國網(wǎng)江西電力有限公司撫州供電分公司 運維檢修部 余知敏 柳 濤 徐瑋晨 晏 斌 游宇堃

南京音視軟件有限公司 蔡 越

傳統(tǒng)電動刀閘二次回路裝置穩(wěn)定性能較差，會造成母線停電導(dǎo)致不必要的安全隱患。為此設(shè)計電動刀閘二次回路模塊化裝置?；陔妱拥堕l二次回路模塊化裝置的工作原理，采用芯片為硬件設(shè)備和電能表檢測軟件，實現(xiàn)了智能充放電管理，保障了系統(tǒng)安全可靠的運行。從而完成了電動刀閘二次回路模塊化裝置設(shè)計。實驗結(jié)果表明，電動刀閘二次回路模塊化裝置設(shè)計擁有較高的穩(wěn)定性。

引言：電動刀閘是需要變電站與斷路器相互搭配使用的一種設(shè)備。電動刀閘二次回路元器件較多，任何一個器件出現(xiàn)故障都將導(dǎo)致不能正常分合閘。傳統(tǒng)電動刀閘二次回路裝置性能較差，在檢修時如果刀閘手搖位置出現(xiàn)偏差，會導(dǎo)致母線停電造成不必要的安全隱患。為了避免上述的情況設(shè)計了電動刀閘二次回路模塊化裝置，該裝置的操作方法比較簡單，可以徹底檢查電動刀閘二次回路，做好事故前的安全保障，保證電網(wǎng)的安全運行。

1 電動刀閘二次回路模塊化裝置的工作原理

電動刀閘二次回路模塊化裝置系統(tǒng)主要是由電壓放線車和數(shù)字電能表脈沖無線發(fā)射端組合而成的，而電壓放線車包括交流和電能表。

圖1 工作原理結(jié)構(gòu)圖

圖1是電動刀閘二次回路模塊化裝置的工作原理，在進行測量時需要輸入交流的模擬量，提供相應(yīng)的電流和電壓保證實驗誤差在預(yù)測的范圍內(nèi)即可。電動放線車實現(xiàn)了交流模擬量輸入合并的功能，若檢測的電動刀閘二次回路模塊化裝置出現(xiàn)誤差值，脈沖信號會通過線車傳輸信號。若在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)短路，脈沖信號會通過二次回路模塊化裝置發(fā)送被測數(shù)字電能表的數(shù)據(jù)，從而得出計算的誤差值。當(dāng)系統(tǒng)在離線的狀態(tài)下會測量出二次回路模塊化裝置的綜合誤差值。

2 電動刀閘二次回路模塊化裝置設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

傳統(tǒng)的電壓和電流采用數(shù)字處理器和線性電源的搭配方式，由于器件本身笨重使用起來很不方便，導(dǎo)致系統(tǒng)運行效率低，成本高，容易發(fā)生安全故障的問題。而數(shù)字電能表脈沖無線發(fā)射端主要由電能表和模擬源和人機交互模塊三個部分組成。該設(shè)備采用數(shù)字功率器代替?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)字處理器和線性電源的搭配方式，改善器件笨重的缺點。電動刀閘二次回路模塊化裝置的硬件設(shè)計如下圖2所示。

圖2 電動刀閘二次回路模塊化裝置的硬件設(shè)計

圖2是電動刀閘二次回路模塊化裝置的硬件設(shè)計，電能表、模擬源和人機交互模塊的組成使裝置整體更輕便，更易攜帶。數(shù)字功率器先將交流的信號轉(zhuǎn)換為直流的信號，通過高速轉(zhuǎn)換調(diào)制出所需的信號。信號形成的輸出形成的波形會被濾波器濾除，只留下所需的低頻電壓電流信號。

運行程序主要為以下幾個步驟：第一步，當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)變電站運行出現(xiàn)故障，需要根據(jù)一次回路故障分析故障原因，在二次回路中設(shè)置信號系統(tǒng)恢復(fù)系統(tǒng)運行。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時會發(fā)出信號，警示系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障，即稱為警示信號。第二步，永久故障和瞬間故障信號均在中央顯示屏中，系統(tǒng)會根據(jù)動作性能進行分類，若中央顯示屏重復(fù)之前的動作表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要重新設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。若中央顯示屏不重復(fù)之前的動作表示系統(tǒng)正常運作。第三步，在系統(tǒng)被啟動之后工作人員不要干擾系統(tǒng)正常運作，經(jīng)過一段時間后系統(tǒng)會自行運作。

