保护硬压板状态双确认及监测功能研究

保护硬压板状态双确认及监测功能研究

张富杰

广西电网有限责任公司桂林供电局   广西 桂林 541000

摘要：针对变电站压板数量巨多，投退状态核实工作量大等问题，本文提出一种变电站保护压板状态智能双确认在线监测的方法。本方法利用辅助装置获取压板状态，不更改保护二次回路，用两种不同原理的方法采集到压板的实时状态，在双确认模式下，能够精准判断压板实时状态，有效解决变电站压板在线监测困难的问题，并且设计整体的后台系统，利用后台数据和采集压板状态对比，确保压板在检修前后投退的正确性，保障电网安全、稳定的运行。

关键词：硬压板；在线监测；双确认；雌黄开关；滚珠开关

0.引言

目前核对压板位置的工作完全依赖运行人员的巡视检查，工作量大，且容易遗漏，因此研究可在线检测压板位置的技术刻不容缓[1]-[2]，在线监测硬压板状态的方法主要分三大类。第一类：更改继电保护的二次回路，在保护出口硬压板两侧并联两个电压型继电器实现对压板状态的在线监测[3]，此方法的缺点是当继电器故障时，可能会导致保护误动或拒动。第二类：不更改继电保护的二次回路，增加辅助装置利用干簧管的磁敏特性将压板状态转换为开关量信号或者利用光电检测技术获取压板状态[4]-[6]。第三类：使用人工智能图像识别技术，利用算法辨识压板实时状态[7]-[8]。此三类方法都只能通过单一途径确认压板的状态，可能存在采集到的压板状态和实时压板状态不对应的问题。

针对上述问题，本文提出一种变电站保护压板状态智能双确认在线监测方法，此方法使用滚珠开关和磁簧开关将压板的状态量转换为开关量，通过监控机将两种信号传入系统，再进行逻辑比较，能够实现双重化确认压板的状态，有效提高压板状态监测的准确性。

1.压板状态在线采集辅助装置

变电站压板主要分为两种，第一种为分立式压板，如图1（a）所示，由一个自由活动的连接片和两个串联在二次跳闸回路的固定支柱组成。第二种为线簧式压板，如图1（b）所示，由两端各有一个的导电铜棒的连接片、分位插槽和串联在跳闸回路内部镀有铜模的合位插槽组成。

a，分立式压板      b，线簧式压板

图1压板结构

1.1磁簧开关作为辅助装置的设计

磁簧开关原理如图2所示，把磁簧开关放在压板的左侧，在压板右上侧面安装永久性磁铁。当压板退出时，干簧片所受磁场力变小，由于干簧片本身的弹力作用，使得两个干簧片接触面分开断开电路，以此将压板的退出状态转化为开关的断开信号。当压板投入时，压板上的磁铁靠近干簧片，使两个干簧片端点位置产生相反的磁极，当磁力大于干簧片本身的弹力时，两个干簧片吸合在一起导通电路，以此将压板的投入状态转化为开关的闭合信号。

图2磁簧开关监测原理

1.2滚珠开关作为辅助装置的设计

如图3所示，滚珠开关安装在压板上面。由于线簧式压板最大角度变化范围是45度，而分立式压板最大角度变化范围大于45o，所以本文选取压板退出时角度变化范围是40度-45度。对于滚珠开关，当开关水平放置时，向顶端倾斜大于10度，此时开关为断开状态，向引脚端倾斜大于10度时，开关为导通状态。因此本文选择当压板投入时开关导通，开关相对于水平面向引脚端倾斜20度，当压板退出时开关断开，开关相对于水平面向顶端倾斜20度，用滚珠开关的通断表示压板的投退状态。

