繼電保護(hù)裝置跳閘出口校驗(yàn)新方法研究

王莉娜++郇萬(wàn)科

[摘 要]本文主要結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出一個(gè)采用單片機(jī)作為核心的跳閘出口壓板測(cè)試儀，提高了主變保護(hù)裝置跳閘出口矩陣檢驗(yàn)的準(zhǔn)確率和效率，同時(shí)此方法還具有極強(qiáng)的廣泛性，可應(yīng)用于其他電力設(shè)備的保護(hù)裝置的檢驗(yàn)工作。

[關(guān)鍵詞]繼電保護(hù)裝置；跳閘出口；校驗(yàn)新方法；研究

中圖分類號(hào)：U224.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）06-0080-02

一、傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置跳閘出口檢驗(yàn)方法

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置跳閘出口檢驗(yàn)方法引用的是保護(hù)邏輯出口壓板的校驗(yàn)方法，此方法有兩種操作形式。其一采用萬(wàn)用表DC檔逐一測(cè)量跳閘出口壓板的電位。由于保護(hù)裝置跳閘脈沖是豪秒（ms）級(jí)的瞬時(shí)電壓脈沖，為100ms左右，而萬(wàn)用表表計(jì)的靈敏度達(dá)不到這么高要求，實(shí)際測(cè)量時(shí)顯示結(jié)果不直觀。特別是當(dāng)繼電保護(hù)工作人員覺(jué)得顯示結(jié)果不明確的時(shí)候，還需要重復(fù)操作以確保動(dòng)作的正確性以及結(jié)果的精準(zhǔn)度。另一個(gè)檢測(cè)方法就是采用目前常用的繼電保護(hù)試驗(yàn)儀，將保護(hù)裝置的開(kāi)出節(jié)點(diǎn)接入到試驗(yàn)儀的開(kāi)入節(jié)點(diǎn)。由于繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的開(kāi)入只有4對(duì)輸入端口，而且只能接入無(wú)源節(jié)點(diǎn)，這涉及到保護(hù)屏端子排的拆接線，存在誤跳運(yùn)行的設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，因此此種方法較少采用。[1]

目前的實(shí)際工作中，一般采用萬(wàn)用表測(cè)量的方法。對(duì)于兩套主變保護(hù)裝置，其跳閘邏輯將超過(guò)數(shù)十種，以每種保護(hù)邏輯平均關(guān)聯(lián)8個(gè)壓板計(jì)算，完整檢驗(yàn)完保護(hù)跳閘矩陣將花費(fèi)不少的時(shí)間?？紤]到主變壓器的定檢一般安排4-5人，僅校驗(yàn)保護(hù)裝置的跳閘矩陣就需要至少2人配合試驗(yàn)，勢(shì)必占用較大的人力與物力，且檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)度也無(wú)法保證。

二、繼電保護(hù)裝置跳閘出口校驗(yàn)新方法的設(shè)計(jì)原理

為有效解決傳統(tǒng)萬(wàn)用表測(cè)量法對(duì)繼電保護(hù)裝置跳閘出口檢驗(yàn)的不足之處，筆者特推出一種專用的保護(hù)裝置跳閘出口測(cè)試儀用以檢測(cè)。

2.1新測(cè)試儀的性能要求

為了使測(cè)試儀更具有通用性，能適用于不同變電站內(nèi)直流控制電源的要求，同時(shí)提高試驗(yàn)效果，做到模擬一次故障就校驗(yàn)一個(gè)保護(hù)邏輯的多個(gè)壓板，測(cè)試儀必須滿足以下要求：①脈沖電壓檢測(cè)能力達(dá)毫秒級(jí)，檢測(cè)范圍50-120V；②檢測(cè)輸入端口8個(gè)以上，以滿足校驗(yàn)多個(gè)壓板的要求；③能對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作出口時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)；④測(cè)試儀接入保護(hù)裝置的控制電源時(shí)不能導(dǎo)致站內(nèi)直流電源系統(tǒng)接地。

2.2新測(cè)試儀的設(shè)計(jì)步驟

為保證新測(cè)試儀能夠達(dá)到相應(yīng)的性能需求，其設(shè)計(jì)方法如下步驟所示：①測(cè)試儀核心為STC12C5616AD單片機(jī)，其速度是普通的51單片機(jī)的12倍，使用24MHz的晶振時(shí)，掃描周期為100μs，滿足脈沖電壓檢測(cè)精度要求；②考慮到多數(shù)變電站內(nèi)保護(hù)裝置跳閘出口壓板數(shù)量一般不超過(guò)8個(gè)，此檢測(cè)試儀設(shè)計(jì)了8通道輸入檢測(cè)端口，可以滿足絕大多數(shù)保護(hù)裝置的檢驗(yàn)要求；③設(shè)計(jì)了冒充計(jì)時(shí)電路，采用12864液晶板顯示時(shí)間，可以較為清晰的顯示8個(gè)通道的計(jì)時(shí)時(shí)間[2]；④提高輸入有效電壓，設(shè)置一個(gè)20V的門檻電壓，從硬件上濾除干擾電壓的影響，并保證電路最小輸入電阻大于500kΩ，保證極端條件下不會(huì)造成變電站內(nèi)直流電源系統(tǒng)接地。新檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)模型如下：

