劉慧 黃凱 陳黎明 王建剛 郭翔 趙倩

摘 要：隨著變電站綜合自動(dòng)化水平的不斷提高，遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化的工作愈來愈受到重視，而遙信信號(hào)測試是變電站遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化工作中必不可少的一環(huán)。但目前，遙信信號(hào)測試的工作方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且存在安全隱患。本文介紹了一種遙信信號(hào)測試便攜筆的研制過程。該測試筆的研制成功保證了遙信信號(hào)測試的正確性，提高了工作效率，使調(diào)度能準(zhǔn)確監(jiān)控變電站，從而保障整個(gè)電網(wǎng)的安全性。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化；遙信信號(hào)測試；測試便攜筆

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）22-0043-03

Analysis of Remote Control Failure of Intelligent Substation

LIU Hui HUANG Kai CHEN Liming WANG Jiangang GUO Xiang ZHAO Qian

（State Gird Zhengzhou Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： With the continuous improvement of the comprehensive automation level of substations， the work of telecontrol automation has been paid more and more attention， and the remote signal test is an indispensable part of the remote automation of substation. At present， the working method of remote signal test is time-consuming and laborious with security risks. This paper described the development process of a portable signal pen for testing remote signal. The successful development of the test pen ensured the correctness of the remote signal test and improves work efficiency ，so that the dispatcher could accurately monitor the substation， thus ensuring the security of the entire power grid.

Keywords： remote automation；remote signal test；portable test pen

調(diào)度通過變電站內(nèi)的遙信、遙控、遙測、遙調(diào)四遙信息對變電站進(jìn)行安全、可靠、全面的集中監(jiān)控。其中，遙信信號(hào)最為直觀地反映變電站設(shè)備的運(yùn)行工況，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，報(bào)出不同類型的信號(hào)，遠(yuǎn)動(dòng)人員根據(jù)具體信號(hào)進(jìn)行針對性處理，確保設(shè)備恢復(fù)最佳運(yùn)行工況[1]。隨著變電站綜合自動(dòng)化水平的不斷提高，遠(yuǎn)動(dòng)工作愈來愈受到重視。遠(yuǎn)動(dòng)工作主要包括四遙信息，而遙信信號(hào)測試是變電站遠(yuǎn)動(dòng)工作中必不可少的一環(huán)。目前，遙信信號(hào)測試的工作主要是工作人員利用隨身帶的導(dǎo)線短接遙信公共端及對應(yīng)的遙信信號(hào)端子排進(jìn)行工作，這種工作方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且存在安全隱患[2]。基于此，筆者研制了一種遙信信號(hào)測試便攜筆，可以有效解決上述問題。

1 遙信信號(hào)測試工作方法存在的弊端及改進(jìn)分析

1.1 遙信信號(hào)測試工作方法存在的弊端

目前，遙信信號(hào)測試工作方法的弊端主要表現(xiàn)在以下4方面。

①工作人員的工作強(qiáng)度大。一個(gè)站的遙信信號(hào)一般多達(dá)上千個(gè)，測試時(shí)間較長。此外，在遙信信號(hào)測試過程中，工作人員的手臂一直懸空，長時(shí)間如此會(huì)導(dǎo)致手臂酸疼，嚴(yán)重影響工作效率。

②工作人員多。一些變電站的后臺(tái)監(jiān)控機(jī)與測控屏離得很遠(yuǎn)，在遙信信號(hào)測試工作中，工作人員需要與后臺(tái)監(jiān)控人員交流，由于兩只手分別捏住短接線的兩端，無法在測試信號(hào)的同時(shí)利用對講機(jī)等通訊設(shè)備與后臺(tái)配合人員進(jìn)行溝通，這樣就需要通過第三個(gè)工作人員作為中間人進(jìn)行傳話，給工作帶來極大不便，嚴(yán)重影響信號(hào)測試工作的效率。信號(hào)測試人員在信號(hào)測試中遇到的問題經(jīng)過中間人進(jìn)行傳遞后，還容易造成問題表達(dá)不完全，從而導(dǎo)致交流阻塞。

