微機(jī)型備用電源自投裝置調(diào)試方法探討

三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 謝莎莎

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微機(jī)型備用電源自投裝置調(diào)試方法探討

三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 謝莎莎

【摘要】隨著備用電源自投裝置在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛，備自投裝置的測試技術(shù)也在發(fā)展進(jìn)步。傳統(tǒng)的測試方法需要依靠多人短接開關(guān)量來測試備自投裝置邏輯的正確性，其可靠性和安全性也得不到保證?；诶^電保護(hù)二次控制回路原理，提出了利用雙位置繼電器來模擬斷路器機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)的設(shè)計思路，還原了實(shí)際運(yùn)行方式下備自投裝置的邏輯功能和斷路器的動作行為。本文以RCS9651系列備用電源自投裝置為例，采用進(jìn)線備自投的運(yùn)行方式，結(jié)合繼電保護(hù)測試儀的特點(diǎn)，制定實(shí)驗(yàn)接線方案，并詳細(xì)闡述了如何利用雙位置繼電器來完成備自投調(diào)試實(shí)驗(yàn)。此方法不僅增加了調(diào)試的安全性，而且也提高了調(diào)試效率。

【關(guān)鍵詞】備用電源；BZT裝置；雙位置繼電器；調(diào)試方法；可靠性

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，變電站自動化程度日益提高。用戶對供電可靠性和持續(xù)性也不斷提高。而備用電源自投裝置（以下簡稱BZT）的作用就是在工作電源因故障被斷開后，能迅速將備用電源投入工作，提高了供電的可靠性。

BZT裝置是通過判斷斷路器刀閘位置、 電流電壓等信息來識別運(yùn)行方式和進(jìn)行動作邏輯判斷，最終完成斷路器的分閘合閘操作。本文使用的 RCS-9651CS備用電源自投裝置主要用于110KV以下的中低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中。其包括四種自投方式，如圖1所示。方式1和方式2----對應(yīng)1#和2#進(jìn)線（或變壓器）互為明備用的兩種方式；方式3和方式4----對應(yīng)通過分段（或橋）斷路器實(shí)現(xiàn)II母和I母互為暗備用的兩種動作方式［1］。本文選用方式1（明備用動作方式）來進(jìn)行研究。

圖1

1　BZT裝置測試儀的技術(shù)要求

隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置正逐步取代傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，成為電力系統(tǒng)的主流保護(hù)。繼電保護(hù)測試技術(shù)也由原來的傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及電氣儀表構(gòu)成的“地攤”式接線，演變到用模擬式的測試臺，通過精密電壓表、電流表、相位表等儀器來讀取需要的電氣數(shù)據(jù)，直到發(fā)展成現(xiàn)在的微機(jī)繼電保護(hù)測試裝置［2］。

對BZT測試的要求是應(yīng)能夠提供電源失電、備用電源投入切換過程的電壓電流和斷路器位置變化信號并按照備自投裝置動作過程輸出的跳合閘信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本次實(shí)驗(yàn)使用的是由武漢豪邁電力公司生產(chǎn)的微機(jī)繼電保護(hù)測試系統(tǒng)，其特有的“智能”，能更準(zhǔn)確地捕捉電力系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的保護(hù)功能。

2　備自投測試中出現(xiàn)的問題

BZT裝置可以通過分析輸入裝置的開關(guān)量和電流電壓，跟蹤變電站系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行方式，自動判斷是否滿足充電、放電及動作條件，發(fā)出跳合閘指令。在整個動作過程中，可以通過測試儀來模擬電壓電流量，以及斷路器的開關(guān)位置。對于BZT裝置發(fā)出的跳合閘指令，通過操作機(jī)構(gòu)，傳送給斷路器，斷路器接受到指令信號，做相應(yīng)的動作，同時把它新的位置信號再傳送回BZT裝置。BZT裝置監(jiān)測到斷路器狀態(tài)的改變，執(zhí)行下一步動作。但是在我們的實(shí)驗(yàn)室，因受實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響，通過多人使用短接線配合的方法來開入開關(guān)的位置信號，按一定的時間順序人為動態(tài)地模擬試驗(yàn)，再現(xiàn)動作邏輯。此種方法需要人員、時間、開關(guān)量等因素達(dá)到最優(yōu)配合，這種配合不易實(shí)現(xiàn)，同時對于高校實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，安全系數(shù)不高。為了提高備自投的調(diào)試效率，也考慮到安全因素，我們提出了一種設(shè)計思路和解決辦法，改進(jìn)了BZT裝置的校驗(yàn)方法。

3　備自投整組調(diào)試實(shí)例

3.1設(shè)計思路

以前應(yīng)用刀閘的切換來進(jìn)行測試，此方法需要人員、時間、開關(guān)量等因素達(dá)到最優(yōu)配合，這種配合不易實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成功率低，給我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來不便［3］。為了提高備自投裝置調(diào)試的成功率和可執(zhí)行性，我們提出了采用雙位置繼電器，利用其動合、動斷觸點(diǎn)多的特點(diǎn)，代替“人”來開入信號的傳統(tǒng)校驗(yàn)方法。這樣一來，學(xué)生對斷路器的控制回路有了一個清晰的概念，對整個備自投的動作過程的認(rèn)識也有所加深，達(dá)到了良好的學(xué)習(xí)效果。

