三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 謝莎莎

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微機(jī)型備用電源自投裝置調(diào)試方法探討

三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 謝莎莎

【摘要】隨著備用電源自投裝置在電力系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，備自投裝置的測(cè)試技術(shù)也在發(fā)展進(jìn)步。傳統(tǒng)的測(cè)試方法需要依靠多人短接開(kāi)關(guān)量來(lái)測(cè)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(hù)二次控制回路原理，提出了利用雙位置繼電器來(lái)模擬斷路器機(jī)構(gòu)觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路，還原了實(shí)際運(yùn)行方式下備自投裝置的邏輯功能和斷路器的動(dòng)作行為。本文以RCS9651系列備用電源自投裝置為例，采用進(jìn)線備自投的運(yùn)行方式，結(jié)合繼電保護(hù)測(cè)試儀的特點(diǎn)，制定實(shí)驗(yàn)接線方案，并詳細(xì)闡述了如何利用雙位置繼電器來(lái)完成備自投調(diào)試實(shí)驗(yàn)。此方法不僅增加了調(diào)試的安全性，而且也提高了調(diào)試效率。

【關(guān)鍵詞】備用電源；BZT裝置；雙位置繼電器；調(diào)試方法；可靠性

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，變電站自動(dòng)化程度日益提高。用戶對(duì)供電可靠性和持續(xù)性也不斷提高。而備用電源自投裝置（以下簡(jiǎn)稱BZT）的作用就是在工作電源因故障被斷開(kāi)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(guò)判斷斷路器刀閘位置、 電流電壓等信息來(lái)識(shí)別運(yùn)行方式和進(jìn)行動(dòng)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(wǎng)系統(tǒng)中。其包括四種自投方式，如圖1所示。方式1和方式2----對(duì)應(yīng)1#和2#進(jìn)線（或變壓器）互為明備用的兩種方式；方式3和方式4----對(duì)應(yīng)通過(guò)分段（或橋）斷路器實(shí)現(xiàn)II母和I母互為暗備用的兩種動(dòng)作方式［1］。本文選用方式1（明備用動(dòng)作方式）來(lái)進(jìn)行研究。

圖1

1　BZT裝置測(cè)試儀的技術(shù)要求

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)裝置正逐步取代傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，成為電力系統(tǒng)的主流保護(hù)。繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)也由原來(lái)的傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及電氣儀表構(gòu)成的“地?cái)偂笔浇泳€，演變到用模擬式的測(cè)試臺(tái)，通過(guò)精密電壓表、電流表、相位表等儀器來(lái)讀取需要的電氣數(shù)據(jù)，直到發(fā)展成現(xiàn)在的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試裝置［2］。

對(duì)BZT測(cè)試的要求是應(yīng)能夠提供電源失電、備用電源投入切換過(guò)程的電壓電流和斷路器位置變化信號(hào)并按照備自投裝置動(dòng)作過(guò)程輸出的跳合閘信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本次實(shí)驗(yàn)使用的是由武漢豪邁電力公司生產(chǎn)的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)，其特有的“智能”，能更準(zhǔn)確地捕捉電力系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的保護(hù)功能。

2　備自投測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題

BZT裝置可以通過(guò)分析輸入裝置的開(kāi)關(guān)量和電流電壓，跟蹤變電站系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行方式，自動(dòng)判斷是否滿足充電、放電及動(dòng)作條件，發(fā)出跳合閘指令。在整個(gè)動(dòng)作過(guò)程中，可以通過(guò)測(cè)試儀來(lái)模擬電壓電流量，以及斷路器的開(kāi)關(guān)位置。對(duì)于BZT裝置發(fā)出的跳合閘指令，通過(guò)操作機(jī)構(gòu)，傳送給斷路器，斷路器接受到指令信號(hào)，做相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)把它新的位置信號(hào)再傳送回BZT裝置。BZT裝置監(jiān)測(cè)到斷路器狀態(tài)的改變，執(zhí)行下一步動(dòng)作。但是在我們的實(shí)驗(yàn)室，因受實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響，通過(guò)多人使用短接線配合的方法來(lái)開(kāi)入開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)，按一定的時(shí)間順序人為動(dòng)態(tài)地模擬試驗(yàn)，再現(xiàn)動(dòng)作邏輯。此種方法需要人員、時(shí)間、開(kāi)關(guān)量等因素達(dá)到最優(yōu)配合，這種配合不易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，安全系數(shù)不高。為了提高備自投的調(diào)試效率，也考慮到安全因素，我們提出了一種設(shè)計(jì)思路和解決辦法，改進(jìn)了BZT裝置的校驗(yàn)方法。