③工作效率不高。在遙信信號(hào)測試過程中，導(dǎo)線與端子排接觸可能會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，這樣監(jiān)控后臺(tái)看到的遙信信號(hào)就會(huì)時(shí)有時(shí)無，影響工作進(jìn)度。

④安全性不高。導(dǎo)線的一端時(shí)刻都與公共端相連，另一端裸露，裸露部分帶電，工作安全系數(shù)不高。測控裝置屏柜后面的端子排99%為豎直排列，超過60%的信號(hào)端子與公共正電端子間的距離超過50cm。測試信號(hào)的過程中，工作人員需要用一只手將導(dǎo)線一端短接于公共端，另一只手捏住導(dǎo)線另一端進(jìn)行移動(dòng)，短接于要測試的信號(hào)端子，兩支手臂距離拉大，視線觀察不夠清晰，容易導(dǎo)致導(dǎo)線移動(dòng)端短接在非測試端子上，誤報(bào)信號(hào)；更嚴(yán)重者，導(dǎo)線移動(dòng)端短接于電源負(fù)極，造成短路故障，測控裝置失電，調(diào)度監(jiān)控對子站失去遙信、遙測、遙控、遙調(diào)，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 改進(jìn)分析

我們對遙信信號(hào)測試過程進(jìn)行改進(jìn)分析，分析結(jié)果如表1所示。

1.2.1 測試方式。若能研制遙信信號(hào)測試便攜筆，“點(diǎn)信號(hào)”人員無需兩只手全部用來操作短接線，將遙信筆異端固定在信號(hào)公共端上，單只手即可完成點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)提高信號(hào)測試準(zhǔn)確率及工作效率。

1.2.2 作業(yè)人員。使用遙信信號(hào)測試便攜筆進(jìn)行遙信信號(hào)測試過程中，點(diǎn)信號(hào)人員點(diǎn)信號(hào)的同時(shí)能通過對講機(jī)與SCADA監(jiān)視人員進(jìn)行交流，完成信號(hào)測試，省去了中間傳話人員和中間傳話的環(huán)節(jié)，測試人員由3人降低為2人，測試時(shí)間大大縮短。

1.2.3 可靠性。遙信信號(hào)測試便攜筆配置可直觀顯示是否接觸良好的配件，有效避免點(diǎn)信號(hào)過程中由于抖動(dòng)造成信號(hào)測試不準(zhǔn)確而反復(fù)點(diǎn)信號(hào)的現(xiàn)象，提升測試效率。

1.2.4 安全性。遙信信號(hào)測試傳統(tǒng)方法，使用短接線進(jìn)行點(diǎn)信號(hào)，將測試信號(hào)的一端裸露導(dǎo)線帶電，誤操作情況下造成直流接地，無保護(hù)；遙信信號(hào)測試便攜筆內(nèi)部短接回路中增設(shè)保護(hù)及信號(hào)指示電路，不會(huì)造成短路，安全可靠。

2 遙信信號(hào)測試便攜筆設(shè)計(jì)方案的確定

通過分析改進(jìn)因素，筆者將遙信筆的一端設(shè)置成可固定于端子排上，節(jié)省工作人員體力，提高工作效率及準(zhǔn)確度；將點(diǎn)信號(hào)端用絕緣層覆蓋，避免帶電導(dǎo)體與其他部位接觸，提高安全系數(shù)；配置直觀顯示配件，有利于工作人員判斷導(dǎo)線是否接通，防止工作中出現(xiàn)信號(hào)抖動(dòng)問題，當(dāng)信號(hào)報(bào)不出來時(shí)也便于發(fā)現(xiàn)問題所在。

