備自投測試平臺的測試和研制

湯映釗

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000)

?

備自投測試平臺的測試和研制

湯映釗

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000)

摘要：利用二極管、三極管及繼電器原理，設(shè)計(jì)了一套能采集開關(guān)分合閘信號并驅(qū)動(dòng)內(nèi)部繼電器改變相應(yīng)常開常閉接點(diǎn)的平臺，驗(yàn)證了備自投的邏輯。該平臺充分考慮了時(shí)間測試，滿足分合閘時(shí)間計(jì)時(shí)功能，有擴(kuò)展的跳閘開入測試輸入，滿足現(xiàn)狀備自投動(dòng)作后聯(lián)切負(fù)荷的功能，也方便做其他保護(hù)定檢時(shí)測試出口壓板用，實(shí)現(xiàn)一平臺多運(yùn)用的功能。

關(guān)鍵詞：備自投；測試；計(jì)時(shí)；聯(lián)切負(fù)荷測試

1引言

現(xiàn)代電網(wǎng)中，備自投的運(yùn)用大大提高了電網(wǎng)供電可靠性。它使因故障失去主供電源的母線快速恢復(fù)供電，在傳統(tǒng)的110 kV變電站中，備自投的形式主要有進(jìn)線備投方式(圖1)和母聯(lián)備投方式(圖2)。其中，110 kV側(cè)常用進(jìn)線備自投方式，10 kV側(cè)常用母聯(lián)備投方式。為了保障備自投能正確動(dòng)作，按照規(guī)范要求，需3年進(jìn)行一次部檢，6年進(jìn)行一次全檢。然而，由于大部分變電站不可能進(jìn)行全站停電，因此，備自投的定檢工作常常需要單機(jī)進(jìn)行。這時(shí)必須人為地為備自投提供進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的分位、合位及合后位置，同時(shí)也要測量相應(yīng)的跳閘出口壓板和合閘出口壓板是否有相應(yīng)的高電平開出[1]。

2傳統(tǒng)的的做法。

在以往備自投的單機(jī)定檢工作時(shí)，試驗(yàn)人員要準(zhǔn)備多個(gè)空氣開關(guān)通過人為地分合給相應(yīng)的開關(guān)提供分位，合位和合后位置。由于備自投動(dòng)作過程相應(yīng)的開關(guān)位置會改變，試驗(yàn)人員在試驗(yàn)過程中必須在準(zhǔn)確的時(shí)間點(diǎn)操作相應(yīng)的開關(guān)，提供正確的線路分合閘位置，同時(shí)有一人用萬用表直流電壓檔在屏前相應(yīng)開關(guān)的跳合閘出口壓板測量電壓。另有一個(gè)操作人操作昂立試驗(yàn)儀改變備自投采集的電流電壓量，這個(gè)過程，需要三個(gè)人準(zhǔn)確配合才能完成。這在實(shí)際操作中常常會出現(xiàn)配合問題導(dǎo)致試驗(yàn)不成功的情況。而且，備自投定檢工作本身工作量并不大，但卻因?yàn)榕浜蠁栴}占用了多個(gè)工作人員，浪費(fèi)了人力資源[2]。

3備自投試驗(yàn)平臺的開發(fā)思路

為了提高備自投定檢的成功率，提高工作效率，減少工作人員，考慮通過設(shè)計(jì)一個(gè)平臺，該平臺有四進(jìn)線一母聯(lián)的主接線圖，關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)是：能自動(dòng)采集備自投發(fā)出的跳合閘命令，并在收到命令后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)轉(zhuǎn)換位置，并返回相應(yīng)的常開或常閉接點(diǎn)給備自投，滿足備自投的邏輯判斷，同時(shí)，應(yīng)能測試跳閘時(shí)間和合閘時(shí)間，具體做法如下。

由昂立實(shí)驗(yàn)儀給備自投裝置加電壓量，當(dāng)昂立試驗(yàn)儀停止加電壓量的同時(shí)，由昂立試驗(yàn)儀提供一對無源節(jié)點(diǎn)。該對節(jié)點(diǎn)閉合導(dǎo)通接到備自投試驗(yàn)平臺，作為備自投試驗(yàn)平臺的采集的第一對輸入量。

備自投試驗(yàn)平臺采集到無源節(jié)點(diǎn)的變位后，平臺面板啟動(dòng)燈亮，與此同時(shí)啟動(dòng)跳閘計(jì)時(shí)器。

