REF542plus測(cè)控保護(hù)裝置在地鐵供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

康院輝 高越 黃金金 趙寧 回書(shū)彬

摘要：根據(jù)35KV經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的主接線(xiàn)方式、運(yùn)行方式、繼電保護(hù)配置以及對(duì)分合閘的基本要求，對(duì)單母分段接線(xiàn)的合閘、分閘條件逐一進(jìn)行了分析。介紹了REF542plus微機(jī)保護(hù)裝置的可編程邏輯語(yǔ)言FUPLA中的邏輯模塊的功能。結(jié)合REF542plus的硬件配置設(shè)計(jì)一種能夠測(cè)試該裝置分合閘邏輯功能的設(shè)備。

關(guān)鍵詞：REF542plus;測(cè)控保護(hù)裝置;分合閘

0 引言

在地鐵供電系統(tǒng)中的主接線(xiàn)形式與運(yùn)行方式種類(lèi)較多，分合閘的動(dòng)作邏輯有較大的差別，這就需要分合閘裝置根據(jù)具體的使用要求改變動(dòng)作邏輯。

以天津地鐵9號(hào)線(xiàn)供電系統(tǒng)中整流變柜為例，在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，整個(gè)線(xiàn)路對(duì)供電系統(tǒng)的要求較高，在變配電系統(tǒng)中，全部采用了綜合保護(hù)繼電器，以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全有效的運(yùn)行。另外，為方便運(yùn)營(yíng)維護(hù)和減少費(fèi)用，在主裝置區(qū)及輔助裝置區(qū)都采用了統(tǒng)一的ABB公司的REF542plus測(cè)控保護(hù)裝置。其采用模塊化、圖形化的可編程邏輯語(yǔ)言FUPLA以實(shí)現(xiàn)各類(lèi)型分合閘功能[1]。下圖所示為整流變柜的運(yùn)行示意圖。

1 REF542plus主要構(gòu)成

REF542plus主要由兩部分組成，一臺(tái)主機(jī)單元和一個(gè)獨(dú)立的人機(jī)界面（HMI）。主機(jī)單元包括了輔助電源，主板，交流輸入板和開(kāi)關(guān)量輸入/輸出（I/O）板，另外還有可選模塊用于一些附加功能。HMI可以實(shí)現(xiàn)就地整定保護(hù)定值，操作開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備，讀取事件和測(cè)量值[2]。HMI和主機(jī)之間是由一根屏蔽獨(dú)立雙絞線(xiàn)連接，其接口為標(biāo)準(zhǔn)的RS-485口。

（1）主機(jī)部分。REF542plus采用多達(dá)4個(gè)CPU 進(jìn)行處理運(yùn)算。其中控制、保護(hù)和通信功能有不同的CPU進(jìn)行處理，從而保證了每個(gè)功能的互不干擾，同步進(jìn)行。各種微機(jī)保護(hù)裝置元件也均采用高可靠性、高質(zhì)量性能的元件。

REF542plus提供2塊I/O卡，共有可編程的、具有光電隔離功能的輸入回路28路和輸出回路14路 （不包含2路自檢信號(hào)輸出），開(kāi)關(guān)量輸入可由用戶(hù)定義，開(kāi)關(guān)量輸出可由用戶(hù)分配，繼電器輸出可以按自保持和自動(dòng)復(fù)歸設(shè)置，模擬量輸出卡是作可選卡件，一共有4個(gè)可配置輸出，其輸出信號(hào)是0-20mA或4-20mA，每個(gè)輸出都是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)且由軟件獨(dú)立配置參數(shù)。所有的輸入/輸出都有過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)措施。

（2）HMI部分，HMI是一個(gè)獨(dú)立單元，自身是具有輔助電源，它可安裝在開(kāi)關(guān)柜低壓室門(mén)板上或靠近主機(jī)的專(zhuān)用機(jī)箱內(nèi)[3]。整個(gè)HMI由液晶顯示器、狀態(tài)顯示燈、棒圖顯示、控制按鈕、電子鑰匙組成。

2 結(jié)構(gòu)及原理

REF542plus與上層系統(tǒng)之間的通信是基于主機(jī)/從機(jī)結(jié)構(gòu)，卡本身不能自動(dòng)產(chǎn)生任何數(shù)據(jù)及執(zhí)行輪詢(xún)行為。所有的REF542plus和上層系統(tǒng)的讀/寫(xiě)行為都是基于通信卡中的內(nèi)存映射。有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的軟件設(shè)置工具來(lái)定義該映射，并通過(guò)RS485口來(lái)設(shè)置該卡。該軟件設(shè)置工具已被設(shè)置成將所有的裝置連接到同一個(gè)通信總線(xiàn)以便能形成單一映射。下列圖中顯示了不同結(jié)構(gòu)。

