龍徐

摘 要：在繼電保護(hù)培訓(xùn)室中，利用模擬斷路器代替高壓斷路器進(jìn)行整組試驗(yàn)，能降低成本且方便調(diào)試。設(shè)計(jì)了一款基于磁保持繼電器的模擬斷路器，能夠模擬實(shí)際斷路器的通斷。該模擬斷路器成本低、體積小、功耗低，多次試驗(yàn)表明，它能夠滿足繼電保護(hù)裝置的調(diào)試需求，提高試驗(yàn)效率。

關(guān)鍵詞：模擬斷路器；磁保持繼電器；合閘回路；延時(shí)回路

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0156-02

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)繼保人員進(jìn)行培訓(xùn)往往受計(jì)劃停電時(shí)間的制約，并且增加了一定的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，因此，建設(shè)繼電保護(hù)培訓(xùn)室尤為重要。如果在繼電保護(hù)培訓(xùn)室中裝備實(shí)際高壓斷路器，則成本過高、占用空間太大?？紤]到培訓(xùn)的重點(diǎn)在于校驗(yàn)微機(jī)保護(hù)裝置的邏輯以及熟悉二次回路，因此，在整組試驗(yàn)中采用模擬斷路器就能夠達(dá)到此目的。而市場(chǎng)上的模擬斷路器費(fèi)用較高，為進(jìn)一步降低成本，本文設(shè)計(jì)了一種基于磁保持繼電器的模擬斷路器。它的工作原理清晰、制作簡(jiǎn)單，并且能夠記憶斷電前的狀態(tài)，滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的需求。

1 磁保持繼電器的工作原理

磁保持繼電器是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型繼電器，能使電路自動(dòng)接通和切斷。該繼電器保持常開或常閉的狀態(tài)不依賴于線圈持久通電產(chǎn)生的電磁力，而是依靠?jī)?nèi)部的永久磁鐵，即磁保持繼電器在線圈斷電后，永久磁鐵磁力保持繼電器的銜鐵在線圈通電時(shí)的位置。

磁保持繼電器通斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由一定寬度的直流脈沖電壓信號(hào)觸發(fā)完成，線圈不需要持續(xù)通電。磁保持繼電器鐵芯內(nèi)的永久磁鐵產(chǎn)生的磁力不足以吸合銜鐵，當(dāng)吸合線圈通電時(shí)磁力增強(qiáng)，銜鐵吸合。銜鐵吸合后，磁路閉合，吸合線圈失電后，銜鐵依舊保持吸合狀態(tài)。當(dāng)磁保持繼電器的觸點(diǎn)需要置位時(shí)，就給釋放線圈一個(gè)直流脈沖電壓信號(hào)，釋放線圈勵(lì)磁后產(chǎn)生的磁極與永久磁鐵的磁極同向，磁保持繼電器依靠排斥力瞬間完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

2 模擬斷路器的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的模擬斷路器采用雙線圈的磁保持繼電器CBJ以及單線圈的電磁繼電器MJ。通過利用磁保持繼電器CBJ的動(dòng)作特性控制電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈的電流，進(jìn)而控制電磁繼電器MJ觸點(diǎn)的閉合狀態(tài)來(lái)模擬斷路器的狀態(tài)。模擬斷路器的設(shè)計(jì)原理如圖1所示，觸點(diǎn)狀態(tài)為模擬斷路器分閘時(shí)的狀態(tài)。

2.1 合閘回路

合閘回流由分壓電阻R1、分流電阻R2、磁保持繼電器吸合線圈CBJ1、常閉觸點(diǎn)MJ和常閉觸點(diǎn)TJ組成。自復(fù)位按鈕SH為手動(dòng)合閘按鈕，HZ為合閘信號(hào)輸入端。模擬斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，常閉觸點(diǎn)MJ、常閉觸點(diǎn)TJ閉合；當(dāng)合閘按鈕SH按下，或合閘信號(hào)端子HZ接收到一個(gè)具有一定寬度的脈沖電壓信號(hào)時(shí)，吸合線圈CBJ1通電，磁保持繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)變，觸點(diǎn)CBJ閉合并保持。此時(shí)，電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈通電，常閉觸點(diǎn)MJ斷開，常開觸點(diǎn)MJ閉合，模擬斷路器由分閘狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹祥l狀態(tài)。