根據(jù)遙信信號(hào)測試便攜筆的功能需求，從遙信筆的固定裝置、點(diǎn)信號(hào)端、直觀顯示裝置與保護(hù)及信號(hào)指示電路這4個(gè)方面來選擇和確定方案。

①固定裝置。方案1：采用夾子，將金屬部分夾在端子排上；方案2：采用環(huán)扣絕緣裝置，扣在端子排兩側(cè)，給金屬導(dǎo)體一個(gè)向內(nèi)的力，使其與金屬可靠接觸。

方案1使用夾子使點(diǎn)信號(hào)的金屬部分夾在端子排上，端子排上裸露的金屬僅為螺絲柱表面，在夾子夾的過程中容易造成虛接，接觸不良導(dǎo)致反復(fù)調(diào)整，且耗費(fèi)時(shí)間，故不采用。

方案2在將點(diǎn)信號(hào)端的金屬部分塞進(jìn)端子排孔的同時(shí)，還有一個(gè)外向力，將金屬部分朝著端子排孔擠壓，確保點(diǎn)信號(hào)端可靠地與端子排接觸，故采用該方案。

②點(diǎn)信號(hào)端。測試筆中配有小彈簧機(jī)構(gòu)，正常時(shí)，點(diǎn)信號(hào)端外有絕緣層覆蓋，工作人員往下按時(shí)，才與信號(hào)端子排接觸，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能有效避免點(diǎn)信號(hào)的金屬端接觸屏柜或其他端子排造成短路。

③直觀顯示裝置。方案1：配置電壓顯示屏，在遙信筆中配置電壓測量模塊，導(dǎo)通時(shí)可顯示電壓值。

此方案還需外配置接地端，并且要供給電壓顯示屏工作電源，使遙信筆體積增加，操作的復(fù)雜性也隨之增大，研制的復(fù)雜度大大提高，故不采用。

方案2：采用配置小氖泡，導(dǎo)通時(shí)發(fā)光。此方案設(shè)計(jì)簡單，顯示直觀，完全滿足現(xiàn)場點(diǎn)信號(hào)的需求，故予以采用。

④保護(hù)及信號(hào)指示電路。遙信筆需實(shí)現(xiàn)如下功能：將遙信筆配置固定裝置的公共端固定在測控裝置信號(hào)端子排的公共端后，再將遙信筆頭點(diǎn)擊信號(hào)端子，紅色LED指示燈不亮，則即可按下按鈕開關(guān)進(jìn)行遙信信號(hào)測試，綠色LED指示燈點(diǎn)亮，表明遙信回路導(dǎo)通。此部分提出以下2種方案。

方案1：遙信筆短接回路中設(shè)置的保護(hù)及信號(hào)指示電路如圖1所示。

遙信公共端為正電時(shí)，將開關(guān)觸點(diǎn)3撥動(dòng)到與觸點(diǎn)2短接。當(dāng)誤操作時(shí)，遙信筆頭短接到電源負(fù)電端子，則繼電器控制線圈電壓值為：[220V-U1=47V]，能夠可靠動(dòng)作；正常操作時(shí)，遙信筆頭接于信號(hào)端子，測控裝置遙信回路本身配置穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓值一般為100～150V，再加上本遙信筆回路中的穩(wěn)壓二極管V1、V2，以至于各穩(wěn)壓二極管反向擊穿電壓不能達(dá)到擊穿電壓門檻值，而回路①處于阻斷狀態(tài)，紅色LED保持熄滅，即可按下按鈕開關(guān)，回路③導(dǎo)通，進(jìn)行信號(hào)測試。

遙信公共端為負(fù)電時(shí)，撥動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)3與觸點(diǎn)1短接。誤操作及正常操作分析過程同上。