3 主要功能

REF542plus測(cè)控保護(hù)裝置除可用與饋線(xiàn)保護(hù)外，還可以用于變壓器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)及控制，或者單獨(dú)用于開(kāi)關(guān)柜控制。該裝置保護(hù)整定范圍廣，且易于配置各功能塊以適應(yīng)各種應(yīng)用領(lǐng)域。

REF542plus提供多種特性用來(lái)監(jiān)視一次設(shè)備和實(shí)現(xiàn)自診斷。一次設(shè)備的監(jiān)視可用以下的計(jì)算值：監(jiān)視周期內(nèi)的最大電流和平均電流（0-30min）、開(kāi)斷電流累加值、運(yùn)行時(shí)間、斷路器操作次數(shù)、彈簧儲(chǔ)能時(shí)間監(jiān)視、跳閘回路監(jiān)視。

REF542plus具有持續(xù)檢查硬件和軟件狀態(tài)的自診斷功能，每臺(tái)REF542plus的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊均配置一個(gè)當(dāng)故障或掉電時(shí)可觸發(fā)的看門(mén)狗接點(diǎn)。這一接點(diǎn)可用來(lái)檢測(cè)裝置的故障狀態(tài)以便采取相應(yīng)的措施。交流量輸入通道具有可選用的監(jiān)測(cè)功能，它可以檢測(cè)出互感器或傳感器回路的斷線(xiàn)狀態(tài)并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

一臺(tái)REF542plus最多可配置24個(gè)保護(hù)功能模塊，依賴(lài)于可用到的處理能力決定最大可應(yīng)用數(shù)。

4 目前存在問(wèn)題

REF 542plus測(cè)控保護(hù)裝置是輕軌供電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，全線(xiàn)共200多臺(tái)，主要安裝在35KV機(jī)柜、整流變柜、動(dòng)力變柜、母聯(lián)柜、降壓所柜等供電系統(tǒng)機(jī)柜中，起到保護(hù)、控制、測(cè)量和狀態(tài)檢測(cè)等作用。

近年來(lái)，隨著運(yùn)營(yíng)年限的增加，部分REF 542plus設(shè)備性能下降，出現(xiàn)了信息采集不準(zhǔn)確、控制不靈敏等不穩(wěn)定狀態(tài)，且發(fā)生頻率有增加的趨勢(shì)。一旦故障發(fā)生，無(wú)法對(duì)供電系統(tǒng)設(shè)備的電流、電壓、母線(xiàn)壓力、開(kāi)關(guān)合閘等狀態(tài)信息進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與控制，極易引起大面積斷電，甚至導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，嚴(yán)重影響運(yùn)營(yíng)安全?，F(xiàn)在市場(chǎng)上沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)設(shè)備，無(wú)法對(duì)REF 542plus設(shè)備進(jìn)行性能檢測(cè)，無(wú)法及時(shí)掌握REF 542plus設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，這給輕軌運(yùn)營(yíng)帶來(lái)極大隱患。為消除潛在隱患，提升運(yùn)營(yíng)安全及服務(wù)質(zhì)量，急需研制一種REF 542plus測(cè)試裝置。

針對(duì)天津地鐵9號(hào)線(xiàn)輕軌供電系統(tǒng)中整流變柜用REF542plus單元，對(duì)于主機(jī)單元分合閘動(dòng)作邏輯及接口功能進(jìn)行分析研究，以便為后續(xù)檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。圖5為整流變柜斷路器合閘邏輯圖，圖6為整流變柜斷路器分閘邏輯圖，表1為整流變柜數(shù)字端口分合閘條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)一種REF 542plus檢測(cè)裝置，使得維護(hù)人員能夠全面的掌握REF 542plus設(shè)備的性能狀態(tài)，一方面，運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員可以直接通過(guò)該測(cè)試裝置對(duì)新購(gòu)置的REF 542plus設(shè)備進(jìn)行離線(xiàn)測(cè)試。另一方面，通過(guò)該測(cè)試裝置對(duì)投入使用的REF 542plus設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)周期、全方位的模擬測(cè)試，能夠有效的排除性能異常的REF 542plus設(shè)備投入使用，同時(shí)確保了一些性能良好可以繼續(xù)使用的REF 542plus設(shè)備被提前淘汰，在一定程度上節(jié)約了采購(gòu)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 閆石，鐘素梅. 備自投功能再REF542plus微機(jī)保護(hù)裝置中的實(shí)現(xiàn).深圳，黑龍江電力; 2018.

[2] 饋線(xiàn)保護(hù)測(cè)控單元REF542plus用戶(hù)指南. 2011.

[3] 馬明杰. REF542plus在變電所中的應(yīng)用.應(yīng)用與方案供配電; 2004.