在合閘過程中，需要注意合閘信號(hào)的保持時(shí)間與繼電器動(dòng)作時(shí)間的配合。合閘信號(hào)給出后，繼電器CBJ和MJ先后動(dòng)作。在合閘動(dòng)作完成前，合閘信號(hào)應(yīng)該一直保持。當(dāng)繼電器MJ動(dòng)作后，其常閉觸點(diǎn)會(huì)斷開合閘回路，以此保證合閘回路不會(huì)一直通電而導(dǎo)致線圈燒毀。綜合考慮，將合閘信號(hào)脈沖寬度設(shè)為90 ms。

2.2 分閘回路

分閘回路由分壓電阻R3、分流電阻R4、磁保持繼電器釋放線圈CBJ2常開觸點(diǎn)MJ組成。自復(fù)位按鈕ST為手動(dòng)分閘按鈕，F(xiàn)Z為分閘信號(hào)輸入端。模擬斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，常開觸點(diǎn)MJ閉合。同理，當(dāng)跳閘按鈕ST按下，或跳閘信號(hào)端子TZ接收到一個(gè)具有一定寬度的脈沖電壓信號(hào)時(shí)，釋放線圈CBJ1通電，磁保持繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)變，觸點(diǎn)CBJ斷開并保持。此時(shí)，電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈失電，繼電器的各個(gè)觸點(diǎn)恢復(fù)為圖中狀態(tài)，即模擬斷路器由合閘狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉珠l狀態(tài)。分閘信號(hào)的保持時(shí)間與繼電器動(dòng)作時(shí)間也需要配合。同理，將分閘信號(hào)脈沖寬度設(shè)為90 ms。

2.3 分壓電阻和分流電阻

本設(shè)計(jì)采用的雙線圈磁保持繼電器的動(dòng)作電壓為48 V，線圈電阻為1.02 kΩ，而現(xiàn)場(chǎng)操作電源直流電壓一般為110 V。因此，本電路設(shè)計(jì)分壓電阻R1、R3分壓，并將線圈CBJ1、CBJ2上的電壓設(shè)為48 V，這樣就能夠保證不因兩端電壓過高而導(dǎo)致線圈燒毀。同時(shí)，磁保持繼電器線圈的分壓電阻很大，通過的電流只有4.7 mA左右，而現(xiàn)場(chǎng)的分、合閘電流大小為1～2 A，因此本文設(shè)計(jì)了電阻大小為100 Ω、功率為200 W的分流電阻R2、R4。分壓電阻和分流電阻的設(shè)計(jì)，既保證了磁保持繼電器的正常工作，又最大程度地模擬了實(shí)際斷路器的分、合閘線圈。

2.4 延時(shí)回路

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，斷路器常常采用彈簧操作機(jī)構(gòu)。斷路器在合閘的同時(shí)拉伸分閘彈簧，并啟動(dòng)儲(chǔ)能電機(jī)對(duì)合閘彈簧儲(chǔ)能。在儲(chǔ)能過程中，斷路器能夠跳閘，但禁止合閘，只有儲(chǔ)能完成后才能進(jìn)行下一次合閘。

考慮到模擬斷路器儲(chǔ)能過程中不能合閘的情況，本文設(shè)計(jì)了延時(shí)回路，即用斷電延時(shí)繼電器。當(dāng)線圈通電時(shí)，斷電延時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)立刻動(dòng)作，斷電后延時(shí)復(fù)位。當(dāng)觸點(diǎn)CBJ閉合時(shí)，線圈TJ通電，常閉觸點(diǎn)TJ斷開。繼電器MJ動(dòng)作后，常閉觸點(diǎn)MJ斷開，線圈TJ失電，常閉觸點(diǎn)TJ延時(shí)t 秒閉合。其中，參數(shù)t可以根據(jù)試驗(yàn)需求在時(shí)間繼電器上設(shè)置。在這延時(shí)的t s內(nèi)，常閉觸點(diǎn)TJ依然保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，合閘回路無(wú)法導(dǎo)通，因此，吸合線圈CBJ1不能帶電，即模擬斷路器不能合閘，此時(shí)控制回路斷線。當(dāng)t秒過后，常閉觸點(diǎn)TJ閉合，合閘回路恢復(fù)正常狀態(tài)。