圖2　雙位置繼電器和測試儀備自投裝置的外部接線

雙位置繼電器又稱磁保持繼電器，其常閉或常開狀態(tài)依賴永久磁鋼的作用，一旦復(fù)位，即使線圈斷電，繼電器仍能保持原狀態(tài)，因此，具有自保持功能。雙位置繼電器一般采用雙繞組形式，即工作繞組和復(fù)歸繞組。當(dāng)工作繞組通電后，繼電器動作，內(nèi)部的銜鐵由永磁鐵吸合保持，接點(diǎn)閉合，只有對復(fù)歸繞組施加電壓才可使其復(fù)歸［4］。

本文以方式1為例，在原來測試接線的基礎(chǔ)上引入兩個雙位置繼電器（后面簡稱SWJ），1SWJ用來模擬進(jìn)線1的斷路器，2SWJ用來模擬進(jìn)線2的斷路器。我們把進(jìn)線1的跳閘開關(guān)和1SWJ的啟動回路相連，進(jìn)線2的合閘開關(guān)和2SWJ的啟動回路連接。同時，將1SWJ的輔助常開觸點(diǎn)1SWJ1接入繼電保護(hù)測試儀的開入量端子，用于狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；將另一個常閉觸點(diǎn)1SWJ2接到BZT裝置中的1TWJ。取2SWJ的輔助常閉觸點(diǎn)接BZT裝置中的2TWJ，常開觸點(diǎn)接BZT裝置中的2KKJ。

圖3　1-1#進(jìn)線跳閘出口，2-2#進(jìn)線合閘出口

在實(shí)際工程中，關(guān)于BZT裝置的校驗(yàn)有專門的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，校驗(yàn)項(xiàng)目不僅包括外觀檢查、絕緣檢查、開入及開出檢查、零漂檢查還有定值校驗(yàn)、整組實(shí)驗(yàn)這些內(nèi)容。本文主要側(cè)重于整組實(shí)驗(yàn)?zāi)K來詳細(xì)介紹整個實(shí)驗(yàn)測試過程。

3.2實(shí)驗(yàn)接線

3.2.1電壓量

本文采用進(jìn)線備自投方式，考慮到BZT裝置要檢測母線電壓和進(jìn)線電壓，判斷I母和II母是否帶電。同時，我們使用的測試儀具有6個電壓通道，所以用測試儀三個電壓通道來模擬備自投的三相母線電壓，再取Ua和Ub來模擬備自投線路電壓（如果Ux1有壓控制字不投入時可以不用接線路電壓），接線如圖4。此時，在軟件的“試驗(yàn)參數(shù)”頁中各電壓可設(shè)為UA=57.7∠0o，UB=57.7∠-120o，UC=57.7∠120o，Ua=100∠0o，Ub=100∠0o。

圖4　電壓量接線圖

3.2.2電流量

通過測試儀接入電流量，目的是備自投在投入備用電源前，要先判斷被跳開的那條支路是否有電流。其接線相對簡單，將測試儀的IA和IB分別接BZT裝置的兩路進(jìn)線，如圖5所示。在軟件的“試驗(yàn)參數(shù)”頁中各電流可設(shè)為IA=2.1A， IB=2.1A。

圖5　電流量接線圖

3.2.3斷路器位置信號

備自投引入1DL、2DL、3DL開關(guān)位置的接點(diǎn)，用于系統(tǒng)運(yùn)行方式判別、自投準(zhǔn)備、自投判別。引入1DL、2DL、3DL開關(guān)的合后位置信號用于判斷各種情況下的自投閉鎖。

在進(jìn)線備自投時，需要監(jiān)測斷路器的位置信息，接受斷路器返回的跳合閘信息，當(dāng)我們采用實(shí)驗(yàn)室測試時，用測試儀的開出接點(diǎn)來模擬斷路器位置信息，就用雙位置繼電器來模擬斷路器的狀態(tài)的改變，并把這個信息傳送回BZT裝置和測試儀裝置。接線如圖6所示。

3.3整組實(shí)驗(yàn)調(diào)試

根據(jù)系統(tǒng)接線圖1，3DL合上，母線I和母線II并列運(yùn)行 。測試儀輸出正常運(yùn)行和故障情況的電壓電流；開出接點(diǎn)模擬斷路器的位置信號，用開入量來監(jiān)視斷路器返回位置信號的方法進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)RCS9651備自投裝置邏輯關(guān)系，采用運(yùn)行方式1，分析進(jìn)線備自投的動作過程。DL3合閘，由1DL提供電源，2DL備用。當(dāng)充電條件持續(xù)滿足15s后，CD=1，如果工作母線無壓，I1無流，MB1（自投方式1）=1，經(jīng)延時，跳開進(jìn)線1開關(guān)。這個時候如果檢測到1DL開關(guān)在跳位，且母線工作電壓均小于無壓合閘定值，備自投發(fā)合閘脈沖，經(jīng)延時合上進(jìn)線2的電源開關(guān)。因此，我們使用繼保測試儀的狀態(tài)序列測試軟件，將BZT的整個動作過程分為以下四個狀態(tài)對其保護(hù)邏輯功能進(jìn)行檢驗(yàn)。調(diào)試前，整定定值控制字中“自投方式1”置“1”，相應(yīng)的軟壓板狀態(tài)置“1”，“備自投總投退軟壓板”狀態(tài)置“1”。

