王莉娜++郇萬科

[摘 要]本文主要結合實際工作經(jīng)驗，提出一個采用單片機作為核心的跳閘出口壓板測試儀，提高了主變保護裝置跳閘出口矩陣檢驗的準確率和效率，同時此方法還具有極強的廣泛性，可應用于其他電力設備的保護裝置的檢驗工作。

[關鍵詞]繼電保護裝置；跳閘出口；校驗新方法；研究

中圖分類號：U224.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0080-02

一、傳統(tǒng)繼電保護裝置跳閘出口檢驗方法

傳統(tǒng)的繼電保護裝置跳閘出口檢驗方法引用的是保護邏輯出口壓板的校驗方法，此方法有兩種操作形式。其一采用萬用表DC檔逐一測量跳閘出口壓板的電位。由于保護裝置跳閘脈沖是豪秒（ms）級的瞬時電壓脈沖，為100ms左右，而萬用表表計的靈敏度達不到這么高要求，實際測量時顯示結果不直觀。特別是當繼電保護工作人員覺得顯示結果不明確的時候，還需要重復操作以確保動作的正確性以及結果的精準度。另一個檢測方法就是采用目前常用的繼電保護試驗儀，將保護裝置的開出節(jié)點接入到試驗儀的開入節(jié)點。由于繼電保護試驗儀的開入只有4對輸入端口，而且只能接入無源節(jié)點，這涉及到保護屏端子排的拆接線，存在誤跳運行的設備風險，因此此種方法較少采用。[1]

目前的實際工作中，一般采用萬用表測量的方法。對于兩套主變保護裝置，其跳閘邏輯將超過數(shù)十種，以每種保護邏輯平均關聯(lián)8個壓板計算，完整檢驗完保護跳閘矩陣將花費不少的時間?？紤]到主變壓器的定檢一般安排4-5人，僅校驗保護裝置的跳閘矩陣就需要至少2人配合試驗，勢必占用較大的人力與物力，且檢驗結構的準度也無法保證。

二、繼電保護裝置跳閘出口校驗新方法的設計原理

為有效解決傳統(tǒng)萬用表測量法對繼電保護裝置跳閘出口檢驗的不足之處，筆者特推出一種專用的保護裝置跳閘出口測試儀用以檢測。

2.1新測試儀的性能要求

為了使測試儀更具有通用性，能適用于不同變電站內(nèi)直流控制電源的要求，同時提高試驗效果，做到模擬一次故障就校驗一個保護邏輯的多個壓板，測試儀必須滿足以下要求：①脈沖電壓檢測能力達毫秒級，檢測范圍50-120V；②檢測輸入端口8個以上，以滿足校驗多個壓板的要求；③能對保護裝置的動作出口時間進行計時；④測試儀接入保護裝置的控制電源時不能導致站內(nèi)直流電源系統(tǒng)接地。

2.2新測試儀的設計步驟

為保證新測試儀能夠達到相應的性能需求，其設計方法如下步驟所示：①測試儀核心為STC12C5616AD單片機，其速度是普通的51單片機的12倍，使用24MHz的晶振時，掃描周期為100μs，滿足脈沖電壓檢測精度要求；②考慮到多數(shù)變電站內(nèi)保護裝置跳閘出口壓板數(shù)量一般不超過8個，此檢測試儀設計了8通道輸入檢測端口，可以滿足絕大多數(shù)保護裝置的檢驗要求；③設計了冒充計時電路，采用12864液晶板顯示時間，可以較為清晰的顯示8個通道的計時時間[2]；④提高輸入有效電壓，設置一個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造成變電站內(nèi)直流電源系統(tǒng)接地。新檢測儀的設計模型如下：

2.3新測試儀的工作原理

計時啟動輸入端接入ONLLY繼電保護試驗儀的開出端，當ONLLY試驗儀開始故障模擬時[3]，其輸出的一對開出接點啟動測試儀，當某一跳閘脈沖輸入端檢測到跳閘出口壓板有正電壓脈沖到來時，計時程序記錄下該輸入端的脈沖到來時間并在液晶屏上顯示；若10s內(nèi)無脈沖電壓輸入，則程序停止，按下復歸按鍵后進入下次檢測等待。另外，計時啟動回路也可由外部短接線啟動，方便進行一些故障的手動控制模擬。

繼電保護裝置跳閘出口校驗除了采用全新測試儀以外，系統(tǒng)的硬件電路與軟件系統(tǒng)設計必須根據(jù)所連接的設備進行相應的調(diào)整。具體調(diào)整方式，在保證跳閘出口安全性的同時，要提高跳著出口檢驗的高效性。軟件程序的設計，需要考慮到濾除干擾電壓，進行反復的抗干擾實驗，以保證檢驗結果的準確性。

三、繼電保護裝置跳閘出口校驗新方法的應用效果

以上采用專用的保護裝置跳閘出口測試儀用以跳閘出口安全檢測，在電力行業(yè)的應用已有成效。如下對某供電局班所管轄部分變電站的主變進行驗收和定檢使主變跳閘矩陣的校驗時間統(tǒng)計，結果如下表1所示。為方便對新測試儀應用效果的查閱，對此地區(qū)部分變電站主變保護裝置采用跳閘出口測試儀檢測后的統(tǒng)計如下表2所示。

從表1和表2對比可知，采用測試儀對主變保護裝置的跳閘矩陣進行校驗后，校驗準確率提高到100%，校驗時間最低的有35kV大醫(yī)院二次變站和35kV西苑二次變站站，對其校驗時間也減少了73.9%；校驗時間最高的是110kV杏北一次變站，使其校驗時間減少了91.9%，說明對于電壓等級越高的主變保護裝置，或者保護邏輯越多的保護裝置，采用本文提出的測試儀方案校驗跳閘邏輯出口，可以極大的提高工作效率，節(jié)省校驗時間。

矩陣測試儀在實踐中的應用效果優(yōu)勢顯著，主要表現(xiàn)在功能可靠、設計簡單、使用方便。采用單片機變成技術使跳閘出口壓板的檢驗準確率大幅提升，電路設計采用了強弱電隔離的抗干擾設計，設計了8個壓板接入通道。原來需2個人配合完成的試驗工作現(xiàn)在一個人就可以完成，提高了工作效率。同時測試儀具有液晶顯示功能，可以直觀的顯示檢驗結果并給出保護動作時間，是對保護裝置動作時間的一個補充檢驗。出來主變保護裝置的跳閘出口矩陣校驗外，對于關聯(lián)多個出口壓板的保護邏輯校驗，如進線保護、線路保護啟動失靈等，本測試儀具有非常明顯的實際使用效果。

三、結論

繼電保護裝置的主要作用，是當電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運行時，能夠向運行值班人員及時發(fā)出警告信號，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)展的一種自動化措施和設備。繼電保護裝置在電力行業(yè)廣泛應用，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。對跳閘出口的校驗，本文根據(jù)多年經(jīng)驗提出了矩陣測試儀的校驗方法，望能對業(yè)內(nèi)有所幫助。

參考文獻：

[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，1996.

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