備自投測試平臺的測試和研制

湯映釗

(廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000)

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備自投測試平臺的測試和研制

湯映釗

(廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000)

摘要：利用二極管、三極管及繼電器原理，設計了一套能采集開關分合閘信號并驅動內部繼電器改變相應常開常閉接點的平臺，驗證了備自投的邏輯。該平臺充分考慮了時間測試，滿足分合閘時間計時功能，有擴展的跳閘開入測試輸入，滿足現狀備自投動作后聯切負荷的功能，也方便做其他保護定檢時測試出口壓板用，實現一平臺多運用的功能。

關鍵詞：備自投；測試；計時；聯切負荷測試

1引言

現代電網中，備自投的運用大大提高了電網供電可靠性。它使因故障失去主供電源的母線快速恢復供電，在傳統的110 kV變電站中，備自投的形式主要有進線備投方式(圖1)和母聯備投方式(圖2)。其中，110 kV側常用進線備自投方式，10 kV側常用母聯備投方式。為了保障備自投能正確動作，按照規范要求，需3年進行一次部檢，6年進行一次全檢。然而，由于大部分變電站不可能進行全站停電，因此，備自投的定檢工作常常需要單機進行。這時必須人為地為備自投提供進線開關和母聯開關的分位、合位及合后位置，同時也要測量相應的跳閘出口壓板和合閘出口壓板是否有相應的高電平開出[1]。

2傳統的的做法。

在以往備自投的單機定檢工作時，試驗人員要準備多個空氣開關通過人為地分合給相應的開關提供分位，合位和合后位置。由于備自投動作過程相應的開關位置會改變，試驗人員在試驗過程中必須在準確的時間點操作相應的開關，提供正確的線路分合閘位置，同時有一人用萬用表直流電壓檔在屏前相應開關的跳合閘出口壓板測量電壓。另有一個操作人操作昂立試驗儀改變備自投采集的電流電壓量，這個過程，需要三個人準確配合才能完成。這在實際操作中常常會出現配合問題導致試驗不成功的情況。而且，備自投定檢工作本身工作量并不大，但卻因為配合問題占用了多個工作人員，浪費了人力資源[2]。

3備自投試驗平臺的開發思路

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，考慮通過設計一個平臺，該平臺有四進線一母聯的主接線圖，關鍵技術點是：能自動采集備自投發出的跳合閘命令，并在收到命令后驅動相應的開關轉換位置，并返回相應的常開或常閉接點給備自投，滿足備自投的邏輯判斷，同時，應能測試跳閘時間和合閘時間，具體做法如下。

由昂立實驗儀給備自投裝置加電壓量，當昂立試驗儀停止加電壓量的同時，由昂立試驗儀提供一對無源節點。該對節點閉合導通接到備自投試驗平臺，作為備自投試驗平臺的采集的第一對輸入量。

備自投試驗平臺采集到無源節點的變位后，平臺面板啟動燈亮，與此同時啟動跳閘計時器。

備自投裝置判斷母線失壓，經延時后，閉合跳閘節點，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。備自投試驗裝置采集到這個直流電壓量作為第二個輸入量。

備自投試驗平臺采集到跳閘直流電壓后，觸發啟動第二個顯示燈亮。同時，暫停計時器計時，并顯示時間。同時觸發合閘計時器開始計時。

備自投測試平臺采集到跳閘直流電壓后驅動相應的開關由合位轉為分位，同時相應的常開、常閉輔助接點變位，用于提供給備自投裝置跳位。

備自投裝置接到跳位信號后，開始啟動合閘運算，如果現場條件滿足，則經過第二個時間延時。會閉合合閘節點，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。備自投試驗裝置采集到這個直流電壓量作為第三個輸入量(第二個直流電壓輸入量)。

