一種面向繼電保護裝置調(diào)試校驗的新型測試頭

李開云，王玉龍，王習(xí)瓊，張瑞，溫業(yè)盛，高志林，曾開智

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局，云南臨滄，677000）

0 引言

繼電保護設(shè)備動作的“四性”直接關(guān)系到電力系統(tǒng)整體運行性能，為此在繼電保護設(shè)備投運前必須進行一系列的測試工作以確保繼電保護滿足“四性”要求。實際測試過程中，需要做大量的拆接線工作，這些工作繁瑣而重要，額拆接線的正確性和可靠性直接影響到測試工作質(zhì)量和效率。

為了提高繼電保護測試效率和質(zhì)量，業(yè)內(nèi)已開展了大量的研究和改進工作，其中文獻[1]設(shè)計一種繼電保護信息系統(tǒng)終端設(shè)備智能測試系統(tǒng)。利用無線方式將數(shù)據(jù)采集模塊所采集的終端設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊;利用信號處理算法除掉原始數(shù)據(jù)中的干擾數(shù)據(jù),使其符合監(jiān)測預(yù)警模塊的要求;實現(xiàn)終端設(shè)備運行狀態(tài)量變化實時監(jiān)測,并發(fā)出預(yù)警等級信息;智能測試模塊將高于監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)的終端設(shè)備數(shù)據(jù)形成錄波數(shù)據(jù),利用保護裝置結(jié)合錄波數(shù)據(jù)獲取保護運作行為結(jié)果,通過評價運作行為結(jié)果完成終端設(shè)備智能測試。文獻[2]中針對繼電保護測試線能夠用于日常電力維修,但整理的時間通常較久,而且整理效果也不是很令人滿意,通常檢修工人會在該方面花費更多的時間與精力,但是卻仍舊不能到達令人滿意的效果,甚至于出現(xiàn)一定的安全隱患的問題,研究并設(shè)置一種帶輔助裝置的繼電保護測試線以線盤工具,讓繼電保護測試線能夠更好地發(fā)揮作用,提升工作效率,同時也保障及檢修人員的生命安全。文獻[3]為提升繼電保護靜態(tài)模擬測試效率,解決靜態(tài)模擬測試時測試用例生成方法復(fù)雜、無法批量操作多裝置、測試儀接口能力不足以及對不同測試儀的統(tǒng)一控制等問題,在分析傳統(tǒng)測試系統(tǒng)的原理和缺點的基礎(chǔ)上,闡述了繼電保護并行測試的概念,分析了并行測試系統(tǒng)應(yīng)具備的特點。從模板化測試用例生成方法、批量操作多裝置技術(shù)、并行測試系統(tǒng)接口能力提升和測試儀接口設(shè)計等幾個方面出發(fā),提出了一種繼電保護靜態(tài)模擬并行測試系統(tǒng)的構(gòu)建方法。[4]為了減輕測試人員的工作強度,同時優(yōu)化作業(yè)流程,避免人為因素帶來的工作失誤,從繼電保護裝置人工測試和自動測試的對比著手,分析了繼電保護裝置自動測試的現(xiàn)狀和優(yōu)勢。同時分析現(xiàn)階段繼電保護裝置對自動測試的需求特點,針對繼電保護裝置測試對自動化測試的需求特點,以此設(shè)計出全新的綜合自動測試程序系統(tǒng)并研發(fā)實踐,使繼電保護裝置的全面自動化測試成為可能。繼電保護裝置自動測試程序系統(tǒng),以計算機電腦為硬件載體,分布式體系結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計為設(shè)計依據(jù),利用Visual C++語言構(gòu)造編程文本,通過IEC 61850通信標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將交換機、計算機電腦、繼保測試儀與繼保裝置連接通信,組成測試系統(tǒng)。

本文為減少繼電保護裝置測試過程中的拆接線工作量，提高接線可靠性，設(shè)計了一種繼電保護測試頭，該測試頭能快速、可靠的卡在現(xiàn)場端子中并提供了測試源信號線的插拔式接口，拆接方便且可靠。

1 繼電保護裝置測試

1.1 測試過程及問題

通常生產(chǎn)廠商按照要求將繼電保護設(shè)備組裝在屏柜中，設(shè)備主體固定于屏柜中，設(shè)備電壓、電流等信號線則是通過端子與外部連接，具體如圖1所示。測試時，先將測試源的信號線與端子連接，工程上為了保證端子接線可靠性，需要擰開端子口，將線壓入，然后擰緊，確定接線正確和可靠后，通過測試源加量，獲取并記錄測試結(jié)果，形成測試報告，結(jié)束后需拆線并恢復(fù)原有接線，拆線過程與接線相反。因此，拆接線工作比較繁瑣，其工作質(zhì)量直接影響到測試效率和測試結(jié)果。