3　備自投整組調(diào)試實(shí)例

3.1設(shè)計(jì)思路

以前應(yīng)用刀閘的切換來(lái)進(jìn)行測(cè)試，此方法需要人員、時(shí)間、開(kāi)關(guān)量等因素達(dá)到最優(yōu)配合，這種配合不易實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成功率低，給我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)不便［3］。為了提高備自投裝置調(diào)試的成功率和可執(zhí)行性，我們提出了采用雙位置繼電器，利用其動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)多的特點(diǎn)，代替“人”來(lái)開(kāi)入信號(hào)的傳統(tǒng)校驗(yàn)方法。這樣一來(lái)，學(xué)生對(duì)斷路器的控制回路有了一個(gè)清晰的概念，對(duì)整個(gè)備自投的動(dòng)作過(guò)程的認(rèn)識(shí)也有所加深，達(dá)到了良好的學(xué)習(xí)效果。

圖2　雙位置繼電器和測(cè)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(kāi)狀態(tài)依賴永久磁鋼的作用，一旦復(fù)位，即使線圈斷電，繼電器仍能保持原狀態(tài)，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(fù)歸繞組。當(dāng)工作繞組通電后，繼電器動(dòng)作，內(nèi)部的銜鐵由永磁鐵吸合保持，接點(diǎn)閉合，只有對(duì)復(fù)歸繞組施加電壓才可使其復(fù)歸［4］。

本文以方式1為例，在原來(lái)測(cè)試接線的基礎(chǔ)上引入兩個(gè)雙位置繼電器（后面簡(jiǎn)稱SWJ），1SWJ用來(lái)模擬進(jìn)線1的斷路器，2SWJ用來(lái)模擬進(jìn)線2的斷路器。我們把進(jìn)線1的跳閘開(kāi)關(guān)和1SWJ的啟動(dòng)回路相連，進(jìn)線2的合閘開(kāi)關(guān)和2SWJ的啟動(dòng)回路連接。同時(shí)，將1SWJ的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)1SWJ1接入繼電保護(hù)測(cè)試儀的開(kāi)入量端子，用于狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；將另一個(gè)常閉觸點(diǎn)1SWJ2接到BZT裝置中的1TWJ。取2SWJ的輔助常閉觸點(diǎn)接BZT裝置中的2TWJ，常開(kāi)觸點(diǎn)接BZT裝置中的2KKJ。

圖3　1-1#進(jìn)線跳閘出口，2-2#進(jìn)線合閘出口

在實(shí)際工程中，關(guān)于BZT裝置的校驗(yàn)有專門的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書，校驗(yàn)項(xiàng)目不僅包括外觀檢查、絕緣檢查、開(kāi)入及開(kāi)出檢查、零漂檢查還有定值校驗(yàn)、整組實(shí)驗(yàn)這些內(nèi)容。本文主要側(cè)重于整組實(shí)驗(yàn)?zāi)K來(lái)詳細(xì)介紹整個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程。