備自投裝置判斷母線失壓，經(jīng)延時(shí)后，閉合跳閘節(jié)點(diǎn)，跳閘出口壓板會有直流正電壓，電壓幅值大小通常會在110 V或者55 V。備自投試驗(yàn)裝置采集到這個(gè)直流電壓量作為第二個(gè)輸入量。

備自投試驗(yàn)平臺采集到跳閘直流電壓后，觸發(fā)啟動(dòng)第二個(gè)顯示燈亮。同時(shí)，暫停計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，并顯示時(shí)間。同時(shí)觸發(fā)合閘計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。

備自投測試平臺采集到跳閘直流電壓后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)由合位轉(zhuǎn)為分位，同時(shí)相應(yīng)的常開、常閉輔助接點(diǎn)變位，用于提供給備自投裝置跳位。

備自投裝置接到跳位信號后，開始啟動(dòng)合閘運(yùn)算，如果現(xiàn)場條件滿足，則經(jīng)過第二個(gè)時(shí)間延時(shí)。會閉合合閘節(jié)點(diǎn)，合閘出口壓板會有直流正電壓，電壓幅值大小通常會在110 V或者55 V。備自投試驗(yàn)裝置采集到這個(gè)直流電壓量作為第三個(gè)輸入量(第二個(gè)直流電壓輸入量)。

備自投試驗(yàn)平臺采集的到合閘直流電壓后，觸發(fā)啟動(dòng)第三個(gè)顯示燈亮。同時(shí)，暫停第二個(gè)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，時(shí)間顯示裝置顯示從觸發(fā)第二個(gè)計(jì)時(shí)器開始到暫停第二個(gè)計(jì)時(shí)器的時(shí)長。

備自投測試平臺采集到合閘直流電壓后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)由分位轉(zhuǎn)為合位，同時(shí)相應(yīng)的常開、常閉輔助接點(diǎn)變位，用于提供給備自投裝置合位

備自投試驗(yàn)平臺面板上配置各開關(guān)的手動(dòng)置位按鈕。同時(shí)，配置計(jì)時(shí)器及其顯示裝置；備自投啟動(dòng)、主供跳閘和備供跳閘以及聯(lián)切負(fù)荷的顯示燈的復(fù)歸按鈕。

擴(kuò)展功能：①新增加十對電壓采集的插孔，即其要求與跳閘(合閘)電壓采集單元的插孔要求一樣，即通過插孔跟外接線檢測到跳閘出口的壓板，通過判斷跳閘出口的直流電壓值超過30 V。則相應(yīng)的指示燈變亮，并記錄跳閘時(shí)間，時(shí)間以測試平臺啟動(dòng)接點(diǎn)閉合為基準(zhǔn)點(diǎn)。用于測試聯(lián)切負(fù)荷跳閘出口及時(shí)間或作其他保護(hù)定檢時(shí)測量出口壓板；②增加KKJ按鈕及配套的輸出插孔。每一個(gè)一次開關(guān)對應(yīng)一個(gè)KKJ按鈕，并配備一個(gè)輸出插孔。

4儀器構(gòu)成及原理

根據(jù)上述分析，開始研制備自投測試平臺，實(shí)現(xiàn)輸入/輸出接口測控等功能。根據(jù)功能特點(diǎn)，機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，采取措施提高抗干擾能力和具有高可靠性。整機(jī)主要有輸入、輸出接口、人機(jī)對話模塊、開關(guān)電源等模塊組成。儀器構(gòu)成框圖如圖3所示。

4．1開入量測量

圖4中，THJ_COM(為接地開入公共端)，IN_TWJ1(為聯(lián)切開入端口)等，接空接點(diǎn)、帶電接點(diǎn)等。

當(dāng)有閉合或帶電位信號輸入時(shí)，電流經(jīng)過PTC熱敏電阻R16(此電阻起到限流作用，也有溫度升高電阻值也隨著變大，當(dāng)電流達(dá)到限值斷開，斷電后恢復(fù))電流要大于2 mA，到U5(光耦，起到隔離作用)導(dǎo)通，GPIO_IN_TWJ1信號由高電平變?yōu)榈碗娖?R11電阻為上位電阻，提供一個(gè)小電流的一個(gè)電壓信號)，GPIO_IN_TWJ1信號輸入CPU，當(dāng)CPU檢測到GPIO_IN_TWJ1為低電平時(shí)，則認(rèn)為有信號輸入。相反沒有閉合或帶電位信號輸入時(shí)，U5(光耦，起到隔離作用)截止，GPIO_IN_TWJ1信號為高電平[3]。

