一種多接地刀閘狀態(tài)的輸電線合閘站間閉塞系統(tǒng)

一種多接地刀閘狀態(tài)的輸電線合閘站間閉塞系統(tǒng)

0帶地刀合閘的危害性誤站操作事故是電氣系統(tǒng)頻繁發(fā)生的事故之一，它可能會造成重大事故，如設(shè)備損壞、大面積停工和人身傷害。電氣誤操作中對電力系統(tǒng)危害最大的是以下5種惡性誤操作:帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān);帶電掛(合)接地線(接地開關(guān));帶接地線(開關(guān))合斷路器(隔離開關(guān));誤分、合斷路器;誤入帶電間隔。采用防止電氣誤操作裝置和相關(guān)技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)防止以上5種惡性誤操作,通常被簡稱為“五防”。而其中帶地刀合閘的惡性誤操作事故仍在不斷發(fā)生,尤其是相鄰變電站間帶地刀合閘的惡性誤操作事故已成為電力系統(tǒng)的痼疾,各電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)幾乎每年都有發(fā)生?，F(xiàn)有變電站微機(jī)五防裝置僅利用變電站站內(nèi)裝置的信息,不能識別站外裝置和輸電線對端接地刀閘的狀態(tài),對變電站間的誤操作事故不能起到有效防范。為防止此類事故的發(fā)生,國內(nèi)曾提出采集所有刀閘接點(diǎn)信息送往調(diào)度中心,在調(diào)度中心進(jìn)行“軟閉鎖”的技術(shù)措施,但這不能起到強(qiáng)制閉鎖的作用,現(xiàn)場仍有發(fā)生帶地刀合閘的可能。近年來,電網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展,安全生產(chǎn)壓力加大,研究新的智能化技術(shù)保障手段十分必要。完整的防止誤操作措施應(yīng)能夠彌補(bǔ)微機(jī)五防的缺陷,因此,研究實(shí)施新的防誤措施,解決站間帶地刀合閘的閉鎖問題具有現(xiàn)實(shí)意義。1系統(tǒng)的目標(biāo)和原則1.1控制電路監(jiān)控系統(tǒng)基于目前電網(wǎng)安全運(yùn)行要求和供電公司運(yùn)行現(xiàn)狀,輸電線合閘操作站間閉鎖系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)如下。1)能夠彌補(bǔ)目前微機(jī)五防系統(tǒng)針對帶地刀合閘誤操作的缺陷。2)開發(fā)站間閉鎖控制裝置(下文簡稱閉鎖裝置),接收輸電線路本端和對端的接地刀閘狀態(tài)信息,輸出閉鎖或解鎖信號。3)建立基于通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)和RS-232的通信模式,實(shí)現(xiàn)裝置與后臺數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換,保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。4)開發(fā)輸電線合閘操作站間閉鎖系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)閉鎖裝置相關(guān)參數(shù)設(shè)定和實(shí)時監(jiān)視所有相關(guān)接地刀閘狀態(tài)。1.2在線對端接地刀閘目前變電站內(nèi)的微機(jī)五防系統(tǒng)已經(jīng)可以有效防范站內(nèi)帶電合地刀的誤操作發(fā)生,但是對于跨站的帶電合地刀誤操作還無能為力。帶地線、地刀合閘惡性事故仍時有發(fā)生,其原因在于,微機(jī)五防系統(tǒng)只能利用變電站本站內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行操作過程監(jiān)控,而不能接收相鄰變電站的信息。因此,系統(tǒng)的核心是建立識別變電站間接地刀閘是否與電氣設(shè)備斷開的技術(shù)手段,并將相關(guān)信息遠(yuǎn)程傳輸?shù)綌?shù)據(jù)控制終端并轉(zhuǎn)發(fā)到線路對端,從而達(dá)到不依賴人工干預(yù)即可實(shí)現(xiàn)該輸電線兩側(cè)或多側(cè)接地刀閘未拉開時對輸電線合閘回路的智能化閉鎖,從而避免出現(xiàn)帶地刀合閘的惡性誤操作事故。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線對輸電線路兩端或多端的接地刀閘的狀態(tài)識別、位置信號采集、傳輸及處理、警示信號顯示、解/閉鎖信號輸出控制以及后臺軟件管理等功能。