一種繼電保護出口壓板監視裝置研究

云南電網有限責任公司玉溪供電局 周洪勝 劉祺 矣林飛

1 背景及意義

繼電保護裝置是維護電力系統正常運行的重要裝置。當電力系統發生故障時，繼電保護裝置可以有選擇性地對故障元件進行跳閘動作，將其從電網運行中切除，從而有效保障系統運行安全。

隨著繼電保護技術的不斷發展，數字化繼電保護裝置開始廣泛應用于繼電系統中。與傳統繼電裝置相比，數字繼電保護裝置更加智能化，可實現對線路故障的有效檢測和控制，但由于數字繼電保護裝置結構較復雜，影響其可靠性的因素較多，常出現不制動的情況。因此有必要對數字化繼電保護裝置的影響因素進行分析，進而優化其結構設計，更好地保障電力系統運行安全。而繼電保護裝置的控制主要通過投退硬壓板實現，系統內出現壓板問題導致保護誤動、拒動的情況時有發生，因此執繼電保護裝置出口壓板的“牛鼻”顯得極其重要。

電力企業中，需要對繼電的保護裝置做定期的維護和檢查的，這樣才能確定保護裝置是否起到作用。傳統的繼電保護裝置跳閘有兩種不同的實際操作的方法。第一就是用萬能表測量跳閘出口的壓板的相關的電位，由于保護裝置的跳閘一般選用的脈沖的毫秒級的瞬間電壓脈沖裝置，用萬能表需要注意其靈敏度的問題。第二就是采用繼電保護的試驗儀器，這樣才能夠將保護裝置的開出點接入到試驗儀器之中。

繼電保護裝置的出口跳閘的功能是有主保護、后備的保護、非電量、失靈等等，每個功能又有幾個時間限制。因此需要仔細地檢查繼電的裝置。繼電保護裝置無法實時檢測出口壓板的狀態，當出口壓板出現狀態異常時，無法實時發出異常告警信息。當發生故障需要動作跳閘時，無法正確出口。二次設備中的變壓器保護、母差、失靈、接地變保護以及安穩、備自投、低周減載等安自裝置都是具有多個出口的裝置，這些裝置的出口少則3 個，多則近20 個[1]。隨著電網規模日益擴大，班組承載力不斷增加，變電站定值壓板核對工作任務繁重，對運維、運檢、監控人員逐項核對的耐心、細心均是考驗。

保護壓板的跳閘的出口壓上承載的工作是比較重要的，所以對跳閘時出現的壓板的電位的相關的變化是可以嘗試研制跳閘的出口壓板的測量的一個實際的裝置。這樣會促使測量的工作更加全面、到位。操作的流程也是相對的簡單，節省了人力物力資源等，降低了實際的運作的成本。運行人員在投入繼電保護裝置的出口壓板前，需要測量出口壓板的對地電位，該動作的必須可靠動作，不該動作的出口必須可靠不動作，否則一次設備故障時不能及時正確隔離故障設備，擴大事故范圍。因此出口壓板的測試也是二次裝置檢驗的一項非常重要的測試內容。

目前普遍使用萬用表完成對出口壓板電壓的監測。測試時，萬用表負表筆對地，正表筆對壓板下端，保護動作一次，測試一個壓板，測試完成后再更換到下一個壓板，一個邏輯需要多次才能測試完成。一個邏輯重復試驗的次數就是出口壓板的個數。

當萬用表出現內部故障時，測量繼電保護裝置出口壓板對地電位時，壓板上端接地，同時疊加直流母線對地電容效應，跳閘回路繼電器TBJ 動作，導致使用保護裝置誤出口跳閘[2]。

2 主要技術內容

為規避上述漏投、錯投、壓板斷裂、設備故障、人為誤操作給電網安全穩定運行埋下安全隱患，考慮設計一種繼電保護裝置出口壓板監視裝置，主要實現繼電保護裝置出口壓板狀態的實時監控，當出現壓板漏投、接觸不良時發出告警信息，及時提醒運行人員進行檢查、處理，消除安全隱患。出口壓板未投入將發出告警信息提醒運行人員，避免出現壓板漏投的情況；出口壓板投入狀態實時監控，出現壓板斷裂、接線松脫等缺陷時，及時發出預警信息，提醒專業人員到站檢查；有效地避免因出口壓板狀態異常引起設備越級跳閘。

