計量電壓切換顯示裝置的研制

蘇子恒，梁穎輝，鐘健強

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門 529000）

0 引言

在變電站內進行倒母操作時，運行人員需要檢查二次設備的刀閘位置指示是否正常，以判斷相應的線路刀閘有無切換到位，但很多計量屏上并沒有相應提醒或指示，運行人員在完成刀閘操作后，只能使用多用表等儀器進行檢查核對，影響操作效率，檢查錯誤率高，并且可能會因電壓切換回路切換異常等問題，導致計量表的電能計算缺漏、損失，存在很大風險，給電網正常運行帶來損失。

根據《廣東省電力系統繼電保護反事故措施2007 版（釋義版v3.1）》[1]及調度關于刀閘檢查的要求，明確指出母線刀閘操作后（含倒母線操作中）必須立刻檢查相關涉及電壓切換回路的刀閘指示是否正確，包含母差屏、保護屏、計量屏等，所以，擬研制一款計量電壓切換顯示裝置，用于在計量屏顯示電壓切換回路的刀閘位置指示，協助運行人員快速、準確地完成倒母操作。

1 電壓切換基本原理解釋

當變電站的接線方式為雙母線接線時，一條線路可根據運行要求運行在I 母或II 母，普遍的電壓切換原理則如圖1 所示，1YQJ2、1YQJ4、2YQJ2、2YQJ4 為雙位置繼電器，當某線路掛在I 母上時，I 母刀閘常開接點閉合，常閉接點斷開，使1YQJ2、1YQJ4 繼電器帶電，則保護裝置采到的電壓為I 母電壓；當該線路由掛I 母運行改為掛II 母運行時，I 母刀閘斷開，其常閉接點閉合，1YQJ2、1YQJ4 雙位置繼電器返回；II 母刀閘常開接點閉合，使2YQJ2、2YQJ4 繼電器帶電，使保護裝置采到的電壓為II 母電壓[1]。

當某一母線需要停電時，根據規程應將該側母線上的負荷轉移到另外一母線上。如果I 母已停電，但該I 母PT 刀閘沒有拉開，隔離刀閘輔助觸點也就沒有斷開其二次回路。此時在電壓切換回路中屬于該刀閘的繼電器的輔助觸點有可能出現粘合或誤接，此時PT 二次回路有可能發生誤并列。如果因為PT 停電檢修從而導致保護及自動裝置誤動、拒動，則應在PT 停電前停用相關保護及自動裝置或采取其他隔離措施[2]。

2 計量屏電壓切換顯示裝置的研制

2.1 計量屏內電壓切換原理

變電站內計量屏借用位于保護屏內的電壓切換回路，實現在計量電壓回路中的切換功能。利用刀閘的常開接點閉合后將線路掛I 母運行時切換回路所帶的正電（731）及掛II 母運行時切換回路所帶的正電（735）接至計量屏中。當正電進入計量屏中后，以掛I母運行為例，731 帶正電進入D22 端子使3YQJ 帶電，并經D21 端子通過302 回路回到保護屏電壓切換箱中的負電形成回路，此時3YQJ 帶電。此時原本接在D10、D11、D12 中的I 母A、B、C 三相電壓即可通過3YQJ 輔助節點的閉合進入到D17、D18、D19 中，也就是進入計量裝置的電壓A、B、C 相，此時計量裝置的電壓即為正常運行時的I 母電壓[3]。計量屏中電壓切換回路如圖2 所示。

圖2 計量屏中電壓切換回路

2.2 現狀分析

由于在運行人員倒母操作過程中時間緊、任務重，該計量屏內的電壓切換回路是自動完成的，運行人員一般只能借助觀看保護屏上電壓切換燈來判斷計量屏是否完成了切換，而計量屏是借保護屏中電壓切換的正電來進行計量屏內自己的電壓切換，實際上觀看保護屏上的結果并不可靠，如果還需要進一步驗證則需要運行人員攜帶多用表對每一條倒母的線路在計量屏內進行三相電壓的測量并進行I 母、II 母電壓結果的比對來確認電壓已經完成了切換。然而I 母、II 母在正常運行時電壓相差不大，多用表的數值很難區分開I 母和II 母，但是實際運行要求需要正確選取母線電壓避免在某條母線失壓時計量的電壓回路表示錯誤，導致計量表錯誤計算。使用多用表校驗既耗時多又增大操作風險，不符合電網智能、高效、可靠的要求，因此需要一種更直觀的方式來觀察計量屏內電壓是否已經完成了切換。

2.3 計量電壓切換顯示裝置的研制

通過觀察位于計量屏上的電壓切換裝置，發現在計量屏中的電壓切換繼電器中針對每一把刀閘的切換繼電器都存在一副空的輔助節點可以加以利用，在這個基礎上，將該帶電顯示裝置引一路正電進入該輔助接點一端，在此前接入一個指示燈，再從另一個端子中引至該裝置的負電形成回路，計量電壓切換顯示裝置（單線路）電路原理如圖3 所示，當計量屏中電壓切換至I 母或II 母時，指示燈亮，也就指明了該電壓切換回路已正常工作。且該顯示裝置可以同時接入多條線路的電壓切換輔助接點，實現一個裝置顯示多條線路刀閘的實際位置，在計量屏上節省了安裝的空間，也直觀顯示出線路所掛的母線，大大減輕了刀閘倒母時運行人員檢查計量屏的時間。

圖3 計量電壓切換顯示裝置電路原理（單線路）

3 優缺點及展望

該計量電壓切換顯示裝置創新點如下：

（1）該切換裝置電源配置靈活，輸入電源可交直流通用，不需重新敷設電纜。

（2）裝置只使用電壓切換繼電器的備用接點，不改動原接線，不影響其他正常使用的接點及接線。

（3）裝置原理和結構簡單、故障率低，能同時接入多組計量設備，可以很好彌補現有的計量屏電壓切換回路沒有刀閘位置顯示的功能缺陷。

該裝置主要缺點是，裝置通過保護操作箱內的電壓切換接點來驅動該顯示裝置中的接點進行二次重動，且只用了單位置繼電器，可靠性低且接點不能斷電保持。

實際使用該裝置后，運行人員倒母操作僅因為該裝置從原來需要“認真查”到如今“看一眼”即可將用時縮短0.5 h（以220 kV母線倒母為例），大大提高工作效率，為電網的高效穩定運行提供良好的基礎。

后續該顯示裝置可以引入遠程通信模塊，與后臺監控系統進行通信，令運行人員可以在后臺處即可查看刀閘實時的切換狀態；由于當前變電站大多數為無人值守變電站，對電能表電壓回路進行失壓監視，引入信號回路及告警燈光信號，在失壓時發出告警信號告知調度及現場運維人員，以便在無人值守站更加安全可靠運行。

4 結束語

電能計量裝置電壓切換顯示裝置能夠實時表示當前線路掛載的母線，給運行人員的檢查及操作帶來了很大的方便與簡化，當該顯示裝置采集不到電壓時，運維人員可以及時發現缺陷進行消缺，實現人工檢查到自動報警的轉變，為電網的高效、穩定、經濟運行降本增效、保駕護航。