繼電器測試裝置研發(fā)探討

胡勇　徐學(xué)帥　蘇煜　王輝春　熊曉川

摘要：繼電保護(hù)工作在電力電路中占據(jù)著十分重要的位置，本文主要本著問題導(dǎo)向，針對繼電保護(hù)工作中存在的問題和發(fā)展趨勢，對其中主要癥結(jié)和技術(shù)難點(diǎn)實(shí)施研究攻關(guān)，研發(fā)繼電器專用測試儀器，希望該文能給相關(guān)專業(yè)人士以參考。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);測試裝置;應(yīng)用探討

引言

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，繼電器測試裝置也必須朝著智能化應(yīng)用方向發(fā)展，從而更加可靠安全的運(yùn)行。我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開電力系統(tǒng)的支撐，隨著我國電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容，對于電力的穩(wěn)定性和安全性也提出了新的更高的要求，繼電保護(hù)測試工作也變得愈加復(fù)雜和頻繁。微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為該技術(shù)的革新創(chuàng)新提供了可能。

一、繼電保護(hù)

繼電保護(hù)（Relay Protecting）就是指在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障和問題時(shí)，繼電裝置可以自動采取自我保護(hù)措施，切斷部分故障線路，或啟用備用電源，在短時(shí)間內(nèi)提供穩(wěn)定電源或切斷問題故障源，為客戶提供更為優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的電源。具體來說：一是當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)危及安全的故障時(shí)，繼電保護(hù)可以立刻發(fā)出警報(bào)，輸出跳閘指令。繼電保護(hù)裝置可以立刻反饋電氣電路的運(yùn)行不良，并同時(shí)發(fā)出跳閘和警報(bào)指令，進(jìn)而避免整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)更大面積的異常運(yùn)行情況。在實(shí)際工作中，繼電裝置一般不是單個(gè)存在，而是由多個(gè)繼電器組成，由其測量、邏輯和執(zhí)行部分組成。繼電保護(hù)裝置一般在發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器、母線、電動機(jī)中使用，其原理主要包括電流、距離、電壓、差動、方向、意見零序保護(hù);按照事故反應(yīng)的種類分，主要包括接地故障、相間短路、斷線保護(hù)、匝間短路、失步保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)等，按照其實(shí)現(xiàn)技術(shù)區(qū)分，又可以區(qū)分為整流型、機(jī)電型、集成電路型、晶體管型以及微機(jī)型保護(hù);按照保護(hù)作用區(qū)分，又可以區(qū)分為后備保護(hù)、主保護(hù)、輔助保護(hù)。

二、繼電保護(hù)工作存在的主要問題

目前繼保工作中繼電器線圈功率測試和時(shí)間繼電器觸點(diǎn)分?jǐn)鄷r(shí)間、時(shí)間準(zhǔn)確性測試沒有專用測試儀器，采用繼保測試儀替代，功能不全面，針對性不強(qiáng)，不具備測試的記錄和存儲，且體積大攜帶不方便。增加了現(xiàn)場人員工作量，工作效率低下。本著以上問題導(dǎo)向，繼電保護(hù)測試裝置主要解決好以下問題：一是解決小型繼電器的線圈電流、電壓、功率等參數(shù)精確測試;二是解決時(shí)間繼電器觸點(diǎn)釋放和吸合時(shí)間的精確測定;三是解決繼保試驗(yàn)中高精度試驗(yàn)電源問題;四是使得新的繼電器測試裝置體積小重量輕，便于攜帶，智能操控，人機(jī)界面良好，輸出模式靈活。

三、繼電器測試裝置研發(fā)探討

通過市場調(diào)查，目前用于繼電器測試的裝置還處于空白狀態(tài)，實(shí)際電力生產(chǎn)過程中也非常需要此種裝置，通過大量的工作實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)和資料分析，專門研究此種裝置可以對繼電器實(shí)施精準(zhǔn)測定，且具備全面綜合性能。

