智能遙控壓板功能設(shè)置方法的改進(jìn)研究

許冠群 陶政軍

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司東陽市供電公司 浙江省金華市 322100）

1 研究背景

當(dāng)架空線路發(fā)生故障跳開斷路器后，在短時(shí)間內(nèi)閉合斷路器，稱為重合，而能夠自動(dòng)重合地控制閘門就是重合閘保護(hù)。重合閘保護(hù)在輸電線路出現(xiàn)短暫故障的時(shí)候可以起到較好的合閘作用，保障線路暢通，但是在實(shí)際的線路搶修、檢修過程中，存在需要退出重合閘保護(hù)的情況，即關(guān)閉重合閘功能，但是在施工完成之后，需要恢復(fù)重合閘的功能，重新投入工作。退出、投入重合閘保護(hù)操作步驟簡(jiǎn)單、時(shí)間短，由于常規(guī)變電站還不具備遠(yuǎn)程投退重合閘保護(hù)的功能，所以運(yùn)維人員花在趕往操作變電所路上的時(shí)間往往是操作時(shí)間的30-50倍。

事實(shí)上，近年來國(guó)內(nèi)的電力輸送技術(shù)問題有了較為長(zhǎng)足的進(jìn)步，因?yàn)殡娮釉O(shè)備自動(dòng)化技術(shù)和軟件工程技術(shù)水平有了顯著進(jìn)步，所以本文所提出的智能遙控壓板技術(shù)就是在這樣的情況下研究出來，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的變電站二次設(shè)備控制，包括壓板、空開的智能控制，能夠顯著提高變電站控制的自動(dòng)化水平，尤其是對(duì)于修建在偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站，人工進(jìn)行重合閘投退工作往返時(shí)間久，操作也存在安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制就能夠降低這種風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率。

2 智能遙控壓板技術(shù)

2.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

智能遙控壓板采用常規(guī)線簧式壓板基本結(jié)構(gòu)，保證與傳統(tǒng)壓板在外觀及二次回路上的一致性。同時(shí)在壓板后部設(shè)置動(dòng)作機(jī)構(gòu)與狀態(tài)檢測(cè)模塊，動(dòng)作機(jī)構(gòu)由精密電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)、配合機(jī)構(gòu)等組成；狀態(tài)檢測(cè)模塊采用雙源檢測(cè)原理，包括紅外檢測(cè)與微動(dòng)開關(guān)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓板狀態(tài)的雙確認(rèn)檢測(cè)。控制方式采用硬接點(diǎn)（雙點(diǎn)脈沖控制）或RS485通信（MODBUS協(xié)議）的方式控制。

該遙控壓板針對(duì)10kV、35kV架空線路重合閘壓板，線路出現(xiàn)故障或帶電作業(yè)等情況時(shí)，需要退出重合閘壓板。對(duì)重合閘壓板進(jìn)行智能化改造后可以在遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)重合閘壓板的投退，極大地提高運(yùn)維工作效率，大幅降低路途安全風(fēng)險(xiǎn)。

遙控智能壓板的特點(diǎn)包括：

（1）兼容常規(guī)線簧式壓板功能，這是智能遙控壓板的最基本特點(diǎn)，智能遙控壓板是在常規(guī)的重合閘壓板上改良而來，所以仍舊包含了常規(guī)壓板的所有功能，只是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能遙控。

（2）采用DC24供電。

（3）支持RS485通信（Modbus協(xié)議）控制壓板的分、合操作，支持DC220V強(qiáng)電硬接點(diǎn)控制壓板的分、合操作（雙點(diǎn)脈沖控制），這個(gè)特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)智能遙控的核心特點(diǎn)， 正是因?yàn)楸具b控壓板能夠適配這兩種操控方式，所以才能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程智能遙控。

（4）動(dòng)作時(shí)間：<2s。

壓板狀態(tài)雙確認(rèn)（紅外檢測(cè)、微動(dòng)開關(guān)）。

（5）支持就地手動(dòng)操作。

表1是該遙控壓板技術(shù)重合閘的技術(shù)參數(shù)情況。

表1：該遙控壓板技術(shù)重合閘的技術(shù)參數(shù)情況

2.2 技術(shù)實(shí)施方案

對(duì)于改造站，智能遙控壓板需要更換原有壓板，對(duì)于原壓板為線簧式壓板時(shí)，可以直接更換；如果不是，則需要重新設(shè)計(jì)面板開孔。智能遙控壓板安裝好后，將通信接口或控制輸入接點(diǎn)和狀態(tài)輸出接點(diǎn)接入到通信控制單元或測(cè)控裝置、就地裝置對(duì)應(yīng)的接口上。智能遙控壓板采用低壓DC24V供電，采用電源適配器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后輸出DC24V，并接入IN（+、-）端子。采用硬接點(diǎn)控制和狀態(tài)采集時(shí)，將控制輸入接點(diǎn)和狀態(tài)輸出接點(diǎn)接入到測(cè)控裝置或就地裝置對(duì)應(yīng)的接口上。

