作。
5.4 异常变位报警提示