2.5 指示燈回路

當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，繼電器MJ的動(dòng)作線圈不帶電，其觸點(diǎn)狀態(tài)如圖1所示，即合閘狀態(tài)指示燈不亮，分閘狀態(tài)指示燈亮；當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，繼電器MJ的動(dòng)作線圈帶電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，合閘狀態(tài)指示燈變亮，分閘狀態(tài)指示燈熄滅。因此，指示燈的亮、滅能夠指示斷路器的分合狀態(tài)。

3 測(cè)試試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室，該模擬斷路器與微機(jī)保護(hù)裝置相配合進(jìn)行了大量整組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該模擬斷路器的性能滿足繼電保護(hù)培訓(xùn)室的相關(guān)技術(shù)要求。

4 結(jié)論

模擬斷路器利用磁保持繼電器來(lái)控制電磁繼電器MJ的觸點(diǎn)狀態(tài)，在斷電恢復(fù)后，磁保持繼電器觸點(diǎn)CBJ依然保持之前的狀態(tài)，使模擬斷路器具備記憶斷電前狀態(tài)的功能。與傳統(tǒng)的利用自保持回路的電磁繼電器相比，磁保持繼電器更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，且具有功耗低、體積小等特點(diǎn)。磁保持繼電器設(shè)計(jì)的模擬斷路器能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]謝輝慶，李學(xué)全，康忠誠(chéng).模擬斷路器設(shè)計(jì)[J].數(shù)字通信，2011（05）.

[2]周林.淺談模擬斷路器在保護(hù)定檢中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（32）.

[3]王國(guó)光.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二次回路及運(yùn)行維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4]嚴(yán)新忠.大功率磁保持繼電器起動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J].繼電器，2000（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

摘 要：在繼電保護(hù)培訓(xùn)室中，利用模擬斷路器代替高壓斷路器進(jìn)行整組試驗(yàn)，能降低成本且方便調(diào)試。設(shè)計(jì)了一款基于磁保持繼電器的模擬斷路器，能夠模擬實(shí)際斷路器的通斷。該模擬斷路器成本低、體積小、功耗低，多次試驗(yàn)表明，它能夠滿足繼電保護(hù)裝置的調(diào)試需求，提高試驗(yàn)效率。

關(guān)鍵詞：模擬斷路器；磁保持繼電器；合閘回路；延時(shí)回路

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0156-02

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)繼保人員進(jìn)行培訓(xùn)往往受計(jì)劃停電時(shí)間的制約，并且增加了一定的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，因此，建設(shè)繼電保護(hù)培訓(xùn)室尤為重要。如果在繼電保護(hù)培訓(xùn)室中裝備實(shí)際高壓斷路器，則成本過高、占用空間太大。考慮到培訓(xùn)的重點(diǎn)在于校驗(yàn)微機(jī)保護(hù)裝置的邏輯以及熟悉二次回路，因此，在整組試驗(yàn)中采用模擬斷路器就能夠達(dá)到此目的。而市場(chǎng)上的模擬斷路器費(fèi)用較高，為進(jìn)一步降低成本，本文設(shè)計(jì)了一種基于磁保持繼電器的模擬斷路器。它的工作原理清晰、制作簡(jiǎn)單，并且能夠記憶斷電前的狀態(tài)，滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的需求。

1 磁保持繼電器的工作原理

磁保持繼電器是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型繼電器，能使電路自動(dòng)接通和切斷。該繼電器保持常開或常閉的狀態(tài)不依賴于線圈持久通電產(chǎn)生的電磁力，而是依靠?jī)?nèi)部的永久磁鐵，即磁保持繼電器在線圈斷電后，永久磁鐵磁力保持繼電器的銜鐵在線圈通電時(shí)的位置。

磁保持繼電器通斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由一定寬度的直流脈沖電壓信號(hào)觸發(fā)完成，線圈不需要持續(xù)通電。磁保持繼電器鐵芯內(nèi)的永久磁鐵產(chǎn)生的磁力不足以吸合銜鐵，當(dāng)吸合線圈通電時(shí)磁力增強(qiáng)，銜鐵吸合。銜鐵吸合后，磁路閉合，吸合線圈失電后，銜鐵依舊保持吸合狀態(tài)。當(dāng)磁保持繼電器的觸點(diǎn)需要置位時(shí)，就給釋放線圈一個(gè)直流脈沖電壓信號(hào)，釋放線圈勵(lì)磁后產(chǎn)生的磁極與永久磁鐵的磁極同向，磁保持繼電器依靠排斥力瞬間完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