圖6　斷路器位置信號接線圖

（1）狀態(tài)1：充電狀態(tài)

這是一個故障前的狀態(tài)，BZT裝置進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，三相母線電壓設(shè)置為正常電壓；進(jìn)線1線路電流為備自投有流值；進(jìn)線2電流為0A；實(shí)驗(yàn)時間設(shè)置20s（一般大于備自投的充電時間）；

開出量按照運(yùn)行方式1和實(shí)際接線來設(shè)置。“開出1”為分，說明沒有跳位輸入，模擬DL1在合位，正在運(yùn)行（TWJ1=0）；“開出2”為合（KKJ1=1）；“開出3”為合，說明有跳位輸入，模擬DL2在跳位（TWJ2=1）；“開出4”為分（KKJ2=0）；“開出5”為分，說明沒有跳位輸入，模擬DL3在合位（TWJ3=0）； “開出6”為合（KKJ3=1）。

由時間控制觸發(fā)進(jìn)入下一個狀態(tài)。這里需要說明的是南瑞公司生產(chǎn)的備自投裝置，根據(jù)邏輯框圖，1KKJ或3KKJ=0時，備自投就會放電，所以我們在接線的時候應(yīng)該考慮到KKJ這對觸點(diǎn)。在開出量的參數(shù)設(shè)置上也做了相應(yīng)的修改。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示備自投保護(hù)裝置面板顯示自投方式1充電標(biāo)志充滿，達(dá)到設(shè)置的時間以后自動進(jìn)入下一個狀態(tài)。

（2）狀態(tài)2：事故狀態(tài)

進(jìn)入事故狀態(tài)，設(shè)置母線電壓均小于無壓啟動定值為29V，I1=0.19A，I2=0A；BZT裝置檢測到I母線失壓，進(jìn)線2沒有電流時，經(jīng)1S延時發(fā)跳閘指令，進(jìn)線1的跳閘回路出口接點(diǎn)閉合，使1SWJ線圈帶電勵磁，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。

開出量狀態(tài)的設(shè)置和狀態(tài)1相同，其觸發(fā)條件為開入量觸發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示裝置面板上跳閘燈點(diǎn)亮，同時液晶上顯示“自投跳電源1”動作。因1SWJ繼電器常開觸點(diǎn)閉合，繼保測試儀翻轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)，同時BZT裝置接收到“斷路器”位置翻轉(zhuǎn)信號。

（3）狀態(tài)3：投備用電源前狀態(tài)

這個狀態(tài)中母線電壓為29V；進(jìn)線1的電流為0.19A，進(jìn)線2電流為0A。

開出量狀態(tài)設(shè)置為“開出1”為合（1TWJ=1）；“開出2”為分（1KKJ=0）；“開出3”為合；“開出4”為分；“開出5”為分；“開出6”為合。BZT裝置檢測到1DL已經(jīng)在跳位，而且I母，II母均無壓，MB1=1，備自投給2DL發(fā)合閘指令。這時進(jìn)線2的合閘回路出口接點(diǎn)閉合，2SWJ導(dǎo)通。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示經(jīng)方式12合閘短延時，裝置面板上合閘燈點(diǎn)亮，液晶上顯示“自投合電源2-1”動作，因2SWJ繼電器動作，繼保測試儀跳轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)。

（4）狀態(tài)4：恢復(fù)供電狀態(tài)

母線電壓設(shè)置為正常電壓，進(jìn)線1電流為0A，進(jìn)線2電流為2.1A，開出量設(shè)置為“開入1”為合（1TWJ=1）；“開入2”為分（1kkJ=0）；“開入3”為合：“開入4”為分“開入5”為分（2TWJ=0）；“開入6”為合（2KKJ=1）。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示BZT裝置報文顯示“自投合電源2-2”動作，用“按鍵觸發(fā)”結(jié)束狀態(tài)4。

4　小結(jié)

上述將雙位置繼電器應(yīng)用到備用電源自投裝置測試中后，在教學(xué)中取得了很好的效果，不僅降低了繼電保護(hù)調(diào)試實(shí)驗(yàn)的難度，而且提高了學(xué)生對繼電保護(hù)測試實(shí)驗(yàn)的興趣，并培養(yǎng)了他們的問題分析能力。

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作者簡介：

謝莎莎（1983—），女，陜西鳳翔人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。