圖1 繼電保護測試連接圖

1.2 接線端子

通常接線端子分為電壓和電流兩類，電壓端子可以跟普通的端子通用，內(nèi)部一般有一個熔斷器。電流端子因為測試的需要，會做成在不更改接線的情況下，通過打開端子上的連片而斷開端子兩側(cè)。電流端子比電壓端子額定電流大。使用時電壓端子不允許代替電流端子，原因是電壓端子的熔斷器在熔斷時，使CT開路，會造成過電壓，非常危險。圖2為電壓端子實物圖。實際使用時，電壓（電流）端子以端子排（如圖3所示）的形式固定于圖1的屏柜中。

圖2 電壓端子實物圖

圖3 電壓端子排實物圖

現(xiàn)有繼電保護裝置測試拆接線中還存在以下問題和風(fēng)險：（1）保護裝置接點動作測試時，測試接頭與現(xiàn)有保護動作開出端子無法可靠匹配，測試時容易松脫，影響校驗時的效率及安全性；（2）保護動作開出端子存在很大一部分端子用短連片螺絲固定，測試頭插入無法固定，需將測試屏柜原有一部分接線拆除才可測試，存在二次作業(yè)拆接線風(fēng)險；（3）現(xiàn)有大量老屏柜保護動作開出端子外部與屏柜距離小于測試頭長度，無法將測試頭放入測試位置，需要做臨時轉(zhuǎn)換頭，二次作業(yè)不可靠，存在較大作業(yè)風(fēng)險。

2 面向繼電保護測試的新型測試頭設(shè)計

2.1 基本原理

本文所設(shè)計的面向繼電保護裝置的新型測試頭，其外觀如下圖4所示，主要包括卡座、插孔、彈簧、連接插針等四個部分，所示的卡座用于卡在待測端子上，而插孔用于插入（拔出）外部測試設(shè)備的測試線，彈簧用于適用不同端子的高度，連接插針與端子建立電氣連接，插孔中接入一根導(dǎo)線與所述彈簧連接，述彈簧下端與所述的連接插孔連接。

圖4 新型測試頭設(shè)計圖

2.2 設(shè)計詳情

圖5詳細描述了本文所設(shè)計的新型測試頭各個組件的連接情況。

實際使用時，將卡座卡在待測端子上，通過彈簧自動調(diào)整連接插針與待測端子連接，同時將外部測試設(shè)備的接線頭插入插孔中，從而得到測試設(shè)備與測試端子快速連接的目的。

卡座呈現(xiàn)T形形態(tài)，T的橫部分可以卡住端子，縱向部分可以與電壓端子和外端測試設(shè)備的連接線連接。圖6詳細標(biāo)注了各個部件。

圖6 新型測試頭詳細說明

以電壓端子為例，新型測試頭主體是絕緣的T型卡槽，T形卡槽上端部分內(nèi)部長度32mm、上端部分外部長度≧32mm，中端部分內(nèi)部長度45mm，中端部分外部長度≧49mm，下端部分內(nèi)部長度36mm，下端部分外部長度≧36mm，T形卡槽內(nèi)外層厚度≧3mm、寬度為5mm±1，T形卡槽上端測試孔中心開孔直徑4mm2±0.1,下端中心開孔直徑4mm2±0.1、深度20mm±1，圓孔中可插嵌入4mm2的試驗接頭，孔內(nèi)可放入測試線連接接頭彈簧，自身是圓型，測試頭為錐形，圓形金屬部分口徑為2.5mm2±0.1，中間材質(zhì)具有一定伸縮性，使得其可調(diào)長度介于14mm至15mm，圖7為其剖面圖。

圖7 新型測試頭剖面圖

需要重點強調(diào)的是彈簧和連接插針是保證測試信號穩(wěn)定、可靠輸入到保護裝置的最為關(guān)鍵部位，其關(guān)鍵部位必須絕緣封裝，只將部分連接插針裸露出來，且不適用時可以用對應(yīng)的絕緣帽封住。圖8是彈簧和連接插針部分實物圖。

圖8 插針與彈簧實物圖

2.3 功能特點

本文所設(shè)計的新型測試頭優(yōu)點在于：（1）適應(yīng)性強，通過加入彈簧部件可適應(yīng)多種高度的電壓端子。（2）快速、可靠拆接線 通過本實用新型設(shè)計的一種繼電保護裝置調(diào)試校驗保護動作時間采集新型測試頭可大大縮短接線時間，且安全可靠。

本文所設(shè)計的新型測試頭功能特點為：

(1)測試頭能夠適應(yīng)各種保護動作開出端子。

(2)解決現(xiàn)有端子用短連片螺絲固定，測試頭插入無法固定的問題，即使存在螺絲連接，也能可靠測試。

(3)解決了老屏柜保護動作開出端子外部與屏柜距離小于測試頭長度，無法將測試頭放入測試位置的問題，能夠適應(yīng)現(xiàn)有存量各種老屏柜的繼電保護測試需求。

(4)提升工作效率，在較大量的測試時，能夠快速的拔插接線。

(5)能夠保證繼電保護裝置調(diào)試校驗保護動作時間采集時測試線不會松脫，以致影響其他保護非正常動作。

(6)能夠從源頭避免二次拆接線，從源頭上控制二次作業(yè)風(fēng)險。