線路接地刀閘編碼管理和狀態(tài)識別主要是對接地刀閘狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。每個接地刀閘編號唯一,都有與之對應(yīng)的相關(guān)接地刀閘,兩者組成防誤對,在解鎖和閉鎖、上傳信息、遠(yuǎn)程控制等工作環(huán)節(jié)采用唯一編碼識別接地刀閘組;接地刀閘和斷路器閉鎖控制回路狀態(tài)等數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳遞到后臺管理系統(tǒng);當(dāng)斷路器操作時,系統(tǒng)自動判別與該線路相關(guān)的對端接地刀閘狀態(tài),若對端刀閘已拉開,則開放合閘回路,若對端接地刀閘未拉開,則強(qiáng)制閉鎖斷路器操作回路。設(shè)置一專用服務(wù)器,用于對各功能組件進(jìn)行在線管理。2數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)輸電線合閘操作站間閉鎖系統(tǒng)由系統(tǒng)前端(現(xiàn)場端)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和系統(tǒng)主站(服務(wù)器端)構(gòu)成?，F(xiàn)場端由自主開發(fā)的閉鎖裝置及其相關(guān)軟件組成,服務(wù)器由工業(yè)PC實(shí)現(xiàn),安裝在集控站或調(diào)度端。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.1站間鎖控制裝置設(shè)計閉鎖裝置是一個綜合數(shù)據(jù)采集和傳輸及生成閉鎖信號的智能單元。其主要功能是采集接地刀閘的位置信號、編碼后發(fā)送給指定線路對端的智能單元,同時接收對端智能單元發(fā)來的對端接地刀閘的位置信息,進(jìn)行綜合處理后確定是否輸出閉鎖信號給本側(cè)斷路器合閘回路。閉鎖裝置同時具備3種通信接口:RS-232串行通信接口;GPRS網(wǎng)絡(luò)接口;備用短信通信接口。對于任意一條雙端輸電線路,需設(shè)置2個閉鎖裝置,分別安裝于輸電線路兩端;對于T接或多端輸電線路,則在輸電線路的每一端裝設(shè)1套閉鎖裝置,仍通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行相互數(shù)據(jù)交換。站間閉鎖控制裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。閉鎖裝置具有以下功能。1)通過接地刀閘上的輔助觸點(diǎn)采集本側(cè)接地刀閘狀態(tài)信號,并把數(shù)據(jù)送到后臺數(shù)據(jù)服務(wù)器或線路其他側(cè)的伙伴閉鎖裝置。2)接收到輸電線路對端的接地刀閘狀態(tài)信息后,根據(jù)對端接地刀閘狀態(tài)信息再結(jié)合本端繼電器位置信息輸出閉鎖或解鎖信號到微機(jī)五防系統(tǒng)。3)對通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時檢測,當(dāng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常,無法連接服務(wù)器時,使用短信方式將異常信息發(fā)送到管理中心。4)提供了多種通信接口,可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)情況靈活選擇。為提高可靠性,可同時選用有線和無線2種傳輸方式。2.2支護(hù)方案一:采用離線方式輸電線路檢修時,為保障安全必須將線路兩側(cè)的接地刀閘合上;而在檢修結(jié)束重新恢復(fù)送電之前則必須將接地刀閘拉開。接地刀閘在由接地轉(zhuǎn)換為拉開時,是一種計劃復(fù)電,不是緊急狀態(tài)下的快速復(fù)電,因此一定的信號傳輸延時是容許的。閉鎖裝置3種通信接口中,有線方式速度最快、可靠性最高;GPRS方式具有一定的通信延時(秒級),能滿足實(shí)時性要求;短信方式則具有一定的不確定性,延時有時可能達(dá)到數(shù)分鐘,因此僅作為備用。采用有線方式時,需要線路兩端都有與集控中心或調(diào)度端相連的通道,現(xiàn)場需要鋪設(shè)通信電纜,而采用GPRS方式時,則無需任何電纜,也不占用有線通道資源,現(xiàn)場安裝方便快捷,適合在已運(yùn)行變電站內(nèi)使用。本文工程試驗(yàn)中優(yōu)先研究采用GPRS方式實(shí)現(xiàn)閉鎖裝置的信號傳輸。