2 模擬斷路器的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的模擬斷路器采用雙線圈的磁保持繼電器CBJ以及單線圈的電磁繼電器MJ。通過利用磁保持繼電器CBJ的動(dòng)作特性控制電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈的電流，進(jìn)而控制電磁繼電器MJ觸點(diǎn)的閉合狀態(tài)來(lái)模擬斷路器的狀態(tài)。模擬斷路器的設(shè)計(jì)原理如圖1所示，觸點(diǎn)狀態(tài)為模擬斷路器分閘時(shí)的狀態(tài)。

2.1 合閘回路

合閘回流由分壓電阻R1、分流電阻R2、磁保持繼電器吸合線圈CBJ1、常閉觸點(diǎn)MJ和常閉觸點(diǎn)TJ組成。自復(fù)位按鈕SH為手動(dòng)合閘按鈕，HZ為合閘信號(hào)輸入端。模擬斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，常閉觸點(diǎn)MJ、常閉觸點(diǎn)TJ閉合；當(dāng)合閘按鈕SH按下，或合閘信號(hào)端子HZ接收到一個(gè)具有一定寬度的脈沖電壓信號(hào)時(shí)，吸合線圈CBJ1通電，磁保持繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)變，觸點(diǎn)CBJ閉合并保持。此時(shí)，電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈通電，常閉觸點(diǎn)MJ斷開，常開觸點(diǎn)MJ閉合，模擬斷路器由分閘狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹祥l狀態(tài)。

在合閘過程中，需要注意合閘信號(hào)的保持時(shí)間與繼電器動(dòng)作時(shí)間的配合。合閘信號(hào)給出后，繼電器CBJ和MJ先后動(dòng)作。在合閘動(dòng)作完成前，合閘信號(hào)應(yīng)該一直保持。當(dāng)繼電器MJ動(dòng)作后，其常閉觸點(diǎn)會(huì)斷開合閘回路，以此保證合閘回路不會(huì)一直通電而導(dǎo)致線圈燒毀。綜合考慮，將合閘信號(hào)脈沖寬度設(shè)為90 ms。

2.2 分閘回路

分閘回路由分壓電阻R3、分流電阻R4、磁保持繼電器釋放線圈CBJ2常開觸點(diǎn)MJ組成。自復(fù)位按鈕ST為手動(dòng)分閘按鈕，F(xiàn)Z為分閘信號(hào)輸入端。模擬斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，常開觸點(diǎn)MJ閉合。同理，當(dāng)跳閘按鈕ST按下，或跳閘信號(hào)端子TZ接收到一個(gè)具有一定寬度的脈沖電壓信號(hào)時(shí)，釋放線圈CBJ1通電，磁保持繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)變，觸點(diǎn)CBJ斷開并保持。此時(shí)，電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈失電，繼電器的各個(gè)觸點(diǎn)恢復(fù)為圖中狀態(tài)，即模擬斷路器由合閘狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉珠l狀態(tài)。分閘信號(hào)的保持時(shí)間與繼電器動(dòng)作時(shí)間也需要配合。同理，將分閘信號(hào)脈沖寬度設(shè)為90 ms。

2.3 分壓電阻和分流電阻

本設(shè)計(jì)采用的雙線圈磁保持繼電器的動(dòng)作電壓為48 V，線圈電阻為1.02 kΩ，而現(xiàn)場(chǎng)操作電源直流電壓一般為110 V。因此，本電路設(shè)計(jì)分壓電阻R1、R3分壓，并將線圈CBJ1、CBJ2上的電壓設(shè)為48 V，這樣就能夠保證不因兩端電壓過高而導(dǎo)致線圈燒毀。同時(shí)，磁保持繼電器線圈的分壓電阻很大，通過的電流只有4.7 mA左右，而現(xiàn)場(chǎng)的分、合閘電流大小為1～2 A，因此本文設(shè)計(jì)了電阻大小為100 Ω、功率為200 W的分流電阻R2、R4。分壓電阻和分流電阻的設(shè)計(jì)，既保證了磁保持繼電器的正常工作，又最大程度地模擬了實(shí)際斷路器的分、合閘線圈。

2.4 延時(shí)回路

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，斷路器常常采用彈簧操作機(jī)構(gòu)。斷路器在合閘的同時(shí)拉伸分閘彈簧，并啟動(dòng)儲(chǔ)能電機(jī)對(duì)合閘彈簧儲(chǔ)能。在儲(chǔ)能過程中，斷路器能夠跳閘，但禁止合閘，只有儲(chǔ)能完成后才能進(jìn)行下一次合閘。