3.2實(shí)驗(yàn)接線

3.2.1電壓量

本文采用進(jìn)線備自投方式，考慮到BZT裝置要檢測(cè)母線電壓和進(jìn)線電壓，判斷I母和II母是否帶電。同時(shí)，我們使用的測(cè)試儀具有6個(gè)電壓通道，所以用測(cè)試儀三個(gè)電壓通道來(lái)模擬備自投的三相母線電壓，再取Ua和Ub來(lái)模擬備自投線路電壓（如果Ux1有壓控制字不投入時(shí)可以不用接線路電壓），接線如圖4。此時(shí)，在軟件的“試驗(yàn)參數(shù)”頁(yè)中各電壓可設(shè)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(guò)測(cè)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(kāi)的那條支路是否有電流。其接線相對(duì)簡(jiǎn)單，將測(cè)試儀的IA和IB分別接BZT裝置的兩路進(jìn)線，如圖5所示。在軟件的“試驗(yàn)參數(shù)”頁(yè)中各電流可設(shè)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(hào)

備自投引入1DL、2DL、3DL開(kāi)關(guān)位置的接點(diǎn)，用于系統(tǒng)運(yùn)行方式判別、自投準(zhǔn)備、自投判別。引入1DL、2DL、3DL開(kāi)關(guān)的合后位置信號(hào)用于判斷各種情況下的自投閉鎖。

在進(jìn)線備自投時(shí)，需要監(jiān)測(cè)斷路器的位置信息，接受斷路器返回的跳合閘信息，當(dāng)我們采用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試時(shí)，用測(cè)試儀的開(kāi)出接點(diǎn)來(lái)模擬斷路器位置信息，就用雙位置繼電器來(lái)模擬斷路器的狀態(tài)的改變，并把這個(gè)信息傳送回BZT裝置和測(cè)試儀裝置。接線如圖6所示。

3.3整組實(shí)驗(yàn)調(diào)試

根據(jù)系統(tǒng)接線圖1，3DL合上，母線I和母線II并列運(yùn)行 。測(cè)試儀輸出正常運(yùn)行和故障情況的電壓電流；開(kāi)出接點(diǎn)模擬斷路器的位置信號(hào)，用開(kāi)入量來(lái)監(jiān)視斷路器返回位置信號(hào)的方法進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)RCS9651備自投裝置邏輯關(guān)系，采用運(yùn)行方式1，分析進(jìn)線備自投的動(dòng)作過(guò)程。DL3合閘，由1DL提供電源，2DL備用。當(dāng)充電條件持續(xù)滿足15s后，CD=1，如果工作母線無(wú)壓，I1無(wú)流，MB1（自投方式1）=1，經(jīng)延時(shí)，跳開(kāi)進(jìn)線1開(kāi)關(guān)。這個(gè)時(shí)候如果檢測(cè)到1DL開(kāi)關(guān)在跳位，且母線工作電壓均小于無(wú)壓合閘定值，備自投發(fā)合閘脈沖，經(jīng)延時(shí)合上進(jìn)線2的電源開(kāi)關(guān)。因此，我們使用繼保測(cè)試儀的狀態(tài)序列測(cè)試軟件，將BZT的整個(gè)動(dòng)作過(guò)程分為以下四個(gè)狀態(tài)對(duì)其保護(hù)邏輯功能進(jìn)行檢驗(yàn)。調(diào)試前，整定定值控制字中“自投方式1”置“1”，相應(yīng)的軟壓板狀態(tài)置“1”，“備自投總投退軟壓板”狀態(tài)置“1”。

圖6　斷路器位置信號(hào)接線圖

（1）狀態(tài)1：充電狀態(tài)

這是一個(gè)故障前的狀態(tài)，BZT裝置進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，三相母線電壓設(shè)置為正常電壓；進(jìn)線1線路電流為備自投有流值；進(jìn)線2電流為0A；實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)置20s（一般大于備自投的充電時(shí)間）；

開(kāi)出量按照運(yùn)行方式1和實(shí)際接線來(lái)設(shè)置?！伴_(kāi)出1”為分，說(shuō)明沒(méi)有跳位輸入，模擬DL1在合位，正在運(yùn)行（TWJ1=0）；“開(kāi)出2”為合（KKJ1=1）；“開(kāi)出3”為合，說(shuō)明有跳位輸入，模擬DL2在跳位（TWJ2=1）；“開(kāi)出4”為分（KKJ2=0）；“開(kāi)出5”為分，說(shuō)明沒(méi)有跳位輸入，模擬DL3在合位（TWJ3=0）； “開(kāi)出6”為合（KKJ3=1）。

