智能压板防误操作系统研究与实现

程海艳 蒋再新 崔海婷 张海利

（1.广西电网公司钦州供电局，广西 钦州535000；2.国网宁夏电力公司检修公司，宁夏 银川750011）

0 引言

保护压板在变电站继电保护和自动装置回路中有重要作用，它在保护跳闸回路中为检修的安全提供保障。当运行方式发生变化时，保护压板如果错投退或误投退，就会影响保护功能的实现，甚至引起保护拒动或误动，导致电力系统发生重大事故。因此，开发一套智能压板防误操作系统，从技术上实现保护压板的状态实时检测、控制操作和警示操作等功能，是一项迫切而重要的工作。

1 变电站压板应用现状

目前，变电站继电保护装置和自动装置出口压板主要由人工投退并进行检查，一人读取压板位置，一人对照压板位置进行核对，由于操作人员责任心不同，而且变电站运行方式常有变化，保护压板的位置和数量众多，使得误投退、漏投退和虚投退的现象比较普遍。

电力行业曾因误投、漏投压板导致多起事故，造成重大经济损失，例如2008年4月14日，广西220kV某变电站值班员误投压板，造成2号主变比率差动动作，2号主变2002开关及110kV专旁190开关跳闸，导致2座110kV变电站全站失压。事故造成电量损失0.14万k W·h。因此，确保压板投退的准确操作在电力系统安全运行体系中至关重要。开发一套智能压板防误操作系统，可以在技术上实现检测压板投退状态、警示错误投退，以减少各种错误投退压板导致的损失。

2 变电站压板智能化研究

2.1 设计构想

智能压板防误操作系统旨在监视变电站压板投退状态和防误操作，对压板的变位记录可以进行历史查询和跟踪，根据运行方式的变化可对压板操作的逻辑规则进行判断。

智能压板防误操作系统在设计上主要解决需以下几个问题：（1）实现压板投退状态的自动监视与记录功能；（2）对压板投入错误状态发出告警提示；（3）实现压板操作的防误功能；（4）编辑压板投退的逻辑规则，形成数据库。

2.2 系统组成与功能实现

该智能压板系统主要由主机管理系统、电脑钥匙、智能压板控制器、智能压板组成，具体如下：（1）主机管理系统：生成操作票、实时查询与核对压板位置与投退状态、生成报表、记录历史状态与数据、发出告警指示等。（2）电脑钥匙：传递操作命令和操作结果。（3）智能压板控制器：接收电脑钥匙传递的操作指令，传递给智能压板；监控其下所有智能压板投退状态，向上传递给主机管理系统；压板投退发生异常时发出告警信号。（4）智能压板：接收智能控制器传递的操作指令、控制压板投退状态指示灯、告警异常投退并向智能压板控制器传递告警信号。

2.3 工作流程

（1）主机管理系统编辑压板操作逻辑规则，以典型票的方式保存在数据库中。（2）压板操作前在主机管理系统上开票并进行模拟预演，成功后将操作票传给电脑钥匙。（3）电脑钥匙将主机管理系统开出的操作票按顺序传递给智能压板控制器；操作完成后，通过传输适配器将操作结果传递给主机管理系统，由主机管理系统形成历史记录。（4）智能压板控制器将电脑钥匙传递的各操作指令按位置发送到其下各智能压板。（5）智能压板按操作指令控制压板投退状态指示灯变化，提示操作员进行操作，对没有操作指令时发生的压板操作发出告警并将告警上传至智能压板控制器。

2.4 系统功能与特色

（1）本系统在软件开发方面需要实现对众多压板操作的开票、主机预演、压板逻辑规则编辑等功能，依靠目前比较成熟的微机防误系统可以进行研发，且投入较低。

（2）本系统的关键难点是压板投退状态的检测，拟采用非电量检测技术检测与显示压板的投退状态，与压板二次接线无任何电气联系，可利用光电检测技术加以实现：将压板转动杆换成透明的导光塑料杆，塑料杆尾部涂有遮光涂层，当压板投退状态发生改变时，遮光涂层的位置随之变化。压板拉手也采用透光材料，这样智能检测部件指示灯能通过可导光的转动杆将光源导到拉手上。本研究采用的非电量检测技术原理如图1所示。

该技术的关键点如下：1）通过压板位置检测器件1和压板位置检测器件2来完成对压板投退状态的检测。2）导光柱与压板本体可转动部分固定在一起，其表面一半透明，另一半不透明；导光柱一方面将CPU板状态指示灯发的光导到压板表面，另一方面配合压板位置检测器完成对压板投退状态的检测。3）压板智能检测部分与压板本体无任何电气连接关系。

（3）本系统通过多层次控制来克服传统人工检测压板产生的错误投退的弊端。首先，主机管理系统数据库中已编储的大量操作票和模拟预演功能从根本上保证了压板投退操作指令的正确性。其次，智能压板对没有操作指令产生的压板投退状态改变发出告警并能逐级上传给主机管理系统。最后，压板操作票可融入一次设备操作票中，形成从一次设备到二次设备的整体防误。

（4）变电站压板数量庞大，一个220kV或500kV变电站内的压板数在1 000个以上，利用智能系统可以降低人工检测与维护压板的工作量并提高准确性。即由中继器采集所有压板信息后通过网线打包上传。一个中继器可以拖带81个智能压板，再由中继器通过RS485总线与主机电脑相连接，而一条RS485总线可以连接127个中继器，这样该智能系统可以满足各电压等级变电站对所有应用压板的监测与信息采集需求。

（5）系统特色：首先，主机管理系统在编制软件时着重注意几个逻辑功能的正确性，即当压板处于检修状态时，操作压板将不会产生任何告警；若没有在防误主机上进行开票而操作压板，即压板变位是由非法操作引起的，则启动告警，提醒运行人员注意；系统既可以独立运行，也可以形成一次设备到二次设备的整体防误。其次，智能压板在设计上要有明显可视的断开点，可以提供手动检测接口；结构简单小巧，能与传统压板结合；对外有标准的通信接口，能与智能压板控制器相连接。最后，LED灯前后台一一对应，不同颜色醒目易辨。

图1 非电量检测技术原理

3 结语

智能压板防误操作系统通过主机管理系统、电脑钥匙、智能压板控制器与智能压板等功能的实现，可以将正确的操作指令传递给各智能压板，在线监视与记录压板投退状态的变更，对无操作票指令的投退变化发出告警，从整体上对数百甚至上千个压板进行准确定位与监测，弥补了人工操作的不可控性，保障了继电保护的安全与可靠，必将有效提高全电网的安全水平和供电可靠性。

［1］牛志刚，贾腾飞，徐庆录，等.智能压板系统在齐齐哈尔冯屯500kV变电站中的应用［J］.电力系统保护与控制，2010（23）

［2］路立仁，龙军.压板投退操作研究［J］.机电信息，2012（12）

［3］汪洪明，杨妮娜.二次压板操作的安全措施与防范探讨［J］.继电器，2007（2）