微機型備用電源自投裝置調試方法探討

三峽大學電氣與新能源學院 謝莎莎

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微機型備用電源自投裝置調試方法探討

三峽大學電氣與新能源學院 謝莎莎

【摘要】隨著備用電源自投裝置在電力系統中應用越來越廣泛，備自投裝置的測試技術也在發展進步。傳統的測試方法需要依靠多人短接開關量來測試備自投裝置邏輯的正確性，其可靠性和安全性也得不到保證?；诶^電保護二次控制回路原理，提出了利用雙位置繼電器來模擬斷路器機構觸點的設計思路，還原了實際運行方式下備自投裝置的邏輯功能和斷路器的動作行為。本文以RCS9651系列備用電源自投裝置為例，采用進線備自投的運行方式，結合繼電保護測試儀的特點，制定實驗接線方案，并詳細闡述了如何利用雙位置繼電器來完成備自投調試實驗。此方法不僅增加了調試的安全性，而且也提高了調試效率。

【關鍵詞】備用電源；BZT裝置；雙位置繼電器；調試方法；可靠性

隨著電網規模不斷擴大，變電站自動化程度日益提高。用戶對供電可靠性和持續性也不斷提高。而備用電源自投裝置（以下簡稱BZT）的作用就是在工作電源因故障被斷開后，能迅速將備用電源投入工作，提高了供電的可靠性。

BZT裝置是通過判斷斷路器刀閘位置、 電流電壓等信息來識別運行方式和進行動作邏輯判斷，最終完成斷路器的分閘合閘操作。本文使用的 RCS-9651CS備用電源自投裝置主要用于110KV以下的中低壓配電網系統中。其包括四種自投方式，如圖1所示。方式1和方式2----對應1#和2#進線（或變壓器）互為明備用的兩種方式；方式3和方式4----對應通過分段（或橋）斷路器實現II母和I母互為暗備用的兩種動作方式［1］。本文選用方式1（明備用動作方式）來進行研究。

圖1

1　BZT裝置測試儀的技術要求

隨著計算機技術、網絡技術、通信技術的飛速發展，微機保護裝置正逐步取代傳統的繼電保護裝置，成為電力系統的主流保護。繼電保護測試技術也由原來的傳統的實驗設備及電氣儀表構成的“地攤”式接線，演變到用模擬式的測試臺，通過精密電壓表、電流表、相位表等儀器來讀取需要的電氣數據，直到發展成現在的微機繼電保護測試裝置［2］。

對BZT測試的要求是應能夠提供電源失電、備用電源投入切換過程的電壓電流和斷路器位置變化信號并按照備自投裝置動作過程輸出的跳合閘信號進行轉換。本次實驗使用的是由武漢豪邁電力公司生產的微機繼電保護測試系統，其特有的“智能”，能更準確地捕捉電力系統故障，實現各種復雜的保護功能。

2　備自投測試中出現的問題

BZT裝置可以通過分析輸入裝置的開關量和電流電壓，跟蹤變電站系統當前的運行方式，自動判斷是否滿足充電、放電及動作條件，發出跳合閘指令。在整個動作過程中，可以通過測試儀來模擬電壓電流量，以及斷路器的開關位置。對于BZT裝置發出的跳合閘指令，通過操作機構，傳送給斷路器，斷路器接受到指令信號，做相應的動作，同時把它新的位置信號再傳送回BZT裝置。BZT裝置監測到斷路器狀態的改變，執行下一步動作。但是在我們的實驗室，因受實驗環境的影響，通過多人使用短接線配合的方法來開入開關的位置信號，按一定的時間順序人為動態地模擬試驗，再現動作邏輯。此種方法需要人員、時間、開關量等因素達到最優配合，這種配合不易實現，同時對于高校實驗內容，安全系數不高。為了提高備自投的調試效率，也考慮到安全因素，我們提出了一種設計思路和解決辦法，改進了BZT裝置的校驗方法。