（一）技術(shù)路線圖

對于該測試裝置的研制必須科學(xué)合理安排研發(fā)計(jì)劃，該測試裝置必須是具備高智能化的設(shè)備，必須充分利用當(dāng)前微晶片技術(shù)，由邏輯控制、單片機(jī)、高準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)采集、交直流電流電壓輸出、時(shí)鐘、LCD 液晶顯示器和打印機(jī)等部分組成，監(jiān)測性能必須達(dá)到優(yōu)良，還可以測試多種繼電器的釋放電壓、電流值和鈾頭斷開時(shí)間與吸合，自動檢測3種數(shù)據(jù)值，自動得出3個(gè)平均數(shù)據(jù)，并實(shí)施數(shù)據(jù)打印。該裝置必須研發(fā)自檢報(bào)錯(cuò)的功能部件，以便開機(jī)后迅速實(shí)施自我檢測，提升檢測效率。

（二）測試裝置達(dá)到的技術(shù)性能

具體來說，技術(shù)路徑和應(yīng)達(dá)到的基本性能如下：1.現(xiàn)場測試?yán)^電器的參數(shù)，包括線圈功率、線圈電阻、線圈溫升等。2裝置具有極佳的時(shí)間、電流、電壓測試精度，保證了結(jié)果準(zhǔn)確無誤。3采用了模塊化高頻雙穩(wěn)試驗(yàn)電源，測試電壓無級可調(diào)，保護(hù)功能完備。4.具備高速處理2.0GHz的CPU和并行16位A/D轉(zhuǎn)換芯片，保證了極高的時(shí)間測試速度和精度。5.顯示操作和存儲、輸出采用7寸彩色觸摸屏，所有控制操作可通過觸摸屏完成，操作人性化、智能化、簡單化。測試過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，測試內(nèi)容屏顯一目了然，測試結(jié)束結(jié)果可U盤導(dǎo)出，也可將數(shù)據(jù)上傳分析。6.工作電源采用交直兩用供電方式，多重電氣隔離，具備完善保護(hù)功能保證安全。體積小重量輕，方便現(xiàn)場使用。7.模塊化功能組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，很方便的可以擴(kuò)展其他測試功能，如觸點(diǎn)接觸電阻、同步觸點(diǎn)時(shí)間差、動作壽命、絕緣強(qiáng)度等。該測試裝置實(shí)施檢測時(shí)的操作步驟設(shè)計(jì)如下：一是打開電源，顯示屏顯示開機(jī)畫面“歡迎使用，正在實(shí)施自檢”;二是如果自檢程序運(yùn)行正常，則可以實(shí)施檢測，并依據(jù)繼電器類型，采取上翻或下翻的按鈕選擇測試電源的種類，使繼電器與之相匹配，將電源輸出接線柱連接到繼電器線圈，鈾頭與輸入端子實(shí)施連接;三是得出最后測試的數(shù)值。 該測試裝置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動吸合閘3次，結(jié)束后實(shí)施數(shù)據(jù)的打印。要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換鍵，其目的就是先確定好直流電流，后按下轉(zhuǎn)換按鈕，實(shí)施直流的照常輸出，并于屏幕第2行顯示，此種設(shè)計(jì)便于實(shí)施多類型的電源繼電器的檢測。時(shí)間設(shè)定裝置可以較科學(xué)的調(diào)整內(nèi)部時(shí)間，測試裝置出現(xiàn)問題后，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，則可以高等級標(biāo)定，使用上下按鈕對內(nèi)部指數(shù)實(shí)施調(diào)整。繼電器的測試裝置局部回路原理圖如圖1所示，繼電器對應(yīng)接點(diǎn)示意圖如圖2所示。