備自投試驗平臺采集的到合閘直流電壓后，觸發啟動第三個顯示燈亮。同時，暫停第二個計時器計時，時間顯示裝置顯示從觸發第二個計時器開始到暫停第二個計時器的時長。

備自投測試平臺采集到合閘直流電壓后驅動相應的開關由分位轉為合位，同時相應的常開、常閉輔助接點變位，用于提供給備自投裝置合位

備自投試驗平臺面板上配置各開關的手動置位按鈕。同時，配置計時器及其顯示裝置；備自投啟動、主供跳閘和備供跳閘以及聯切負荷的顯示燈的復歸按鈕。

擴展功能：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。則相應的指示燈變亮，并記錄跳閘時間，時間以測試平臺啟動接點閉合為基準點。用于測試聯切負荷跳閘出口及時間或作其他保護定檢時測量出口壓板；②增加KKJ按鈕及配套的輸出插孔。每一個一次開關對應一個KKJ按鈕，并配備一個輸出插孔。

4儀器構成及原理

根據上述分析，開始研制備自投測試平臺，實現輸入/輸出接口測控等功能。根據功能特點，機內設計采用模塊化結構，采取措施提高抗干擾能力和具有高可靠性。整機主要有輸入、輸出接口、人機對話模塊、開關電源等模塊組成。儀器構成框圖如圖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(為聯切開入端口)等，接空接點、帶電接點等。

當有閉合或帶電位信號輸入時，電流經過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，當電流達到限值斷開，斷電后恢復)電流要大于2 mA，到U5(光耦，起到隔離作用)導通，GPIO_IN_TWJ1信號由高電平變為低電平(R11電阻為上位電阻，提供一個小電流的一個電壓信號)，GPIO_IN_TWJ1信號輸入CPU，當CPU檢測到GPIO_IN_TWJ1為低電平時，則認為有信號輸入。相反沒有閉合或帶電位信號輸入時，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CPU對GPIO_T_OUT_KKJ1(為CPU給出的聯切開出信號)輸出低電平時。U20(光耦，起到隔離作用)導通，R40(電阻，限流作用)，此時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，起高驅動能力的作用)導通，LED_T_OUT_KKJ1(聯切開出動作時LED燈工作指示)由高電平變為低電平(點這開出LED燈)，同時K1(繼電器工作)由常開變為常閉，OUT_COM1(開出公共端，黑端子)與OUT_KKJ1(為聯切開出端子，紅端子)導通，D8(二極管，續流作用，防止關閉繼電器電流回流)。相反當CPU對GPIO_T_OUT_KKJ1(為CPU給出的聯切開出信號)輸出高電平時，U20(光耦)截止，Q2(三極管不工作，相應繼電器K1不工作)[4]。

5測試平臺的主要特點及外觀

(1)儀器外接可兼容空接點、帶電接點、電子開關、負載電位躍變等時可以檢測接點開、閉情況。并對每一組輸入開入量變化都有對應的毫秒計計時。

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

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

(4)單機箱設計，重量僅5.3 kg，方便單人攜帶。整機結構堅實耐用，專門制作的高強度鋁合金硬質包裝箱，運輸方便可靠[5](圖6)。

6結語

本備自投測試平臺的研制，立足于工作實際，研制了可模擬多進線備投及橋備投方式的測試平臺。靈活的方式轉換、直觀的界面顯示，極大地方便了現場的調試人員，簡化了調試程序，精簡了調試所需人員，減少調試時間，使繼電保護人員完成備自投試驗工作輕松便捷、快速準確。同時，也擴展了聯切開入的功能，對進行其他保護測試時出口壓板動作情況及時間也能進行測試，起到了一物多用的效果。

參考文獻：

[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.備自投裝置校驗及回路檢查的簡便方法[J].電工技術，2013(11).

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

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

[5]王慶偉.數字化牽引變電所備自投IED軟件設計[D].成都：西南交通大學，2011.

文章編號：1674-9944(2016)02-0162-02

中圖分類號：TM762

文獻標識碼：A

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

收稿日期：2015-11-05