0 引言

变电站继电保护系统在电力输送过程中起着极其重要的作用，用于保护投入和退出的保护压板关系到各类保护功能的投入及出口动作的正确性，误投或漏投都会导致保护的误动和拒动，给电网安全可靠运行和用户安全用电带来极大影响。

目前乌海电业局（以下简称乌海局）对于变电站保护压板的巡检和投退主要采用人工方式，自动化水平低。尤其是一些无人值守变电站，保护压板出现错误不易及时被发现，而且压板操作要到变电站就地进行，需要运行人员驱车几十公里进行操作，造成了人力、物力的大量浪费。而且随着新建变电站的陆续投产，所辖变电站数量不断增加，保护压板数量也大幅增加，由于保护压板涉及的部门多，内蒙古电力（集团）有限责任公司和乌海局相继出台多项管理规定，规范、统一保护压板的管理，但在实际运行中因保护压板投退不当，造成继电保护系统无法正确动作的现象还是时有发生。如果能够对继电保护压板进行实时监控，使调度、保护人员能够及时、准确地掌握保护压板投退情况，则可避免因压板误投或停投对电网安全造成危害，有利于电网的安全稳定运行^[1]。

随着传感技术的发展，利用非接触式检测技术可以实现保护压板状态信息采集，而不影响保护装置的各项功能，加之计算机技术、网络通信技术、电力系统自动化技术的日趋成熟和普及，使变电站保护压板远程监控成为可能。乌海局在综合考虑所属变电站负荷接带情况、电压等级、安全等因素后，确定在220 kV黄河变电站开展保护压板远程监控系统试点应用^[2]。

220 kV黄河变电站为无人值守变电站，配有3台220 kV主变压器、9个110 kV间隔、11个35 kV间隔，接带负荷较大，且所带负荷运行方式较多。

1 系统方案 1.1 系统结构

220 kV黄河变电站继电保护压板远程监控系统结构为B/S构架，采用RS485总线方式。整个系统由主控制器、监控主机、数据库服务器、通信控制器、压板控制器、检测模块、投切模块、位检压板、自动投退器等组成，负责采集、上报所有受控压板的状态信息，接收、执行压板操作人员发出的压板遥控操作指令。系统结构如图 1所示。

（1） 主控制器：是保护压板远程监控系统的控制中枢，主要负责变电站保护压板状态的采集与上报，同时配合压板控制器实现对压板的远程投切控制。

（2） 数据库服务器：存储压板基本信息与状态信息。

（3） 监控主机：运行压板监控程序，实现变电站保护压板的状态监视功能、远程投切功能以及系统配置、用户管理等功能。

（4） 通信处理器主要负责实现对压板控制器的集中管理，提高系统整体响应时间，满足不同网络结构方式。

（5） 压板控制器：用来管理下挂的检测模块及投切模块，并将检测到的保护压板信息上报通信控制器，同时配合主控制器完成对保护屏内压板的远程投切控制。

（6） 检测模块：实现对压板控制器输入口的扩展，用来配合压板控制器实现对检测模块的识别。

（7） 投切模块：实现对压板控制器的输入/输出口的扩展，用来配合压板控制器实现对投切模块的识别。

（8） 位检压板：带有投/退双位置检测的保护压板。

（9） 电动投退器：实现压板自动投切和压板状态检测功能的测控装置。

（10） 网络连接：系统为三级网络结构，控制主机与压板监控主机之间采用RS232网络进行连接，控制主机与通信处理器之间、通信处理器与压板控制器之间均采用RS485网络进行连接。

1.2 系统配置

黄河变电站保护压板远程监控系统接入37块保护屏，共计578个保护压板。配置主控制器1台、监控主机2台、数据库服务器1台、通信处理器4台、压板控制器26台、检测模块81块、投退模块27块、位检压板522块，自动投退器56块。