考慮到模擬斷路器儲(chǔ)能過程中不能合閘的情況，本文設(shè)計(jì)了延時(shí)回路，即用斷電延時(shí)繼電器。當(dāng)線圈通電時(shí)，斷電延時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)立刻動(dòng)作，斷電后延時(shí)復(fù)位。當(dāng)觸點(diǎn)CBJ閉合時(shí)，線圈TJ通電，常閉觸點(diǎn)TJ斷開。繼電器MJ動(dòng)作后，常閉觸點(diǎn)MJ斷開，線圈TJ失電，常閉觸點(diǎn)TJ延時(shí)t 秒閉合。其中，參數(shù)t可以根據(jù)試驗(yàn)需求在時(shí)間繼電器上設(shè)置。在這延時(shí)的t s內(nèi)，常閉觸點(diǎn)TJ依然保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，合閘回路無(wú)法導(dǎo)通，因此，吸合線圈CBJ1不能帶電，即模擬斷路器不能合閘，此時(shí)控制回路斷線。當(dāng)t秒過后，常閉觸點(diǎn)TJ閉合，合閘回路恢復(fù)正常狀態(tài)。

2.5 指示燈回路

當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，繼電器MJ的動(dòng)作線圈不帶電，其觸點(diǎn)狀態(tài)如圖1所示，即合閘狀態(tài)指示燈不亮，分閘狀態(tài)指示燈亮；當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，繼電器MJ的動(dòng)作線圈帶電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，合閘狀態(tài)指示燈變亮，分閘狀態(tài)指示燈熄滅。因此，指示燈的亮、滅能夠指示斷路器的分合狀態(tài)。

3 測(cè)試試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室，該模擬斷路器與微機(jī)保護(hù)裝置相配合進(jìn)行了大量整組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該模擬斷路器的性能滿足繼電保護(hù)培訓(xùn)室的相關(guān)技術(shù)要求。

4 結(jié)論

模擬斷路器利用磁保持繼電器來(lái)控制電磁繼電器MJ的觸點(diǎn)狀態(tài)，在斷電恢復(fù)后，磁保持繼電器觸點(diǎn)CBJ依然保持之前的狀態(tài)，使模擬斷路器具備記憶斷電前狀態(tài)的功能。與傳統(tǒng)的利用自保持回路的電磁繼電器相比，磁保持繼電器更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，且具有功耗低、體積小等特點(diǎn)。磁保持繼電器設(shè)計(jì)的模擬斷路器能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]謝輝慶，李學(xué)全，康忠誠(chéng).模擬斷路器設(shè)計(jì)[J].數(shù)字通信，2011（05）.

[2]周林.淺談模擬斷路器在保護(hù)定檢中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（32）.

[3]王國(guó)光.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)二次回路及運(yùn)行維護(hù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4]嚴(yán)新忠.大功率磁保持繼電器起動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J].繼電器，2000（01）.

〔編輯：劉曉芳〕endprint

摘 要：在繼電保護(hù)培訓(xùn)室中，利用模擬斷路器代替高壓斷路器進(jìn)行整組試驗(yàn)，能降低成本且方便調(diào)試。設(shè)計(jì)了一款基于磁保持繼電器的模擬斷路器，能夠模擬實(shí)際斷路器的通斷。該模擬斷路器成本低、體積小、功耗低，多次試驗(yàn)表明，它能夠滿足繼電保護(hù)裝置的調(diào)試需求，提高試驗(yàn)效率。

關(guān)鍵詞：模擬斷路器；磁保持繼電器；合閘回路；延時(shí)回路

中圖分類號(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0156-02

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)繼保人員進(jìn)行培訓(xùn)往往受計(jì)劃停電時(shí)間的制約，并且增加了一定的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，因此，建設(shè)繼電保護(hù)培訓(xùn)室尤為重要。如果在繼電保護(hù)培訓(xùn)室中裝備實(shí)際高壓斷路器，則成本過高、占用空間太大?？紤]到培訓(xùn)的重點(diǎn)在于校驗(yàn)微機(jī)保護(hù)裝置的邏輯以及熟悉二次回路，因此，在整組試驗(yàn)中采用模擬斷路器就能夠達(dá)到此目的。而市場(chǎng)上的模擬斷路器費(fèi)用較高，為進(jìn)一步降低成本，本文設(shè)計(jì)了一種基于磁保持繼電器的模擬斷路器。它的工作原理清晰、制作簡(jiǎn)單，并且能夠記憶斷電前的狀態(tài)，滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的需求。

