REF542plus測控保護裝置在地鐵供電系統中的應用

康院輝 高越 黃金金 趙寧 回書彬

摘要：根據35KV經電阻接地系統的主接線方式、運行方式、繼電保護配置以及對分合閘的基本要求，對單母分段接線的合閘、分閘條件逐一進行了分析。介紹了REF542plus微機保護裝置的可編程邏輯語言FUPLA中的邏輯模塊的功能。結合REF542plus的硬件配置設計一種能夠測試該裝置分合閘邏輯功能的設備。

關鍵詞：REF542plus;測控保護裝置;分合閘

0 引言

在地鐵供電系統中的主接線形式與運行方式種類較多，分合閘的動作邏輯有較大的差別，這就需要分合閘裝置根據具體的使用要求改變動作邏輯。

以天津地鐵9號線供電系統中整流變柜為例，在地鐵運營過程中，整個線路對供電系統的要求較高，在變配電系統中，全部采用了綜合保護繼電器，以確保整個系統的安全有效的運行。另外，為方便運營維護和減少費用，在主裝置區及輔助裝置區都采用了統一的ABB公司的REF542plus測控保護裝置。其采用模塊化、圖形化的可編程邏輯語言FUPLA以實現各類型分合閘功能[1]。下圖所示為整流變柜的運行示意圖。

1 REF542plus主要構成

REF542plus主要由兩部分組成，一臺主機單元和一個獨立的人機界面（HMI）。主機單元包括了輔助電源，主板，交流輸入板和開關量輸入/輸出（I/O）板，另外還有可選模塊用于一些附加功能。HMI可以實現就地整定保護定值，操作開關柜內一次設備，讀取事件和測量值[2]。HMI和主機之間是由一根屏蔽獨立雙絞線連接，其接口為標準的RS-485口。

（1）主機部分。REF542plus采用多達4個CPU 進行處理運算。其中控制、保護和通信功能有不同的CPU進行處理，從而保證了每個功能的互不干擾，同步進行。各種微機保護裝置元件也均采用高可靠性、高質量性能的元件。

REF542plus提供2塊I/O卡，共有可編程的、具有光電隔離功能的輸入回路28路和輸出回路14路 （不包含2路自檢信號輸出），開關量輸入可由用戶定義，開關量輸出可由用戶分配，繼電器輸出可以按自保持和自動復歸設置，模擬量輸出卡是作可選卡件，一共有4個可配置輸出，其輸出信號是0-20mA或4-20mA，每個輸出都是獨立驅動且由軟件獨立配置參數。所有的輸入/輸出都有過壓、過流保護措施。

（2）HMI部分，HMI是一個獨立單元，自身是具有輔助電源，它可安裝在開關柜低壓室門板上或靠近主機的專用機箱內[3]。整個HMI由液晶顯示器、狀態顯示燈、棒圖顯示、控制按鈕、電子鑰匙組成。

2 結構及原理

REF542plus與上層系統之間的通信是基于主機/從機結構，卡本身不能自動產生任何數據及執行輪詢行為。所有的REF542plus和上層系統的讀/寫行為都是基于通信卡中的內存映射。有一個專門的軟件設置工具來定義該映射，并通過RS485口來設置該卡。該軟件設置工具已被設置成將所有的裝置連接到同一個通信總線以便能形成單一映射。下列圖中顯示了不同結構。

3 主要功能

REF542plus測控保護裝置除可用與饋線保護外，還可以用于變壓器和電動機保護及控制，或者單獨用于開關柜控制。該裝置保護整定范圍廣，且易于配置各功能塊以適應各種應用領域。

REF542plus提供多種特性用來監視一次設備和實現自診斷。一次設備的監視可用以下的計算值：監視周期內的最大電流和平均電流（0-30min）、開斷電流累加值、運行時間、斷路器操作次數、彈簧儲能時間監視、跳閘回路監視。

REF542plus具有持續檢查硬件和軟件狀態的自診斷功能，每臺REF542plus的開關量輸入/輸出模塊均配置一個當故障或掉電時可觸發的看門狗接點。這一接點可用來檢測裝置的故障狀態以便采取相應的措施。交流量輸入通道具有可選用的監測功能，它可以檢測出互感器或傳感器回路的斷線狀態并及時發出報警信號。

一臺REF542plus最多可配置24個保護功能模塊，依賴于可用到的處理能力決定最大可應用數。

4 目前存在問題

REF 542plus測控保護裝置是輕軌供電系統的關鍵設備，全線共200多臺，主要安裝在35KV機柜、整流變柜、動力變柜、母聯柜、降壓所柜等供電系統機柜中，起到保護、控制、測量和狀態檢測等作用。

近年來，隨著運營年限的增加，部分REF 542plus設備性能下降，出現了信息采集不準確、控制不靈敏等不穩定狀態，且發生頻率有增加的趨勢。一旦故障發生，無法對供電系統設備的電流、電壓、母線壓力、開關合閘等狀態信息進行有效監測與控制，極易引起大面積斷電，甚至導致火災的發生，嚴重影響運營安全。現在市場上沒有專門的檢測設備，無法對REF 542plus設備進行性能檢測，無法及時掌握REF 542plus設備的運行狀態，這給輕軌運營帶來極大隱患。為消除潛在隱患，提升運營安全及服務質量，急需研制一種REF 542plus測試裝置。

針對天津地鐵9號線輕軌供電系統中整流變柜用REF542plus單元，對于主機單元分合閘動作邏輯及接口功能進行分析研究，以便為后續檢測設備的設計做準備。圖5為整流變柜斷路器合閘邏輯圖，圖6為整流變柜斷路器分閘邏輯圖，表1為整流變柜數字端口分合閘條件。

5 結束語

通過設計一種REF 542plus檢測裝置，使得維護人員能夠全面的掌握REF 542plus設備的性能狀態，一方面，運營維護人員可以直接通過該測試裝置對新購置的REF 542plus設備進行離線測試。另一方面，通過該測試裝置對投入使用的REF 542plus設備進行長周期、全方位的模擬測試，能夠有效的排除性能異常的REF 542plus設備投入使用，同時確保了一些性能良好可以繼續使用的REF 542plus設備被提前淘汰，在一定程度上節約了采購成本。

參考文獻

[1] 閆石，鐘素梅. 備自投功能再REF542plus微機保護裝置中的實現.深圳，黑龍江電力; 2018.

[2] 饋線保護測控單元REF542plus用戶指南. 2011.

[3] 馬明杰. REF542plus在變電所中的應用.應用與方案供配電; 2004.