四、繼電器測試裝備發(fā)展趨勢分析

以計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)的發(fā)展為電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供了廣闊的空間，網(wǎng)絡(luò)管理水平也在不斷提高深化，其測試模式和管理水平也在不斷升級和改善，智能化、自動化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是大勢所趨，越來越多的電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備高度集成，同時(shí)具備控制、保護(hù)、測量與數(shù)據(jù)通信等功能，繼電器測試裝置的研發(fā)同樣如此，目前市場上的繼電器測試裝置體積大，且精度較低，其功能實(shí)現(xiàn)主要通過調(diào)壓與移相器連接實(shí)現(xiàn)，對于日趨復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)來說較難完成任務(wù)。伴隨著技術(shù)的深化和微電子技術(shù)的發(fā)展，勵(lì)磁控制、主變差動等技術(shù)不斷應(yīng)用于各項(xiàng)繼電保護(hù)之中，呈現(xiàn)出越來越智能化的趨勢，具體來說：一是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得電力網(wǎng)絡(luò)需要越來越高等級的繼電器保護(hù)，為使這一保護(hù)功能不斷與時(shí)俱進(jìn)，繼電器測試裝置還必須同時(shí)具備語言合成、存放數(shù)據(jù)、信息溝通等功能，基于這一繼電保護(hù)測試，該裝置類似于PC 機(jī)，計(jì)算機(jī)化和微機(jī)化越來越鮮明。二是網(wǎng)絡(luò)化不斷在繼電器測試裝置中得到應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)的介入，可以使得繼電器入網(wǎng)互聯(lián)，從而較好的應(yīng)對廣域測試的矛盾問題，繼電保護(hù)的功能主要是用來應(yīng)對故障問題和實(shí)施故障的監(jiān)測檢測，避免可能出現(xiàn)的故障，以確保網(wǎng)絡(luò)處于安全運(yùn)行狀態(tài)。所以對于所有繼電裝置必須做到全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，只有這樣才能真正達(dá)到繼電器保護(hù)的功能。三是智能化的發(fā)展趨勢，智能化是隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用不斷深化以及網(wǎng)絡(luò)化不斷深化的結(jié)果，智能化在工作實(shí)踐中是通過電力程序來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測的，其利用計(jì)算機(jī)信息對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而對風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施精準(zhǔn)定位，并分析預(yù)測整個(gè)線路的風(fēng)險(xiǎn)故障，對采取預(yù)先舉措實(shí)施電路線路的保護(hù)，下好“先手棋”，達(dá)到防患于未然的目的，這是故障事故預(yù)防的最高水平。智能化方向的發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)和關(guān)聯(lián)，可以最大限度減少人工的干預(yù)，甚至一些領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)無人化操作和值守，發(fā)現(xiàn)故障問題后也可以實(shí)現(xiàn)問題的迅即處置，實(shí)施故障的清理。

五、市場研發(fā)前景預(yù)測

上文提到智能化在線形式代表了未來發(fā)展的趨勢，其充分利用了計(jì)算機(jī)、微電子等現(xiàn)代化科技手段，有效實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的整合和情況的即時(shí)反饋，充分體現(xiàn)了人性化的設(shè)計(jì)，且反應(yīng)敏捷，操作簡單。結(jié)合市場調(diào)查和用戶預(yù)期，其市場研發(fā)前景巨大，除此之外，該裝置的研發(fā)還應(yīng)充分加入新工藝和新技術(shù)，使其符合智能化和網(wǎng)絡(luò)化電力發(fā)展要求，填補(bǔ)市場技術(shù)上的空白，不僅僅在裝置設(shè)備上實(shí)施空白的填補(bǔ)，還需在創(chuàng)新和作業(yè)方法上實(shí)施空白的填補(bǔ)，減小人力工作強(qiáng)度，有效提升工作效率。

六、結(jié)語

綜上所述，目前市場上的繼電保護(hù)測試裝置具有很多使用中的現(xiàn)實(shí)問題，這些問題是以計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)的發(fā)展而帶來的，是繼電器保護(hù)測試裝置發(fā)展不符合趨勢帶來的，本文對繼電器測試裝置的研發(fā)進(jìn)行了深入淺出的闡述，著力研發(fā)一種功能齊全，可數(shù)據(jù)記錄與儲存、便于攜帶，針對性強(qiáng)的測試裝置，從而達(dá)到有效解決繼電器測試裝備最新技術(shù)空白的目的，具備較為廣闊的市場空間和應(yīng)用前景。

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