通過監視出口壓板開口兩端的電位是否有偏差來判斷出口壓板是否在正常投入狀態。一旦判斷出電位偏差在60V 以上，就判斷為出口壓板狀態不良或未投入，向后臺發送告警信息。采用耐壓性能良好的材料，避免誤導通出口回路。

本壓板監視裝置為一個標準的19 英寸（1 英寸=2.54cm）機箱。壓板監視裝置外形如圖1所示。壓板監視裝置前面板如圖2所示。

圖1 壓板監視裝置外形

由圖2 可知，壓板監視裝置前面板有4 個固定孔，1個電源開關（有指示燈）和5個壓板工作狀態指示燈。

圖2 壓板監視裝置前面板

后面板有電源輸入Vin+和Vin-、信號地COM、5組壓板電壓輸入（LP1輸入+/LP1輸入-）、5組壓板狀態信號輸出（LP1狀態）。

壓板監視裝置后面板如圖3所示。

圖3 壓板監視裝置后面板

壓板監視原理如圖4所示。

圖4 壓板監視原理

DL 狀態、TJ 狀態、跳板狀態和壓板兩端電壓見表1。

表1 DL狀態、TJ狀態、跳板狀態和壓板兩端電壓

本壓板監視裝置的總體設計原理如圖5所示。

圖5 壓板監視裝置的總體設計原理

將輸入直流100Vdc-250Vdc 或交流110Vac/220Vac 接入Vin+和Vin-接口；將信號地GND 連接到COM接口。

按照需求將所需監視的壓板的兩端（其中靠近+KM 一端為“+”，靠近-KM 的一端為“-”）的引到LP輸入接口，保證連接為一一對應，“+”連接“+”；“-”連接“-”。

按需求將狀態信號（此信號為繼電器的導通/斷路信號）接口連接到上位機。

按下電源開關給本裝置供電，電源開關上有LED紅燈指示有電壓輸入。

觀察前面板上LED 指示燈的亮滅情況；其中，壓板處在投入狀態時，LED 指示綠燈為常亮；壓板處在退出狀態時，LED 指示綠燈為熄滅；在沒有連接或出現異常情況時，LED 指示綠燈為閃爍。

壓板處在投入狀態時，信號狀態輸出端口為導通；其他狀態時（退出狀態、沒有連接、工作異常），信號狀態輸出端口為斷路[3]。

3 操作步驟

一是連接電源線時，首先確定電源線上沒有電壓。在沒有電的情形才能接線

二是將輸入直流100Vdc-250Vdc 或交流110Vac/220Vac接入Vin+和Vin-接口；其中火線（直流正）接Vin+，零線（直流負）接Vin-；將信號地GND 連接到COM 接口。出口壓板監視裝置后面板接口如圖6所示。

圖6 出口壓板監視裝置后面板接口

三是按照需求將所需監視的壓板的兩端（其中靠近+KM一端為“+”，靠近-KM的一端為“-”）的引到LP 輸入接口，并保證連接為一一對應，“+”連接“+”；“-”連接“-”。

四是將對應的狀態信號（此信號為繼電器的導通/斷路信號，沒有正負區分）接口連接到上位機。

五是按下電源開關給本裝置供電，電源開關上有LED紅燈指示有電壓輸入。

六是觀察前面板上LED 指示燈的亮滅情況；其中，壓板處在投入狀態時，LED 指示綠燈為常亮；壓板處在退出狀態時，LED 指示綠燈為熄滅；在沒有連接或出現異常情況時，LED 指示綠燈為閃爍。出口壓板監視裝置前面板如圖7所示。

圖7 出口壓板監視裝置前面板

七是壓板處在投入狀態時，信號狀態輸出端口為導通，其他狀態時（退出狀態、沒有連接、工作異常），信號狀態輸出端口為斷路。

4 結語

使用本裝置能夠大幅度減少測量次數，減少裝置保護動作節點老化風險。測試結果顯示，觀察更方便準確。無須另設萬用表操作人員，減少了測試人員，減少了誤碰旁邊其他設備的風險，不會妨礙旁邊屏的工作。使用本裝置能夠實現繼電保護裝置出口壓板狀態的實時監控，當出現壓板漏投、接觸不良時發出告警信息，及時提醒運行人員進行檢查、處理工作，消除安全隱患。