a.压板投入             b.压板退出

图3滚珠开关监测原理

1.3压板状态监测系统设计

如图4所示，压板状态监测系统主要包括状态采集装置、状态传输装置、状态接收装置、网络数据库、网络防火墙、压板状态显示软件及终端机。

图4压板状态监测系统图

1.3.1压板状态采集装置

变电站每个保护柜中的压板状态的变化，都转变成磁簧开关和滚珠开关的开关量变化。状态采集装置的工作方式可以分为三种：第一种是每隔一段时间就采集一次压板信息，并把信息传输到数据库，这种方法的好处是能够不间断采集压板状态，确保压板状态的准确性，缺点是状态采集器持续工作，工作负担大，耗能大，并且压板在采集间歇时间改变状态，无法实时监测到压板状态的变化；第二种是每次压板状态变化就采集一次，这种方法的好处是，节约电能，减轻状态采集器的工作负担，能够实时的监测到每次压板的状态变化，缺点是如果双确认的状态采集同时出错，传输到后台的压板状态将一直是错误的，直到压板状态再次发生变化。第三种是压板状态变化时，采集一次信息，之后每隔一段时间采集一次，这种方法是上面两种方法的结合，同时具备了它们的优点，也相应继承了一些缺点。

1.3.2压板状态变化时系统工作流程

压板状态变化引起开关量的变化，状态采集装置采集到相关压板变位信号，经过通信装置传输到接收器，接收器处理相应信号后上传到数据库，数据库将接收数据分两路传输，一路传输到变电站终端机上，终端机接收数据，更改终端机软件相应保护的压板图像状态。另一路数据，经过防火墙后传输到调度数据库，调度数据库收到数据后，更改终端机软件相应保护的压板图像状态。对于终端机当保护压板状态改变后，在几分钟的时间内终端机软件相应保护发生闪烁。

1.3.3核对压板投退系统工作流程

由于变电站每年都会核对压板投退是否正确，但变电站压板数量巨多，目前核对工作完全依靠人工完成，所以系统需具备压板状态自动核对功能。运行人员找到要核对压板状态的变电站，在操作软件核对压板，压板状态采集装置自动采集压板状态，将数据传递到数据库，数据库得到数据和设定数据比较，将比较数据分两路传输，在变电站终端机和调度控制台软件端显示压板是否投退正确。

2.总结

本文提出一种变电站保护压板状态智能双确认在线监测的方法，并设计监测系统和系统工作流程，通过分析得出以下结论：

1.本方案能够简单，准确的采集到压板状态，并用两种不同的原理得到压板状态，确保压板状态采集的可靠性；

2.有效减少变电站值班人员对压板状态核对花费的时间；

3.由于压板状态信息可以传输到调度系统，能够减少调度人员向变电人员核对压板状态花费的时间，减少调度操所时间，提高调度操作效率，保证操作正确性；

4.能够有效避免变电站压板误投、漏投等事件对电网安全运行的影响。

5.采用辅助装置获取压板实时状态，无需投入大量资金对保护柜改造，价格低廉，能够有效减少投资成本。

参考文献

[1]冯志延，王翰龙，李 壮，等.状态监视及防误智能保护压板的设计与应用研究[J].水力发电，2021,2（47）：93-95.

[2]周玮，马爽.变电站二次保护硬压板状态识别技术研究[J].光源与照,2022,45（167）:155-157.

[3]徐浩，欧阳帆，等.变电站保护出口压板状态的电量监测技术研究[J].湖南电力，2018,38（1）:39-41

[4]罗斌，柯敏倩，等.变电站二次压板状态在线监

测系统[J].智能电网，2019,7（03）:36-38.

[5]钟著辉，刘志飞，等.一种继电保护硬压板远方监视技术[J].自动化技术与应用，2019,38（5）:168-172.

[6]恩日，温彪，等.基于AdaBoost算法的继电保护硬压板图像核对方法[J].内蒙古电力，2019,37（2）：68-71.

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[8]郑秋元，王世浩，蔡仁源，等.基于物联网传感技术的二次回路出口压板智能在线监测系统[J].电气应用，2022,6（41）：74-76.