1.3 系统主要功能

（1） 压板集中管理：集中管理变电站继电保护压板信息，按照变电站—保护屏的顺序显示各保护屏上的压板信息，方便集中查询压板实时状态^[3]。

（2） 压板状态远程监测：可以远程查询压板实时状态，第一时间获得压板变位信息，为压板巡视工作提供信息化手段。

（3） 压板远程操作和变位提示：通过监视主机的人机交互界面实现保护压板遥控操作。压板发生变位时，及时显示压板变位信息，提供压板变位原因辅助分析手段。

（4） 系统运行自检：对系统内所有设备和网络运行状况进行自检诊断，并报告故障信息，提供维护说明。

（5） 用户账户管理：根据工作职责，对系统使用人员使用权限、可操作设备等进行配置。

（6） 系统扩展：预留外部通信接口，可与调度系统、综合自动化系统、五防系统等进行数据交换和信息共享。

2 方案实施 2.1 设备配置

黄河变电站保护压板远程监控系统设备配置信息见表 1。

2.2 系统连接 2.2.1 压板监控主机、数据库服务器与主控制器的

连接压板监控主机与主控制器采用RS232串口、光纤方式连接，由UPS电源屏敷设电源线至公用屏，为主控制器、数据库服务器提供AC 220 V供电电源。

2.2.2 主控制器与通信处理器的连接

主控制器与通信处理器之间采用RS485方式连接，连接电缆采用屏蔽双绞线。由UPS电源屏敷设电源线至公用屏，为通信处理器提供AC 220 V工作电源。主控制器、通信处理器安装在主控室内，可以避免强电磁干扰通过485网络对控制器引入的干扰。

2.2.3 通信处理器与保护压板控制器的连接

通信处理器与保护压板控制器之间采用RS485方式连接，连接电缆采用屏蔽双绞线。从公用屏敷设电源线至各保护屏，为保护压板控制器提供AC220 V工作电源。

2.2.4 保护压板控制器与压板检测模块、压板投退

模块的连接保护压板控制器与压板检测模块、压板投退模块之间通过栈接方式连接，内置的DB9插头、插座构成电气连接，为压板检测模块、压板投退模块提供工作电源、压板动作电源，同时实现与I/O模块的RS485通信。

2.2.5 压板检测模块、压板投退模块与位检压板、

电动投退器的连接压板检测模块、压板投退模块与位检压板、电动投退器之间采用6芯、RJ11插接方式，分别提供传感器工作电源、压板状态检测输入电源、电动投切器动作电源。

2.3 网络地址分配

在现场安装通信处理器、压板控制器后，须进行网络地址分配和接带下层设备数量设置，具体设置见表 2。

2.3.1 压板检测模块、压板投退模块网络地址分配

压板检测模块、压板投退模块在现场安装后，须进行硬件网络地址的分配。配置信息见表 3。

2.3.2 测控对象绑定

由于系统中接入的保护压板状态信号和压板投运指令不具有唯一性标志，远程监控系统需要通过通信处理器编号、压板控制器编号、测控模块编号及其端口编号的组合来间接实现对测控点的识别，建立系统测控点与变电站保护屏上实际压板测控信号的对应关系，具体编号规则如图 2所示。

2.3.3 监控软件初始化

监控软件初次使用时需完成数据库数据导入和受控压板状态对位。系统设置有专门的数据库服务器，数据库软件采用SQL Server 2000。

3 应用情况

220 kV黄河变电站保护压板远程监控系统于2015-11-20完成现场安装、调试^[4-5]，投入现场试点应用。接入578个测控点，将56块带有重合闸功能的压板更换为具有压板自动投切功能和压板状态检测功能的电动投退器，其余522块压板更换为具有压板投/切状态检测功能的位检压板。系统运行至今，共计完成保护压板自动投退操作11起，投退成功率100%，操作过程中压板状态变位信息和告警信息提示均正常，实现了全站保护压板的可靠自动投退和实时状态监测。

系统初期投入使用时，由于接带的压板数量和用电设备较多，压板状态采集刷新速度较慢，在上电启动过程中负荷较大，有时会出现系统不能正常启动的状况。针对上述情况，通过优化网络结构，采用网络分级和同步轮询的方法，将整个系统的数据更新速度提高到3 s以内；优化供电方案，减少开关电源数量，实行分段启动，使系统运行稳定性得到进一步提高。同时根据现场实际需求，增加了压板定义信息、网络地址信息的打印输出功能和压板变位信息一键确认功能，客户端软件扩展为多用户并行使用版本，增强了系统的便利性和实用性。

目前，远程遥控压板主要采用限位调整的方式实现压板投切，该种方式完全依靠投切角度来保证投退的可靠性，当长期运行电机限位发生故障时容易造成投切不成功，而且安装时也需要进行多次试验，验证其可靠性后才可实施安装。因此建议将限位方式改为连杆方式，并就其可行性开展分析研究和试验验证。

4 结束语

乌海局在黄河变电站试点应用的保护压板远程监控系统是软硬件一体化的测控系统，为变电站保护压板规范化管理提供了网络化、智能化解决方案，可以帮助运行管理人员和运行维护人员准确掌握保护压板现场投运状况，并实现保护压板的远程遥控，不仅提高了工作效率，而且还为电网的安全运行提供技术支撑。