由時(shí)間控制觸發(fā)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。這里需要說(shuō)明的是南瑞公司生產(chǎn)的備自投裝置，根據(jù)邏輯框圖，1KKJ或3KKJ=0時(shí)，備自投就會(huì)放電，所以我們?cè)诮泳€的時(shí)候應(yīng)該考慮到KKJ這對(duì)觸點(diǎn)。在開(kāi)出量的參數(shù)設(shè)置上也做了相應(yīng)的修改。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示備自投保護(hù)裝置面板顯示自投方式1充電標(biāo)志充滿，達(dá)到設(shè)置的時(shí)間以后自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)。

（2）狀態(tài)2：事故狀態(tài)

進(jìn)入事故狀態(tài)，設(shè)置母線電壓均小于無(wú)壓?jiǎn)?dòng)定值為29V，I1=0.19A，I2=0A；BZT裝置檢測(cè)到I母線失壓，進(jìn)線2沒(méi)有電流時(shí)，經(jīng)1S延時(shí)發(fā)跳閘指令，進(jìn)線1的跳閘回路出口接點(diǎn)閉合，使1SWJ線圈帶電勵(lì)磁，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。

開(kāi)出量狀態(tài)的設(shè)置和狀態(tài)1相同，其觸發(fā)條件為開(kāi)入量觸發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示裝置面板上跳閘燈點(diǎn)亮，同時(shí)液晶上顯示“自投跳電源1”動(dòng)作。因1SWJ繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，繼保測(cè)試儀翻轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)，同時(shí)BZT裝置接收到“斷路器”位置翻轉(zhuǎn)信號(hào)。

（3）狀態(tài)3：投備用電源前狀態(tài)

這個(gè)狀態(tài)中母線電壓為29V；進(jìn)線1的電流為0.19A，進(jìn)線2電流為0A。

開(kāi)出量狀態(tài)設(shè)置為“開(kāi)出1”為合（1TWJ=1）；“開(kāi)出2”為分（1KKJ=0）；“開(kāi)出3”為合；“開(kāi)出4”為分；“開(kāi)出5”為分；“開(kāi)出6”為合。BZT裝置檢測(cè)到1DL已經(jīng)在跳位，而且I母，II母均無(wú)壓，MB1=1，備自投給2DL發(fā)合閘指令。這時(shí)進(jìn)線2的合閘回路出口接點(diǎn)閉合，2SWJ導(dǎo)通。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示經(jīng)方式12合閘短延時(shí)，裝置面板上合閘燈點(diǎn)亮，液晶上顯示“自投合電源2-1”動(dòng)作，因2SWJ繼電器動(dòng)作，繼保測(cè)試儀跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)。

（4）狀態(tài)4：恢復(fù)供電狀態(tài)

母線電壓設(shè)置為正常電壓，進(jìn)線1電流為0A，進(jìn)線2電流為2.1A，開(kāi)出量設(shè)置為“開(kāi)入1”為合（1TWJ=1）；“開(kāi)入2”為分（1kkJ=0）；“開(kāi)入3”為合：“開(kāi)入4”為分“開(kāi)入5”為分（2TWJ=0）；“開(kāi)入6”為合（2KKJ=1）。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示BZT裝置報(bào)文顯示“自投合電源2-2”動(dòng)作，用“按鍵觸發(fā)”結(jié)束狀態(tài)4。

4　小結(jié)

上述將雙位置繼電器應(yīng)用到備用電源自投裝置測(cè)試中后，在教學(xué)中取得了很好的效果，不僅降低了繼電保護(hù)調(diào)試實(shí)驗(yàn)的難度，而且提高了學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)的興趣，并培養(yǎng)了他們的問(wèn)題分析能力。

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作者簡(jiǎn)介：

謝莎莎（1983—），女，陜西鳳翔人，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院碩士研究生，實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。