采用通信控制方式時(shí)，將通信管理單元第一路RS485接入第一個(gè)智能遙控壓板IN端子對(duì)應(yīng)的A、B，再將該壓板的OUT端子與下一個(gè)智能遙控壓板的IN端子通過連接線進(jìn)行手拉手連接，以此類推，直至最后一個(gè)壓板。

2.3 應(yīng)用場(chǎng)景分析

智能遙控壓板技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景包括變電站的一鍵順控改造和重合閘壓板、備自投壓板改造。對(duì)于一鍵順控改造項(xiàng)目，目前在國(guó)網(wǎng)范圍內(nèi)主要是針對(duì)母聯(lián)壓板和空開，數(shù)量較少。而在南網(wǎng)范圍，會(huì)涉及更多的壓板和空開，包括遠(yuǎn)方控制壓板、出口壓板以及刀閘電機(jī)電源空開、線路或母線PT二次空開等。其原理示意圖如圖1。

圖1：智能遙控壓板原理示意圖

一鍵順控是當(dāng)前變電站建設(shè)改造的重要內(nèi)容，“一鍵順控”是將大量、繁瑣的人工倒閘操作步驟固化到專用后臺(tái)計(jì)算機(jī)上，只要在計(jì)算機(jī)上點(diǎn)擊一下所需的“操作任務(wù)”，計(jì)算機(jī)就可以自動(dòng)地完成一系列的設(shè)備遙控操作，同時(shí)還能夠自動(dòng)校驗(yàn)是否操作到位，確保操作正確。過去，人工操作一條110千伏線路停（送）電，大約需要30分鐘，這期間需要操作人員與監(jiān)護(hù)人員不斷地重復(fù)著發(fā)令、復(fù)誦、操作、現(xiàn)場(chǎng)檢查等步驟，可以說費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而如今，這樣一個(gè)操作僅需在計(jì)算機(jī)上點(diǎn)選一下“操作任務(wù)”，5分鐘內(nèi)，計(jì)算機(jī)就可以按既定順序遠(yuǎn)程完成所有設(shè)備的遙控操作，操作過程不再需要工作人員參與?！耙绘I順控”的應(yīng)用不僅大幅提高了工作效率，還大幅降低了停送電時(shí)間，為供電可靠性做出了重要貢獻(xiàn)。但是正如前文所述，當(dāng)前國(guó)內(nèi)多數(shù)變電站的一鍵順控還存在很多不足之處，尤其是對(duì)于二次壓板、二次設(shè)備的一鍵智能化控制還顯得較為不足，究其原因，就是受到技術(shù)限制，無法有效實(shí)現(xiàn)一鍵順控。但是智能遙控壓板技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)變電站一鍵順控改造建設(shè)能夠帶來質(zhì)的飛躍，通過智能遙控壓板技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的智能控制，還包括二次，乃至多次設(shè)備都可以遠(yuǎn)程智能化操控。極大提高了變電站的電氣自動(dòng)化水平。

重合閘壓板和備自投壓板中使用智能遙控壓板技術(shù)自不必多言，本身智能遙控壓板技術(shù)就是為這兩個(gè)設(shè)備研發(fā)，利用智能遙控壓板技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)重合閘壓板和備自投壓板的遠(yuǎn)程控制自動(dòng)投退，而不用人工再跋山涉水進(jìn)行操控，提高了變電站控制的效率，也降低了人工風(fēng)險(xiǎn)和人力成本。

3 智能遙控空開技術(shù)

3.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

智能遙控空開是在已有空開的基礎(chǔ)上進(jìn)行加裝，適合空開的遙控改造。包含微斷控制單元和動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)由精密電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)、配合機(jī)構(gòu)等組成，動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過卡扣帶動(dòng)空開的把手進(jìn)行分合動(dòng)作，同時(shí)對(duì)空開把手位置進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)；微斷控制單元接收上位機(jī)控制指令，控制動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)空開進(jìn)行分合控制，同時(shí)將空開狀態(tài)信息反饋回上位機(jī)?？刂品绞脚c狀態(tài)輸出包含接點(diǎn)方式（雙點(diǎn)脈沖控制）和RS485通信（MODBUS協(xié)議）兩種方式，狀態(tài)信息包含空開把手位置狀態(tài)和空開上下電信號(hào)狀態(tài)的綜合判斷。

