農網剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置的開發與應用

方向暉

浙江電力職業技術學院 浙江建德 311600

農網剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置的開發與應用

方向暉

浙江電力職業技術學院 浙江建德 311600

農網剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置的開發與應用，填補了國內這一領域的空白，介紹了該裝置的開發目的、開發思路、系統組成、功能特點和應用效果。

剩余電流；保護；仿真；開發；應用

剩余電流動作保護裝置作為一種有效降低農網觸電傷亡事故的后備保護裝置，已經使用和推廣了三十余年，在防止人身觸電傷亡事故，消除大量觸電事故隱患，促進低壓電網管理方面起到不可低估的作用。目前，在新農村電氣化建設中，國家電網公司提出了剩余電流動作保護裝置(以下稱保護裝置)的安裝和投運率達到100%的要求，對低壓電網剩余電流動作保護裝置的安裝和運行要求進一步提高。但是，剩余電流動作保護裝置的運行、維護和管理也長期存在如下難題：

(1)投運難—剩余電流動作保護裝置在低壓電網運行中投運率低、維護工作量大。

(2)維護難—確保剩余電流動作保護裝置正常投運是個煩瑣、細致、持續的工作。供電線路所處的環境差異和用電情況的不確定性很大，這使得剩余電流出現的隨機性很大，即使同一線路在不同時段和不同氣候下都不會相同，故障原因和故障地點的不確定性使得剩余電流動作保護裝置運行維護較為困難。

(3)管理難—在管理上，由于剩余電流動作保護裝置安裝數量多、分布廣，甚至安裝地點偏遠，運行環境比較惡劣，因此無法及時獲取線路的漏電信息和運行信息，無法科學地對線路進行實時有效管理。

加強生產一線供電所員工的專業技能培訓，提高他們對剩余電流動作保護裝置安裝、運行、維護、管理、檢修的技能水平，提高剩余電流動作保護裝置投運率、正確動作率，我們研究開發了農網剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置。

WT-F16剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置就是針對三級剩余電流保護系統運行過程中出現的各種各樣問題進行模擬，呈現出實際運行的工作狀態。學員通過實際的計算、操作、觀察、排除等步驟，逐步提高現場查處、排除三級剩余電流動作保護故障的能力。

1 開發的主要技術依據

農網剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置開發的技術依據主要有：《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行(GB13955-2005)》《剩余電流動作保護器農村安裝運行規程(DLT 736-2000)》《剩余電流動作保護器的一般要求(GB 6829-1995)》《農村低壓電力技術規程(DL/T 499-2001)》，同時符合國家電網公司電力安全工作規程、低壓配電裝置及低壓線路等相關技術規程與規范。

2 裝置的主要功能及特點

2.1 實體部分的功能及特點

機柜采用標準GGD柜型，符合現場低壓配電柜形式。設備采用現場常見剩余電流保護裝置，組成與市電隔離的TT系統，面板方便學員進行剩余電流保護裝置安裝、接線和測試實訓；系統按照農村電網三級剩余電流動作保護系統布局元件，可以設置三十多種(處)故障；裝置一級至三級均可以設置剩余電流動作保護故障，并且剩余電流可以調節；一級、二級剩余電流保護裝置具有通訊控制功能，可以通過PC軟件或者本地操作設置剩余電流動作保護值、動作時間等參數，驗證學習各級剩余電流動作保護裝置設計安裝要求；裝置可以設置三級剩余電流動作保護裝置的接線錯誤故障，模擬仿真剩余電流保護器不投入或不切除等故障；具有無功補償電容自動控制回路、單相照明控制回路、負載電阻模塊，可以實現無功補償控制器電源故障模擬、居民用戶故障模擬、動力用戶故障模擬；可以考查學員的識圖能力和進行故障查找、處理及正確使用工器具、常用表計的能力(如圖1所示)。

圖1

2.2 系統原理圖

剩余電流動作保護系統電路原理圖如圖2所示：

圖2

2.3 模擬故障設置種類

裝置一級至三級均可以設置剩余電流保護故障，并且剩余電流值可以調節，也可以從外部通過試跳筆任意調節剩余電流值；故障點可以單個設置，也可以組合設置；故障點由計算機軟件統一設置，設置完成后由學員查找，分析原因并通過短路橋或者恢復線恢復故障。一級、二級剩余電流保護裝置具有通訊控制功能，可以通過PC軟件或者本地操作設置剩余電流動作保護值、動作時間等參數，驗證學習各級剩余電流保護裝置設計安裝要求及時序配合問題。

圖2中K1～K30為模擬系統的故障設置點，其中K1點可模擬由于中性線接地阻抗過大形成零線與地線之間的懸浮電壓；K2～K8，K21～K23點可模擬接線錯誤、電源故障、相線接地、零線接地故障等原因導致總保護RCD1有剩余電流提示、跳閘、誤動作等現象；K12～K13，K16，K24～K26，K34～K8點可模擬接線錯誤、電源故障、相線接地、零線接地故障等原因導致中級保護RCD2和RCD3有剩余電流提示、跳閘、誤動作等現象；K9～K11，K14，K15，K27～K33點可模擬接線錯誤、電源故障、相線接地、零線接地故障等原因導致末級保護RCD4～RCD8有剩余電流提示、跳閘、誤動作等現象。