2.2 軟件設(shè)計

計算電動刀閘二次回路模塊化裝置的誤差值。經(jīng)過調(diào)理分別將電壓和電流信號發(fā)送到數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，計算出測量值結(jié)果會直接發(fā)送到顯示器。電壓功率的計算公式如下所示：

公式（1）中Nif為交流電壓值；if 為電壓值；M為平均功率；為周期。根據(jù)公式（1）計算出有效的電壓功率值。

經(jīng)過編碼后利用電磁波信號發(fā)送到數(shù)字處理器計量二次回路模塊化裝置。在給無限發(fā)射端提供電源時可以采用鋰聚合物電池，避免在測試結(jié)果出現(xiàn)偏差。

3 實驗結(jié)論

為了研究電動刀閘二次回路模塊化裝置設(shè)計與應(yīng)用的合理性，進行了如下實驗。

3.1 實驗步驟

實驗步驟如下所示；第一步，工作人員在觀察原理圖時需要根據(jù)繼電器的時間限制進行調(diào)整；第二步，打開系統(tǒng)的開關(guān)，觀察顯示屏的電壓表數(shù)值，若達到45V以上說明達到要求，表明信號電源處處于正常運作；第三步，按下顯示臺的永久故障按鈕，觀察事故信號的狀態(tài)；第四步，實驗結(jié)束，斷開電源。

3.2 實驗結(jié)果與分析

傳統(tǒng)方法是對上位機控制的斷路器合閘進行控制，并對重復(fù)動作的中央事故信號進行檢測，而提出的電動刀閘二次回路模塊化裝置設(shè)計方法可直接對各類的電器動作進行查看，查看其就地合閘和跳閘是否出現(xiàn)故障，并對中央顯示屏的信號回路進行檢測。針對二次回路模塊化裝置設(shè)計方法穩(wěn)定性較強的說法，進行了實驗驗證。

分別對傳統(tǒng)方法和二次回路模塊化裝置設(shè)計方法的重復(fù)動作的中央事故信號進行檢測，結(jié)果如圖3所示。

圖3 兩種方法中央事故信號檢測結(jié)果

由圖3可知：傳統(tǒng)方法信號呈折線式變化趨勢，而二次回路模塊裝置設(shè)計方法呈曲線式變化趨勢，與實際信號變化趨勢相吻合。

實驗前工作人員需要掌握實驗的操作方法，重復(fù)動作的中央事故信號實驗會根據(jù)繼電器理解的每次動作進行分析。實驗中對比傳統(tǒng)電動刀閘二次回路裝置和電動刀閘二次回路模塊化裝置的穩(wěn)定性實驗結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出：當(dāng)實驗次數(shù)為1時，采用傳統(tǒng)方法穩(wěn)定效果為22%，而二次回路模塊化裝置設(shè)計方法穩(wěn)定效果為78%；當(dāng)實驗次數(shù)為5時，采用傳統(tǒng)方法穩(wěn)定效果為30%，而二次回路模塊化裝置設(shè)計方法穩(wěn)定效果為70%；當(dāng)實驗次數(shù)為10時，采用傳統(tǒng)方法穩(wěn)定效果為20%，而二次回路模塊化裝置設(shè)計方法穩(wěn)定效果為68%。由此可知，電動刀閘二次回路模塊化裝置相比傳統(tǒng)電動刀閘二次回路裝置的穩(wěn)定性更高，中央事故信號一直保持正常運行的狀態(tài)，證明此裝置設(shè)計有用較高的實用性。

圖4 兩種方法穩(wěn)定效果對比分析

4 結(jié)束語

實驗中采用了兩種實驗方法證明電動刀閘二次回路模塊化裝置的有效性，分別為上位機控制的斷路器合閘實驗和重復(fù)動作的中央事故信號實驗。實驗結(jié)果表明電動刀閘二次回路模塊化裝置相比傳統(tǒng)電動刀閘二次回路裝置的穩(wěn)定性更高。此方法具有較高的穩(wěn)定性，可以保障系統(tǒng)正常運行。