圖2、圖3分別為智能空開技術(shù)的微斷控制單元和動(dòng)作執(zhí)行單元。

圖2：微斷控制單元

圖3：動(dòng)作執(zhí)行單元

智能空開技術(shù)的特點(diǎn)在于：

（1）采用分體式結(jié)構(gòu)，動(dòng)作機(jī)構(gòu)安裝在空開正上方。

（2）支持RS485通信（Modbus協(xié)議）控制空開的分、合操作。

（3）支持DC220V強(qiáng)電硬接點(diǎn)控制空開的分、合操作（雙點(diǎn)脈沖控制）。

（4）具有兩個(gè)獨(dú)立的電保持繼電器開出，能根據(jù)檢測(cè)到的空開狀態(tài)，輸出分位、合位、分閘異常、合閘異常四種狀態(tài)：僅TW接點(diǎn)閉合時(shí)，表示空開在分位；僅HW接點(diǎn)閉合時(shí)，表示空開在合位；TW和HW均閉合時(shí)，表示合閘異常；TW和HW均不閉合時(shí)，表示分閘異常。

（5）具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制或本地手動(dòng)控制模式，在遠(yuǎn)程自動(dòng)模式時(shí)，只能通過遠(yuǎn)程通信或智能裝置的遙控信號(hào)進(jìn)行空開分合控制；本地手動(dòng)模式時(shí)，遠(yuǎn)程不能遙控，只能手動(dòng)分合操作。

（6）檢修掛鎖功能，掛鎖后遠(yuǎn)方和就地均不能合操作。

（7）動(dòng)作時(shí)間：<2s。

（8）狀態(tài)雙確認(rèn)（把手位置+回路電壓）。

（9）不影響空開脫扣。

（10）支持就地手動(dòng)操作。

3.2 技術(shù)建設(shè)方案

智能遙控空開包含微斷控制單元和執(zhí)行單元兩部分，微斷控制單元安裝在箱體內(nèi)部，采用導(dǎo)軌式安裝。執(zhí)行單元安裝在已有空開的上方，可以通過螺絲固定在空開面板上，或通過安裝支架固定在導(dǎo)軌上。智能遙控空開安裝好后，將控制輸入接點(diǎn)和狀態(tài)輸出接點(diǎn)接入到測(cè)控裝置或就地裝置對(duì)應(yīng)的接口上。微斷控制單元采用標(biāo)準(zhǔn)3.5寸U型導(dǎo)軌式安裝，尺寸為72*90*72mm（長(zhǎng)*寬*高），也可以采用螺釘安裝，動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用螺釘安裝在空開面板上，每個(gè)空開位置要鉆三個(gè)孔，兩個(gè)Φ5.5的孔用于固定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，Φ10的孔用于穿信號(hào)連接線。

圖4為智能空開技術(shù)的示意圖。

圖4：智能空開原理示意圖

3.3 應(yīng)用場(chǎng)景

空氣開關(guān)，又名空氣斷路器，是斷路器的一種。是一種只要電路中電流超過額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開的開關(guān)。空氣開關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠?，尚能?duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴(yán)重過載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。智能空開在傳統(tǒng)空開的基礎(chǔ)上，增加了智能化功能， 即可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)斷路之后的自動(dòng)重新復(fù)位，而不需要人工操作，其應(yīng)用場(chǎng)景主要就是變電站的空開改造?？臻_在變電站中承擔(dān)著保護(hù)電路，保護(hù)電氣設(shè)備，控制電路的重要功能，但是傳統(tǒng)空開無法智能控制，使得當(dāng)施工需要電流過載的時(shí)候，空開斷開電路而無法恢復(fù)，同樣需要人工恢復(fù)，耗費(fèi)時(shí)間精力，也產(chǎn)生額外的風(fēng)險(xiǎn)，智能空開與智能遙控壓板技術(shù)一同使用，能夠?qū)ψ冸娬镜碾姎庠O(shè)備實(shí)現(xiàn)高度智能化管控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，減少人力損耗。

4 小結(jié)

電子技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展為變電站自動(dòng)化控制提供了便利，基于自動(dòng)控制技術(shù)的的智能遙控壓板和智能空開技術(shù)應(yīng)用到變電站中，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制變電站的電氣設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)故障搶險(xiǎn)或者施工需要的時(shí)候，即便停止重合閘工作或者空開工作，也能夠遠(yuǎn)程恢復(fù)，而不需要人工操作，隨著我國(guó)變電站建設(shè)數(shù)量不斷增加，這些智能化技術(shù)的用處會(huì)越來越大，能夠顯著提高變電站的工作效率，節(jié)約人力成本。