繼電器型號(hào)為HFD3/48：線圈額定電壓為48V，動(dòng)作電壓為36V，最大電壓為57.6V，線圈電阻為8 533（1±10%）Ω；串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管型號(hào)：V1、V3為1N4762A，額定穩(wěn)壓值82V，耐壓值200V；V2、V4為1N4763A，額定穩(wěn)壓值91V，耐壓值250V。則V1、V2穩(wěn)壓之和[U1=82+91=173V]，V3、V4穩(wěn)壓之和[U2=82+91=173V]。

方案2：遙信筆短接回路中設(shè)置的保護(hù)及信號(hào)指示電路如圖2所示。繼電器型號(hào)為HFD3/48：線圈額定電壓為48V，動(dòng)作電壓為36V，最大電壓為57.6V，線圈電阻為8 533（1±10%）Ω；串聯(lián)電阻R=30kΩ。

假設(shè)遙信公共端為正電，測試信號(hào)過程中，遙信筆公共端固定接于正電。

誤操作時(shí)，將遙信筆頭短接到電源負(fù)電端子，此時(shí)回路①導(dǎo)通，繼電器控制線圈帶電，常開觸點(diǎn)閉合，回路②導(dǎo)通，常閉觸點(diǎn)1、常閉觸點(diǎn)2斷開，回路①斷開，此時(shí)紅色LED信號(hào)指示燈亮，表明此時(shí)點(diǎn)到負(fù)電端子，即使再按下按鈕開關(guān)，回路③依然無法導(dǎo)通，可靠避免了電源正負(fù)電短路導(dǎo)致直流跳閘。

正常操作時(shí)，遙信筆頭接于信號(hào)端子，回路①雖然有電流流過，由于電阻R的限流分壓作用，繼電器控制線圈兩端電壓遠(yuǎn)小于其動(dòng)作電壓，因此，繼電器所有觸點(diǎn)保持在初始狀態(tài)，即常閉觸點(diǎn)1、2保持常閉，常開觸點(diǎn)保持常開，回路②依然斷路，紅色LED短路指示燈處于熄滅狀態(tài)，按下按鈕開關(guān)，回路③導(dǎo)通，正電短接到信號(hào)端子，可進(jìn)行信號(hào)測試，綠色LED燈亮起，表明遙信回路導(dǎo)通。遙信公共端為負(fù)電時(shí)，遙信筆的工作過程與公共端為正電的情況一樣。

通過方案論證可知，提出的兩種方案均滿足功能需求，限流回路，方案2通過串接電阻更為簡單方便，研制更容易，因此采用方案2。

綜合上述分析評(píng)價(jià)，遙信信號(hào)便攜測試筆的點(diǎn)信號(hào)端外有絕緣層覆蓋，使用環(huán)扣絕緣裝置，將點(diǎn)信號(hào)端扣在端子排兩側(cè)，通過氖泡指示接通情況，并配備保護(hù)回路，其組裝示意圖如圖3所示。

3 現(xiàn)場驗(yàn)證

利用D5000傳動(dòng)計(jì)劃，先后將遙信信號(hào)測試便攜筆帶到不同的220kV變電站，進(jìn)行現(xiàn)場效果驗(yàn)證，對比使用測試便攜筆前后的測試時(shí)間，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，遙信信號(hào)測試便攜筆大大縮短了遙信信號(hào)測試的工作時(shí)間。

遙信信號(hào)測試便攜筆可以被應(yīng)用于所有類型的變電站（常規(guī)變電站及智能化變電站），且能提高工作效率，節(jié)約大量人力物力，保證了遙信信號(hào)測試的準(zhǔn)確性，使調(diào)度能準(zhǔn)確監(jiān)控變電站，從而保障整個(gè)電網(wǎng)的安全性。

遙信信號(hào)測試便攜筆的研制與使用，創(chuàng)造性地解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問題，收到了預(yù)期的效果。為了保證電網(wǎng)安全高效運(yùn)行，要把解決工作中實(shí)際遇到的問題作為繼續(xù)努力的方向。

參考文獻(xiàn)：

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