3　備自投整組調試實例

3.1設計思路

以前應用刀閘的切換來進行測試，此方法需要人員、時間、開關量等因素達到最優配合，這種配合不易實現，導致實驗成功率低，給我們的實驗教學帶來不便［3］。為了提高備自投裝置調試的成功率和可執行性，我們提出了采用雙位置繼電器，利用其動合、動斷觸點多的特點，代替“人”來開入信號的傳統校驗方法。這樣一來，學生對斷路器的控制回路有了一個清晰的概念，對整個備自投的動作過程的認識也有所加深，達到了良好的學習效果。

圖2　雙位置繼電器和測試儀備自投裝置的外部接線

雙位置繼電器又稱磁保持繼電器，其常閉或常開狀態依賴永久磁鋼的作用，一旦復位，即使線圈斷電，繼電器仍能保持原狀態，因此，具有自保持功能。雙位置繼電器一般采用雙繞組形式，即工作繞組和復歸繞組。當工作繞組通電后，繼電器動作，內部的銜鐵由永磁鐵吸合保持，接點閉合，只有對復歸繞組施加電壓才可使其復歸［4］。

本文以方式1為例，在原來測試接線的基礎上引入兩個雙位置繼電器（后面簡稱SWJ），1SWJ用來模擬進線1的斷路器，2SWJ用來模擬進線2的斷路器。我們把進線1的跳閘開關和1SWJ的啟動回路相連，進線2的合閘開關和2SWJ的啟動回路連接。同時，將1SWJ的輔助常開觸點1SWJ1接入繼電保護測試儀的開入量端子，用于狀態翻轉；將另一個常閉觸點1SWJ2接到BZT裝置中的1TWJ。取2SWJ的輔助常閉觸點接BZT裝置中的2TWJ，常開觸點接BZT裝置中的2KKJ。

圖3　1-1#進線跳閘出口，2-2#進線合閘出口

在實際工程中，關于BZT裝置的校驗有專門的標準化作業指導書，校驗項目不僅包括外觀檢查、絕緣檢查、開入及開出檢查、零漂檢查還有定值校驗、整組實驗這些內容。本文主要側重于整組實驗模塊來詳細介紹整個實驗測試過程。

3.2實驗接線

3.2.1電壓量

本文采用進線備自投方式，考慮到BZT裝置要檢測母線電壓和進線電壓，判斷I母和II母是否帶電。同時，我們使用的測試儀具有6個電壓通道，所以用測試儀三個電壓通道來模擬備自投的三相母線電壓，再取Ua和Ub來模擬備自投線路電壓（如果Ux1有壓控制字不投入時可以不用接線路電壓），接線如圖4。此時，在軟件的“試驗參數”頁中各電壓可設為UA=57.7∠0o，UB=57.7∠-120o，UC=57.7∠120o，Ua=100∠0o，Ub=100∠0o。

圖4　電壓量接線圖

3.2.2電流量

通過測試儀接入電流量，目的是備自投在投入備用電源前，要先判斷被跳開的那條支路是否有電流。其接線相對簡單，將測試儀的IA和IB分別接BZT裝置的兩路進線，如圖5所示。在軟件的“試驗參數”頁中各電流可設為IA=2.1A， IB=2.1A。

圖5　電流量接線圖

3.2.3斷路器位置信號

備自投引入1DL、2DL、3DL開關位置的接點，用于系統運行方式判別、自投準備、自投判別。引入1DL、2DL、3DL開關的合后位置信號用于判斷各種情況下的自投閉鎖。

在進線備自投時，需要監測斷路器的位置信息，接受斷路器返回的跳合閘信息，當我們采用實驗室測試時，用測試儀的開出接點來模擬斷路器位置信息，就用雙位置繼電器來模擬斷路器的狀態的改變，并把這個信息傳送回BZT裝置和測試儀裝置。接線如圖6所示。