2.3新測(cè)試儀的工作原理

計(jì)時(shí)啟動(dòng)輸入端接入ONLLY繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的開(kāi)出端，當(dāng)ONLLY試驗(yàn)儀開(kāi)始故障模擬時(shí)[3]，其輸出的一對(duì)開(kāi)出接點(diǎn)啟動(dòng)測(cè)試儀，當(dāng)某一跳閘脈沖輸入端檢測(cè)到跳閘出口壓板有正電壓脈沖到來(lái)時(shí)，計(jì)時(shí)程序記錄下該輸入端的脈沖到來(lái)時(shí)間并在液晶屏上顯示；若10s內(nèi)無(wú)脈沖電壓輸入，則程序停止，按下復(fù)歸按鍵后進(jìn)入下次檢測(cè)等待。另外，計(jì)時(shí)啟動(dòng)回路也可由外部短接線啟動(dòng)，方便進(jìn)行一些故障的手動(dòng)控制模擬。

繼電保護(hù)裝置跳閘出口校驗(yàn)除了采用全新測(cè)試儀以外，系統(tǒng)的硬件電路與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須根據(jù)所連接的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。具體調(diào)整方式，在保證跳閘出口安全性的同時(shí)，要提高跳著出口檢驗(yàn)的高效性。軟件程序的設(shè)計(jì)，需要考慮到濾除干擾電壓，進(jìn)行反復(fù)的抗干擾實(shí)驗(yàn)，以保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

三、繼電保護(hù)裝置跳閘出口校驗(yàn)新方法的應(yīng)用效果

以上采用專用的保護(hù)裝置跳閘出口測(cè)試儀用以跳閘出口安全檢測(cè)，在電力行業(yè)的應(yīng)用已有成效。如下對(duì)某供電局班所管轄部分變電站的主變進(jìn)行驗(yàn)收和定檢使主變跳閘矩陣的校驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下表1所示。為方便對(duì)新測(cè)試儀應(yīng)用效果的查閱，對(duì)此地區(qū)部分變電站主變保護(hù)裝置采用跳閘出口測(cè)試儀檢測(cè)后的統(tǒng)計(jì)如下表2所示。

從表1和表2對(duì)比可知，采用測(cè)試儀對(duì)主變保護(hù)裝置的跳閘矩陣進(jìn)行校驗(yàn)后，校驗(yàn)準(zhǔn)確率提高到100%，校驗(yàn)時(shí)間最低的有35kV大醫(yī)院二次變站和35kV西苑二次變站站，對(duì)其校驗(yàn)時(shí)間也減少了73.9%；校驗(yàn)時(shí)間最高的是110kV杏北一次變站，使其校驗(yàn)時(shí)間減少了91.9%，說(shuō)明對(duì)于電壓等級(jí)越高的主變保護(hù)裝置，或者保護(hù)邏輯越多的保護(hù)裝置，采用本文提出的測(cè)試儀方案校驗(yàn)跳閘邏輯出口，可以極大的提高工作效率，節(jié)省校驗(yàn)時(shí)間。

矩陣測(cè)試儀在實(shí)踐中的應(yīng)用效果優(yōu)勢(shì)顯著，主要表現(xiàn)在功能可靠、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便。采用單片機(jī)變成技術(shù)使跳閘出口壓板的檢驗(yàn)準(zhǔn)確率大幅提升，電路設(shè)計(jì)采用了強(qiáng)弱電隔離的抗干擾設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了8個(gè)壓板接入通道。原來(lái)需2個(gè)人配合完成的試驗(yàn)工作現(xiàn)在一個(gè)人就可以完成，提高了工作效率。同時(shí)測(cè)試儀具有液晶顯示功能，可以直觀的顯示檢驗(yàn)結(jié)果并給出保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，是對(duì)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的一個(gè)補(bǔ)充檢驗(yàn)。出來(lái)主變保護(hù)裝置的跳閘出口矩陣校驗(yàn)外，對(duì)于關(guān)聯(lián)多個(gè)出口壓板的保護(hù)邏輯校驗(yàn)，如進(jìn)線保護(hù)、線路保護(hù)啟動(dòng)失靈等，本測(cè)試儀具有非常明顯的實(shí)際使用效果。

三、結(jié)論

繼電保護(hù)裝置的主要作用，是當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機(jī)、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備。繼電保護(hù)裝置在電力行業(yè)廣泛應(yīng)用，因此其安全性能是不容忽視的，也絕不能因其跳閘出口的不穩(wěn)定性而出現(xiàn)任何安全事故。對(duì)跳閘出口的校驗(yàn)，本文根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)提出了矩陣測(cè)試儀的校驗(yàn)方法，望能對(duì)業(yè)內(nèi)有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996.

[2]華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：第四版[M].北京：高等教育出版社，2014.