1 磁保持繼電器的工作原理

磁保持繼電器是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型繼電器，能使電路自動(dòng)接通和切斷。該繼電器保持常開或常閉的狀態(tài)不依賴于線圈持久通電產(chǎn)生的電磁力，而是依靠?jī)?nèi)部的永久磁鐵，即磁保持繼電器在線圈斷電后，永久磁鐵磁力保持繼電器的銜鐵在線圈通電時(shí)的位置。

磁保持繼電器通斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由一定寬度的直流脈沖電壓信號(hào)觸發(fā)完成，線圈不需要持續(xù)通電。磁保持繼電器鐵芯內(nèi)的永久磁鐵產(chǎn)生的磁力不足以吸合銜鐵，當(dāng)吸合線圈通電時(shí)磁力增強(qiáng)，銜鐵吸合。銜鐵吸合后，磁路閉合，吸合線圈失電后，銜鐵依舊保持吸合狀態(tài)。當(dāng)磁保持繼電器的觸點(diǎn)需要置位時(shí)，就給釋放線圈一個(gè)直流脈沖電壓信號(hào)，釋放線圈勵(lì)磁后產(chǎn)生的磁極與永久磁鐵的磁極同向，磁保持繼電器依靠排斥力瞬間完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

2 模擬斷路器的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的模擬斷路器采用雙線圈的磁保持繼電器CBJ以及單線圈的電磁繼電器MJ。通過利用磁保持繼電器CBJ的動(dòng)作特性控制電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈的電流，進(jìn)而控制電磁繼電器MJ觸點(diǎn)的閉合狀態(tài)來(lái)模擬斷路器的狀態(tài)。模擬斷路器的設(shè)計(jì)原理如圖1所示，觸點(diǎn)狀態(tài)為模擬斷路器分閘時(shí)的狀態(tài)。

2.1 合閘回路

合閘回流由分壓電阻R1、分流電阻R2、磁保持繼電器吸合線圈CBJ1、常閉觸點(diǎn)MJ和常閉觸點(diǎn)TJ組成。自復(fù)位按鈕SH為手動(dòng)合閘按鈕，HZ為合閘信號(hào)輸入端。模擬斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，常閉觸點(diǎn)MJ、常閉觸點(diǎn)TJ閉合；當(dāng)合閘按鈕SH按下，或合閘信號(hào)端子HZ接收到一個(gè)具有一定寬度的脈沖電壓信號(hào)時(shí)，吸合線圈CBJ1通電，磁保持繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)變，觸點(diǎn)CBJ閉合并保持。此時(shí)，電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈通電，常閉觸點(diǎn)MJ斷開，常開觸點(diǎn)MJ閉合，模擬斷路器由分閘狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹祥l狀態(tài)。

在合閘過程中，需要注意合閘信號(hào)的保持時(shí)間與繼電器動(dòng)作時(shí)間的配合。合閘信號(hào)給出后，繼電器CBJ和MJ先后動(dòng)作。在合閘動(dòng)作完成前，合閘信號(hào)應(yīng)該一直保持。當(dāng)繼電器MJ動(dòng)作后，其常閉觸點(diǎn)會(huì)斷開合閘回路，以此保證合閘回路不會(huì)一直通電而導(dǎo)致線圈燒毀。綜合考慮，將合閘信號(hào)脈沖寬度設(shè)為90 ms。

2.2 分閘回路

分閘回路由分壓電阻R3、分流電阻R4、磁保持繼電器釋放線圈CBJ2常開觸點(diǎn)MJ組成。自復(fù)位按鈕ST為手動(dòng)分閘按鈕，F(xiàn)Z為分閘信號(hào)輸入端。模擬斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，常開觸點(diǎn)MJ閉合。同理，當(dāng)跳閘按鈕ST按下，或跳閘信號(hào)端子TZ接收到一個(gè)具有一定寬度的脈沖電壓信號(hào)時(shí)，釋放線圈CBJ1通電，磁保持繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)變，觸點(diǎn)CBJ斷開并保持。此時(shí)，電磁繼電器MJ動(dòng)作線圈失電，繼電器的各個(gè)觸點(diǎn)恢復(fù)為圖中狀態(tài)，即模擬斷路器由合閘狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉珠l狀態(tài)。分閘信號(hào)的保持時(shí)間與繼電器動(dòng)作時(shí)間也需要配合。同理，將分閘信號(hào)脈沖寬度設(shè)為90 ms。