2.4 軟件的功能和特點

裝置通過PC軟件全程操控，具有考生信息編輯、打印功能，方便教學實訓；PC軟件集成多種理論教學內容，可以設計生成輸出多種理論試卷和實訓操作試題；設計剩余電流保護裝置信息管理實訓模塊，訓練學員完成基礎臺賬資料的錄入、更新、故障報警記錄等操作步驟；具有聯機控制功能，單臺計算機可以聯機控制多臺裝置，方便教師在考核時統一進行故障設置，統一考試計時，保證考核的公正、公平性；在聯機控制相對應的端口與設備要對應。

軟件主要內容有安裝、主界面、培訓環境、應用培訓和資料管理共5項。在培訓環境界面中設置了考生界面和教師管理界面以方便教學與培訓，在學生界面下只能設置故障，而不能顯示故障位置，教師可以點擊[設置/顯示故障]，然后輸入密碼，在原理圖中則顯示故障點位置，如需隱藏故障，點擊[隱藏故障]即可，同時在[設置/管理密碼]菜單下可以管理密碼用戶。在原理圖區內可進行如下操作：當鼠標移動到一個故障點時，鼠標右下角會出現該故障點狀態及故障現象、故障原因，紅色表示該故障點已經設置，藍色表示故障點尚未設置?？衫檬髽俗箧I雙擊故障點、鼠標右鍵點擊故障點、彈出菜單進行選擇故障設置或取消故障點。

在題庫工具欄，雙擊試題ID或者試題名稱，可以將題庫中的試題加入故障設置列表，點擊“發送”可以設置題庫中的故障點。

在原理圖區單擊鼠標右鍵可以選擇查找故障點、切換點、已設故障、調整大小、恢復原大小、已設故障加入題庫等功能。

雙擊原理圖剩余電流動作保護器，則彈出剩余電流動作保護器遠程控制界面。在剩余電流動作保護器控制界面，可以遠程監控剩余電流保護器的運行狀態，同時可以操作分、合閘與試跳，在菜單中可以設置剩余電流動作保護器的各個參數、查詢讀取跳閘參數及故障類型。

在資料管理界面，可以對供電企業和供電所的剩余電流動作保護裝置管理臺賬資料進行管理與查看。

3 應用

WT-F16剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置是針對三級剩余電流保護系統運行過程中出現的各種問題進行模擬，呈現出實際運行的工作狀態。學員通過實際的計算、操作、觀察、排除等步驟，逐步掌握現場查處、排除三級剩余電流動作保護故障的能力。

3.1 培訓操作的主要內容

3.1.1 歷史記錄查詢

利用設備自動跟蹤功能查詢并記錄剩余電流中級保護裝置上次跳閘原因和總跳閘次數等歷史記錄。

3.1.2 剩余電流動作保護裝置的性能測試

GBl3955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》規程規定：“為檢驗剩余電流保護裝置在運行中的動作特性及其變化，運行管理單位應配置專用測試儀器，并應定期進行動作特性試驗”。如在實際運行的剩余電流動作保護裝置上進行動作特性測試練習，將會造成低壓電網跳閘，影響供電可靠性。在WT-F16剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置上直接進行剩余電流動作保護裝置的工作性能測試，不僅安全、保護器動作后也不會造成市電停電?？蓽y試的項目主要有：剩余動作電流值測試、分段時間測試、極限不驅動時間測試三項。

3.1.3 故障判斷、分析和排除

WT-F16剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置可模擬33種引起剩余電流動作保護裝置拒動、誤動的故障。這些故障既可單一設置，也可組合設置。

(1)可以相互組合的故障點見表1。

表1

(2)不可以相互組合的故障點見表2。

表2

3.2 培訓操作、考核流程

(1)學員入場，準備好相應工具。

(2)培訓操作、考核開始(以教師口令為準)，教師開始計時。

(3)測試剩余電流總保護裝置的動作時間及動作電流，并填寫記錄單。

(4)查詢剩余電流中級保護裝置上次跳閘原因和總跳閘次數，并填寫記錄單。

(5)向教師申請首次開始故障查找，查看故障現象。

(6)向教師報告：申請停電、做好安全措施，并進行故障排查。接地故障排查必須在停電狀態下進行，不得拆卸柜內元器件。

(7)若學員判定為非接地故障時，允許申請第二次通電查找故障(帶電排查)。否則認為第二次通電學員故障排查結束，終止故障排查。

(8)修復故障。

(9)清理現場，整理工具。

(10)報告結束，教師結束計時，學員離場。

(11)培訓操作、考核終結時間一到(以教師口令為準)，學員必須立即停止操作。

4 結束語

WT-F16剩余電流動作保護系統仿真實訓裝置的開發，成功地實現了農網三級剩余電流動作保護系統實體和培訓系統的有機結合，有效地破解了實訓真實性、安全性和可操作性的難題。本裝置于2011年7月成功應用于浙江省電力公司農電工崗位知識和技能競賽的培訓。

Rural action to protect the system simulation residual current practice device development and application

Fang Xianghui
Zhejiang power professional technology institute, Jiande, 311600, China

Rural action to protect the system simulation residual current practice device development and application and f ll the blank of in this f eld, this paper introduces the development of the device development idea, aim, system composition, function characteristics and application effect.

residual current; protect; simulation; develop; apply

2011-10-14

方向暉，副教授，高級技師。