4．2開出量輸出

以圖5說明：當(dāng)CPU對GPIO_T_OUT_KKJ1(為CPU給出的聯(lián)切開出信號)輸出低電平時(shí)。U20(光耦，起到隔離作用)導(dǎo)通，R40(電阻，限流作用)，此時(shí)R45(電阻，偏置電壓作用，提供給Q2三極管)Q2基極有大于0.7V電壓(三極管，起高驅(qū)動(dòng)能力的作用)導(dǎo)通，LED_T_OUT_KKJ1(聯(lián)切開出動(dòng)作時(shí)LED燈工作指示)由高電平變?yōu)榈碗娖?點(diǎn)這開出LED燈)，同時(shí)K1(繼電器工作)由常開變?yōu)槌ｉ]，OUT_COM1(開出公共端，黑端子)與OUT_KKJ1(為聯(lián)切開出端子，紅端子)導(dǎo)通，D8(二極管，續(xù)流作用，防止關(guān)閉繼電器電流回流)。相反當(dāng)CPU對GPIO_T_OUT_KKJ1(為CPU給出的聯(lián)切開出信號)輸出高電平時(shí)，U20(光耦)截止，Q2(三極管不工作，相應(yīng)繼電器K1不工作)[4]。

5測試平臺的主要特點(diǎn)及外觀

(1)儀器外接可兼容空接點(diǎn)、帶電接點(diǎn)、電子開關(guān)、負(fù)載電位躍變等時(shí)可以檢測接點(diǎn)開、閉情況。并對每一組輸入開入量變化都有對應(yīng)的毫秒計(jì)計(jì)時(shí)。

(2)采用4.3寸TFT(480×272)人機(jī)界面觸摸屏，可以直接操作屏上對應(yīng)的跳合閘開關(guān)量控制輸出，直觀、快捷、方便的人機(jī)界面。

(3)儀器采用外部220VAC供電和內(nèi)部電池供電，方便儀器在任務(wù)有電的地方都可以使用。

(4)單機(jī)箱設(shè)計(jì)，重量僅5.3 kg，方便單人攜帶。整機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)耐用，專門制作的高強(qiáng)度鋁合金硬質(zhì)包裝箱，運(yùn)輸方便可靠[5](圖6)。

6結(jié)語

本備自投測試平臺的研制，立足于工作實(shí)際，研制了可模擬多進(jìn)線備投及橋備投方式的測試平臺。靈活的方式轉(zhuǎn)換、直觀的界面顯示，極大地方便了現(xiàn)場的調(diào)試人員，簡化了調(diào)試程序，精簡了調(diào)試所需人員，減少調(diào)試時(shí)間，使繼電保護(hù)人員完成備自投試驗(yàn)工作輕松便捷、快速準(zhǔn)確。同時(shí)，也擴(kuò)展了聯(lián)切開入的功能，對進(jìn)行其他保護(hù)測試時(shí)出口壓板動(dòng)作情況及時(shí)間也能進(jìn)行測試，起到了一物多用的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瓊寶.10 kV母線備自投功能淺析[J].科技資訊，2011(18).

[2] 許琛雍，劉瑞華.備自投裝置校驗(yàn)及回路檢查的簡便方法[J].電工技術(shù)，2013(11).

[3]劉華毅，何霖.淺析備用電源自投裝置應(yīng)用中應(yīng)注意的特殊問題[J].科技風(fēng)，2009(19).

[4]李明，朱勝，涂剛.變電站備自投裝置動(dòng)作分析——以某110 kV變電站為例[J].河南科技，2011(24).

[5]王慶偉.數(shù)字化牽引變電所備自投IED軟件設(shè)計(jì)[D].成都：西南交通大學(xué)，2011.

文章編號：1674-9944(2016)02-0162-02

中圖分類號：TM762

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：湯映釗(1985—)，男，廣東汕頭人，工程師，主要從事繼電保護(hù)設(shè)備維護(hù)工作。

收稿日期：2015-11-05