3.3整組實驗調試

根據系統接線圖1，3DL合上，母線I和母線II并列運行 。測試儀輸出正常運行和故障情況的電壓電流；開出接點模擬斷路器的位置信號，用開入量來監視斷路器返回位置信號的方法進行調試。根據RCS9651備自投裝置邏輯關系，采用運行方式1，分析進線備自投的動作過程。DL3合閘，由1DL提供電源，2DL備用。當充電條件持續滿足15s后，CD=1，如果工作母線無壓，I1無流，MB1（自投方式1）=1，經延時，跳開進線1開關。這個時候如果檢測到1DL開關在跳位，且母線工作電壓均小于無壓合閘定值，備自投發合閘脈沖，經延時合上進線2的電源開關。因此，我們使用繼保測試儀的狀態序列測試軟件，將BZT的整個動作過程分為以下四個狀態對其保護邏輯功能進行檢驗。調試前，整定定值控制字中“自投方式1”置“1”，相應的軟壓板狀態置“1”，“備自投總投退軟壓板”狀態置“1”。

圖6　斷路器位置信號接線圖

（1）狀態1：充電狀態

這是一個故障前的狀態，BZT裝置進入正常運行狀態，三相母線電壓設置為正常電壓；進線1線路電流為備自投有流值；進線2電流為0A；實驗時間設置20s（一般大于備自投的充電時間）；

開出量按照運行方式1和實際接線來設置。“開出1”為分，說明沒有跳位輸入，模擬DL1在合位，正在運行（TWJ1=0）；“開出2”為合（KKJ1=1）；“開出3”為合，說明有跳位輸入，模擬DL2在跳位（TWJ2=1）；“開出4”為分（KKJ2=0）；“開出5”為分，說明沒有跳位輸入，模擬DL3在合位（TWJ3=0）； “開出6”為合（KKJ3=1）。

由時間控制觸發進入下一個狀態。這里需要說明的是南瑞公司生產的備自投裝置，根據邏輯框圖，1KKJ或3KKJ=0時，備自投就會放電，所以我們在接線的時候應該考慮到KKJ這對觸點。在開出量的參數設置上也做了相應的修改。實驗結果顯示備自投保護裝置面板顯示自投方式1充電標志充滿，達到設置的時間以后自動進入下一個狀態。

（2）狀態2：事故狀態

進入事故狀態，設置母線電壓均小于無壓啟動定值為29V，I1=0.19A，I2=0A；BZT裝置檢測到I母線失壓，進線2沒有電流時，經1S延時發跳閘指令，進線1的跳閘回路出口接點閉合，使1SWJ線圈帶電勵磁，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。

開出量狀態的設置和狀態1相同，其觸發條件為開入量觸發。實驗結果顯示裝置面板上跳閘燈點亮，同時液晶上顯示“自投跳電源1”動作。因1SWJ繼電器常開觸點閉合，繼保測試儀翻轉到下一個狀態，同時BZT裝置接收到“斷路器”位置翻轉信號。

（3）狀態3：投備用電源前狀態

這個狀態中母線電壓為29V；進線1的電流為0.19A，進線2電流為0A。

開出量狀態設置為“開出1”為合（1TWJ=1）；“開出2”為分（1KKJ=0）；“開出3”為合；“開出4”為分；“開出5”為分；“開出6”為合。BZT裝置檢測到1DL已經在跳位，而且I母，II母均無壓，MB1=1，備自投給2DL發合閘指令。這時進線2的合閘回路出口接點閉合，2SWJ導通。 實驗結果顯示經方式12合閘短延時，裝置面板上合閘燈點亮，液晶上顯示“自投合電源2-1”動作，因2SWJ繼電器動作，繼保測試儀跳轉到下一個狀態。

（4）狀態4：恢復供電狀態

母線電壓設置為正常電壓，進線1電流為0A，進線2電流為2.1A，開出量設置為“開入1”為合（1TWJ=1）；“開入2”為分（1kkJ=0）；“開入3”為合：“開入4”為分“開入5”為分（2TWJ=0）；“開入6”為合（2KKJ=1）。 實驗結果顯示BZT裝置報文顯示“自投合電源2-2”動作，用“按鍵觸發”結束狀態4。

4　小結

上述將雙位置繼電器應用到備用電源自投裝置測試中后，在教學中取得了很好的效果，不僅降低了繼電保護調試實驗的難度，而且提高了學生對繼電保護測試實驗的興趣，并培養了他們的問題分析能力。

參考文獻

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作者簡介：

謝莎莎（1983—），女，陜西鳳翔人，三峽大學電氣與新能源學院碩士研究生，實驗師，主要從事實驗教學工作。