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由GPRS無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端計算機(jī)組成。系統(tǒng)組網(wǎng)方案如圖3所示。當(dāng)出現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)故障時,數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)還采用了閉鎖裝置間利用短信通信方式直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的臨時備用通信,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸及處理上,確立了可靠的多端數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、數(shù)字濾波抗干擾算法、接地刀閘狀態(tài)信號和斷路器閉鎖信號輸入/輸出回路的自檢及異常識別算法,包括:①通信協(xié)議按問答方式編寫,連續(xù)3次結(jié)果相同予以確認(rèn);②開關(guān)量狀態(tài)信號定時發(fā)/收與開關(guān)量變位信號實(shí)時發(fā)/收相結(jié)合;③開關(guān)量信息2min發(fā)送不成功重啟GPRS;④3次發(fā)送不成功則報警;⑤開關(guān)量變位信息發(fā)出后5min沒有收到回應(yīng)重新再發(fā),并通過短信方式直接發(fā)送給對端裝置;⑥回復(fù)信息與發(fā)出開關(guān)量不一致時重新發(fā)送當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)。2.3線路監(jiān)控管理服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器端主要由數(shù)據(jù)服務(wù)器和客戶端計算機(jī)組成。服務(wù)器與全部閉鎖裝置及客戶端計算機(jī)相連,具有以下功能。1)創(chuàng)建系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)庫,在運(yùn)行過程中對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理維護(hù)。2)接收線路各側(cè)閉鎖裝置的接地刀閘狀態(tài)信息,并將信息轉(zhuǎn)發(fā)到各自對應(yīng)的站間閉鎖裝置。3)存儲各閉鎖裝置的當(dāng)前和歷史信息。4)檢測數(shù)據(jù)傳輸通道異常,提示管理人員進(jìn)行維修。系統(tǒng)服務(wù)器管理所有站間閉鎖控制裝置的地址、信號傳送目的端等信息。通常,系統(tǒng)服務(wù)器的邊界按電網(wǎng)公司的管理邊界劃分。當(dāng)某條輸電線路跨越2個管理區(qū)時,這2個區(qū)域的服務(wù)器需要進(jìn)行信息交換來傳遞線路的接地刀閘信息?？蛻舳擞嬎銠C(jī)則提供人機(jī)接口用于顯示和參數(shù)設(shè)置、報警輸出、打印報表等。2.4合閘控制回路閉鎖裝置接收到的輸電線路對端接地刀閘狀態(tài)信息為閉合時,在本端閉鎖裝置上給出閉鎖燈光信號的同時,利用繼電器接點(diǎn)輸出閉鎖信號,該閉鎖接點(diǎn)直接由微機(jī)五防系統(tǒng)采集用于斷路器合閘控制回路的合閘條件判斷,起到防止誤操作的作用。閉鎖裝置與微機(jī)五防系統(tǒng)的邏輯關(guān)系如圖4所示。3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計基于GPRS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器平臺開發(fā)了站間閉鎖系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)了對站間閉鎖裝置的管理。系統(tǒng)軟件主要包括控制端軟件和閉鎖裝置端軟件2個部分。軟件結(jié)構(gòu)和閉鎖裝置工作流程分別如圖5和圖6所示。4系統(tǒng)整體安裝為了驗(yàn)證本文所述功能,選擇在云南電網(wǎng)公司某供電局所轄范圍內(nèi)的馬海Ⅰ回和馬海Ⅱ回2條110kV輸電線路上裝設(shè)了站間閉鎖裝置。服務(wù)器裝設(shè)在供電局運(yùn)行檢修部門。系統(tǒng)安裝示意圖如圖7所示。裝置運(yùn)行1年多的實(shí)踐表明,裝置設(shè)計合理、運(yùn)行可靠,