2.3 分壓電阻和分流電阻

本設(shè)計(jì)采用的雙線圈磁保持繼電器的動(dòng)作電壓為48 V，線圈電阻為1.02 kΩ，而現(xiàn)場(chǎng)操作電源直流電壓一般為110 V。因此，本電路設(shè)計(jì)分壓電阻R1、R3分壓，并將線圈CBJ1、CBJ2上的電壓設(shè)為48 V，這樣就能夠保證不因兩端電壓過高而導(dǎo)致線圈燒毀。同時(shí)，磁保持繼電器線圈的分壓電阻很大，通過的電流只有4.7 mA左右，而現(xiàn)場(chǎng)的分、合閘電流大小為1～2 A，因此本文設(shè)計(jì)了電阻大小為100 Ω、功率為200 W的分流電阻R2、R4。分壓電阻和分流電阻的設(shè)計(jì)，既保證了磁保持繼電器的正常工作，又最大程度地模擬了實(shí)際斷路器的分、合閘線圈。

2.4 延時(shí)回路

在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，斷路器常常采用彈簧操作機(jī)構(gòu)。斷路器在合閘的同時(shí)拉伸分閘彈簧，并啟動(dòng)儲(chǔ)能電機(jī)對(duì)合閘彈簧儲(chǔ)能。在儲(chǔ)能過程中，斷路器能夠跳閘，但禁止合閘，只有儲(chǔ)能完成后才能進(jìn)行下一次合閘。

考慮到模擬斷路器儲(chǔ)能過程中不能合閘的情況，本文設(shè)計(jì)了延時(shí)回路，即用斷電延時(shí)繼電器。當(dāng)線圈通電時(shí)，斷電延時(shí)繼電器的常閉觸點(diǎn)立刻動(dòng)作，斷電后延時(shí)復(fù)位。當(dāng)觸點(diǎn)CBJ閉合時(shí)，線圈TJ通電，常閉觸點(diǎn)TJ斷開。繼電器MJ動(dòng)作后，常閉觸點(diǎn)MJ斷開，線圈TJ失電，常閉觸點(diǎn)TJ延時(shí)t 秒閉合。其中，參數(shù)t可以根據(jù)試驗(yàn)需求在時(shí)間繼電器上設(shè)置。在這延時(shí)的t s內(nèi)，常閉觸點(diǎn)TJ依然保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，合閘回路無(wú)法導(dǎo)通，因此，吸合線圈CBJ1不能帶電，即模擬斷路器不能合閘，此時(shí)控制回路斷線。當(dāng)t秒過后，常閉觸點(diǎn)TJ閉合，合閘回路恢復(fù)正常狀態(tài)。

2.5 指示燈回路

當(dāng)斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，繼電器MJ的動(dòng)作線圈不帶電，其觸點(diǎn)狀態(tài)如圖1所示，即合閘狀態(tài)指示燈不亮，分閘狀態(tài)指示燈亮；當(dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，繼電器MJ的動(dòng)作線圈帶電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，合閘狀態(tài)指示燈變亮，分閘狀態(tài)指示燈熄滅。因此，指示燈的亮、滅能夠指示斷路器的分合狀態(tài)。

3 測(cè)試試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室，該模擬斷路器與微機(jī)保護(hù)裝置相配合進(jìn)行了大量整組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，該模擬斷路器的性能滿足繼電保護(hù)培訓(xùn)室的相關(guān)技術(shù)要求。

4 結(jié)論

模擬斷路器利用磁保持繼電器來(lái)控制電磁繼電器MJ的觸點(diǎn)狀態(tài)，在斷電恢復(fù)后，磁保持繼電器觸點(diǎn)CBJ依然保持之前的狀態(tài)，使模擬斷路器具備記憶斷電前狀態(tài)的功能。與傳統(tǒng)的利用自保持回路的電磁繼電器相比，磁保持繼電器更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，且具有功耗低、體積小等特點(diǎn)。磁保持繼電器設(shè)計(jì)的模擬斷路器能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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〔編輯：劉曉芳〕endprint