主變出口矩陣測量系統開發與應用

梁景棠

(廣東電網有限責任公司惠州供電局,廣東 惠州 516001)

主變出口矩陣測量系統開發與應用

梁景棠

(廣東電網有限責任公司惠州供電局,廣東 惠州 516001)

主變出口矩陣測量系統開發與應用，是通過研究傳統的測量方法，開發以單片機為硬件載體，以C語言編程的微機測量系統。以出口壓板電位變化為觸發條件，配合單片機記錄動作時間，同時通過液晶面板顯示各出口動作情況，配合保護試驗儀，試驗儀輸出故障時同時輸出開出接點給系統，系統開始計時，壓板電位變化時記錄下壓板動作時間。通過合理的軟硬件設計，系統具有準確、全面、操作簡單、結果直觀可視及安全等特點。方便繼保人員在對主變、母差、備自投等多出口保護裝置及安自裝置定檢時測量出口的動作情況。

出口矩陣；多出口保護；動作時間；微機測量

1 項目研究背景及意義

跳閘出口矩陣校驗是主變保護定檢作業中重要環節，它是保證出口回路配置正確、系統故障時不誤跳運行開關、保障正常供電、電力系統安全運行的主要措施之一。然而主變出口繁多、出口時限配合復雜，加之停電時間短、保護定檢項目多，常令繼保人員在實際定檢中不能全面、有效地校驗出口矩陣的正確性。

圖1顯示的是主變定檢中應根據定值單出口矩陣所需測量的部分壓板。目前大部分的主變定檢中，繼保人員主要使用傳統的萬用表測量法來完成對出口壓板動作情況的測量工作，但這種方法的測量結果不夠直觀，僅能實現檢測單個出口壓板是否動作的情況，不能測量具體動作時間，同時也很難區分各個出口動作的先后順序。也有通過引動作接點給繼保儀的方式來測量保護出口，但繼保儀提供的開入接點數量有限，且這種方法接線多而復雜，具有一定的危險性。

因此，研究傳統的測量方法，并通過微機等更先進的技術手段升級測量方法，才是解決當前出口矩陣測量局限的唯一出路。

2 技術要點及實施

圖2所示為一個簡單的跳閘回路示意圖，當保護動作時出口接點閉合，回路導通，保護壓板的電位發生變化，只要通過測量各個壓板電位變化時間即可得出出口動作正確與否。如圖，實際即為測量到圖中A、B點電壓變位。由于直流系統是經平衡橋接地，出口接點閉合時，A、B點電壓約為直流系統電壓的一半。

圖1

圖2

出口矩陣測量系統開發與應用，是通過研究傳統的測量方法，開發以單片機為硬件載體，以C語言編程的微機測量系統。以出口壓板電位變化(圖1 A、B點電壓差)即為觸發條件，配合單片機記錄動作時間，同時通過液晶面板顯示各出口動作情況，配合保護試驗儀，試驗儀輸出故障時同時輸出開出接點給系統，系統開始計時，壓板電位變化時記錄下壓板動作時間。通過合理的軟硬件設計，系統具有準確、全面、操作簡單、結果直觀可視及安全等特點。

考慮電網實際，在設計中就考慮到：

(1)由于測量系統需接入保護壓板，與直流系統相連，為保證設備安全，該系統使用高電阻測量電位變化，避免出現直流接地的情況，安全可靠；

(2)由于一套保護動作可能涉及到多個相關出口，因此該系統因可以一次測量多個出口，方便對比；

(3)部分出口時限短，該系統單片機能正確直觀地記錄時間并顯示，方便觀察，且能保證足夠的精度。

軟硬件設計

(1)檢測輸入回路

測量系統設計首先要考慮的就是設備的安全問題，因為要接入其控制回路中直接測量直流電壓，必須保證不能出現控制回路導通而誤跳運行開關以及直流接地的情況，因此檢測輸入回路的設計原理如圖3。

圖3

系統設計多個測量口，公共端接地。

檢測輸入回路中串接了大電阻，防止出現直流接地的情況，輸入端只接于壓板正電端，通過光耦將檢測到的變化量輸入至測量儀器，有效地隔離了控制回路和儀器之間的電聯系，保證控制回路不受影響，避免造成運行開關誤跳。

考慮到直流系統平衡橋中的大電阻，即整個回路中的電阻為22+100=122kΩ。測量回路中的電流僅為毫安級，遠遠達不到動作電流值。22kΩ也大于直流系統接地告警值(7kΩ)，在使用過程中也不會引起直流接地告警。此外，因測量回路使用了光耦，即相當于加入了一個只能單向導通的二極管，如果在測量時將其中一個測量端子誤接入壓板負電端，電流也無法流通，有效避免了誤跳運行開關的風險。

(2)電源模塊

開發初期曾考慮用電池作為電源，這樣儀器使用受外部約束小，可以隨時攜帶使用，但是最后發現電池無法滿足單片機所需電壓，且儀器的使用均為繼保室內，使用環境穩定，因此決定用市電220V作為電源，設計如圖4所示。

圖4

電源模塊能為設備提供5V的穩定電壓。

(3)計時模塊

我們使用12.00MHz的外部晶振作為計時。

(4)顯示模塊

顯示采用了陣列掃描式液晶顯示屏，滿足同時顯示多路數據的需求。

(5)主芯片整體設計

設計如圖6所示。

系統使用外部觸發啟動計時形式，當繼保測試儀輸出故障測試分量的同時，通過接線給一個開入脈沖至裝置觸發計時，當有壓板電位發生變化時，計時結果會自動記錄在裝置內。系統默認計時時間超過120s后自動停止。

圖5

軟件主要以C語言編程為主，主要分三部分，分別是主程序、延時函數及液晶顯示程序。主程序通過循環掃描各輸入口來確定是否有外部電壓變化，以此來測量保護是否有跳閘出口動作。

主程序流程圖如圖7所示。

圖6

圖7

4 結語

主變出口矩陣測量系統研究與應用，是通過研究傳統的測量方法及探討以單片機為核心的微機測量系統。通過合理設計，系統具有準確、全面、操作簡單、結果直觀可視及安全等特點。該系統開發成功后，將提高繼保人員定檢時對出口設置校驗的準確性，防止因保護設備定值整定錯誤或壓板設置錯誤而導致的誤動或拒動的情況出現，極大地提高了電力系統安全性。

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Development and Application of the Measuring System of the Main Transformer Exit Matrix

LIANGJing-tang

(Huizhou Power Supply Bureau of Guangdong Grid Company,Huizhou 516001,China)

The development and application of the measuring system of the main transformer exit matrix is a tranditional measuring method,developing one chip computer as a hardware carrier and Clanguage programming microcomputer measuring system.Take potential change of the exit clamp as trigger condition,matching the one chip computer recording actuatin time,meanwhile the exit actuation is showed by the ciquid board,to match protection test instrument.When the test instrument output fault happens,the output point is connected to the system and the system starts timing.When the clamp potential changes,record the down pressure board actuation time.By proper software and hardware design,the system has features of correct,overall,easy operation,direct result and safety and so on.It is convient for the operators to check actuation conditions of the main transformer and other protection devies.

exit matrix;multiple-exit protection;actuation time; miro-computer measurement

1004-289X(2015)02-0086-04

TM76

B

2014-09-24