电力刀闸远方分合闸辅助识别装置的研究与应用.docx

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Summary：随着社会经济的快速发展，各个地区对电的需求量也随之增长，而电力刀闸远方分合闸辅助识别装置在电网中的应用也越来越多，且刀闸的分合到位对于输配电安全以及电网稳定运行至关重要。刀闸的在线监测技术既能全面、独立、程序化遥控操作，又能确保电网调度操作安全、高效。
Keys：刀闸；辅助识别装置；研究与应用
引言
电力刀闸远方分合闸辅助识别装置利用现代工业传感器技术，物联网及信息化技术，通过加装不同类型的传感器，即可通过辅助识别装置在线识别电力刀闸分合闸动作，以及实时检测刀闸分、合状态，判断操作机构及传动部件的运行状态，并将刀闸状态信息上传到站端测控装置或上层网络系统，从而提高操作可靠性，提升自动化、智能化水平。
电力刀闸远方分合闸辅助识别装置由两部分组成，分合位置识别传感器+辅助识别装置。分合位置识别传感器可以是接近传感器、姿态传感器等其他传感器。辅助识别装置配合不同的识别传感器，能实现在线识别电力刀闸分合闸动作，以及实时检测刀闸分、合状态。系统组成及识别原理如下：
1传感器识别原理与应用

接近传感器内部有振荡电路，当有金属材质的物体靠近传感器时，传感器内部的震荡电路的频率会发生变化，可以识别出有金属物体靠近。当指针靠近时，不同位置的接近传感器即可感应出电力刀闸指针是否到达分位和合位。接近传感器具有识别灵敏度高，感应距离可调等特点，适合连杆式刀闸、敞开式刀闸等。

姿态传感器集成高精度的全向陀螺仪，采用先进的数字滤波技术和动力学算法，可以快速识别传感器当前的实时运动姿态。实时获取电力刀闸旋转运动的状态、姿态、位置、角度等参数。电力刀闸在分合闸操作时，固定在电力刀闸联动转轴或联动转盘上的姿态传感器会跟着联动转轴或联动转盘一起在分位和合位之间移动。根据实时的参数进行分析和比对，从而识别刀闸当前处于分位还是合位位置。
2辅助识别装置功能及判断逻辑
辅助识别装置能识别各类刀闸分合闸动作，以及分合闸状态，并将识别的分合闸状态信息通过站端远动机上报到后台。通过配置不同的传感器数量及识别逻辑，即可方便的将识别结果通过无源节点输出。
应用前需要对前端传感器和辅助识别装置进行必要的配置，才能正确识别刀闸分合闸状态以及实现必要功能。前端传感器划分为两种信号输入：接近传感器为状态信号，接入遥信接口（分1、分2、分3、合1、合2、合3）；姿态传感器为数据信号，接入对应接口。
情况1：仅使用状态信号时，根据传感器接入到遥信接口位置对应的状态信号。装置会判断所有遥信中检测分遥信的状态和检测合遥信的状态，得出虚拟输出的分合状态，对应关系如下表。
输入
输入
输出
输出
输出
输出
分闸侧输入
(分1、分2、分3)
合闸侧输入
（合1、合2、合3）
分闸继电器
合闸继电器
告警1继电器
告警2继电器
(分1、分2、分3)全1
（合1、合2、合3）全0
1（闭合）
0（断开）
0（断开）
0（断开）
(分1、分2、分3)全0
（合1、合2、合3）全1
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
0（断开）
分闸异常(合闸切换至分闸超时)
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
合闸异常(分闸切换至合闸超时)
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
信号异常（分合闸侧输入都为1）
1（闭合）
1（闭合）
1（闭合）
0（断开）
传感器故障
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
1（闭合）
情况2：仅使用数字信号时，根据传感器接入到数字接口位置对应的数字信号。装置会判断所有的数字传感器处于的分合状态，得出虚拟输入的分合状态，对应关系如下表。
输入
输出
输出
输出
数字传感器
分闸继电器
合闸继电器
告警1继电器
全合
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
全分
1（闭合）
0（断开）
0（断开）
其他
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
情况3：即使用到了状态信号又使用到了数字信号，根据传感器接入到的遥信接口和数字接口位置对应的状态信号和数字信号，装置会按照如下逻辑给出结果。
输入
输入
输入
输出
输出
输出
输出
分闸侧输入
(分1、分2、分3)
合闸侧驶入
（合1、合2、合3）
数字
传感器
分闸继电器
合闸继电器
告警1继电器
告警2继电器
全1
全0
全分
1（闭合）
0（断开）
0（断开）
0（断开）
全0
全1
全合
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
0（断开）
分闸异常(合闸切换至分闸超时)
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
合闸异常(分闸切换至合闸超时)
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
0（断开）
信号异常（分闸合闸信号都为1）
1（闭合）
1（闭合）
1（闭合）
0（断开）
传感器故障
0（断开）
0（断开）
1（闭合）
1（闭合）
3关键技术研究

刀闸合闸到位监测技术保障：以常见的GIS刀闸和敞开式刀闸为研究对象，开展正确合闸状态的数据训练，结合现场装置的分合闸判断依据识别信息管理模块。装置信息管理模块通过各种运行环境验证之后，开展现场刀闸监督管控，监测数据之间融入信号端子箱，信号需要通过已有的远动系统传输到系统内。
、分闸监测数据接入
通过刀闸合闸、分闸监测数据接入主站，让现有系统具备判别刀闸状态远程判断手段，并能通过判断传感器的传感数据，从而进行在线判断每步刀闸操作是
否到位，确认到位正确后自动或半自动执行下一个指令，直至所有指令执行完毕，从而实现刀闸操作的自动程序化、现场无人化。
4信号传输和接入
利用现代工业传感器技术，物联网及信息化技术，通过加装不同类型传感器来识别刀闸分合到位情况。再利用辅助识别装置的边缘计算功能，将传感器分合位置识别结果转换成双点遥信信号，输出到站端测控装置（就地装置、远动机等）形成第二判据，该判据（双点遥信信号）是独立于刀闸本身的，可以作为非同源的刀闸分合到位判据，与刀闸的辅助遥信节点信号第一判据形成双确认，以支持系统完成刀闸双确认及一键顺控等相关操作。
 
如果端子箱到测控装置无独立备用电缆芯，可将辅助识别装置输出的分合位置硬件节点信号与刀闸原有辅助接点信号进行串接，在硬件上将双确认信号串入刀闸机构原有的分合闸接点信号回路中，在硬件上实现2个信号的合并，实现双确认。

如果端子箱到测控装置有备用电缆芯，但主站自动化系统无足够的节点容量时，可在站端测控装置将传感器识别结果和辅助接点信号逻辑合并处理后，上传到主站自动化系统。

如端子箱到测控装置有备用电缆芯，且主站自动化系统有足够的节点容量，将传感器识别结果作为独立遥信量上传到主站自动化系统。主站自动化系统将传感器遥信量和刀闸辅助接点遥信量逻辑合并处理后，作为遥控或程序化操作判据。
5结语
“刀闸不紧密运行”会导致接触电阻增大、会存在弧光爆炸情况、持续运行导致接触体高温运行，最终联动继保设备进行跳闸保护。研制电力刀闸远方分合闸辅助识别装置，能提高遥控的可靠性、调度的安全性，为电网调度操作安全、高效贡献一份力量。
Reference
[1][J].电工技术，2015(01).
[2][J].硅谷，2014(24).
 
-全文完-