國網黃山供電公司 柯仲來 聶雪松 郭燕霞

0 引言

近年來，隨著電網建設的大規(guī)模展開，每年都要新建變電站來支持當地的經濟發(fā)展。建成的變電站需要驗收合格后才能正式投運，運行一段時間的變電站也需要進行年檢來確認保護裝置是否依然安全可靠。

保護裝置中硬壓板的核對與校驗是一項重要工作內容，然而其校驗過程異常繁瑣，耗時嚴重，影響整個工作周期。本文針對繼電保護工作中的硬壓板校驗這一工作過程進行優(yōu)化，從減少壓板投退次數和單次投退時間來改善整個壓板校驗流程，提高工作效率。

1 傳統(tǒng)壓板驗證流程

現場保護裝置的驗收流程大致為“機械外觀檢查→交流回路校驗→輸入接點檢查→保護邏輯校驗→壓板校驗及傳動試驗”這五個工作項目。

目前，保護人員在校驗壓板正確性的時候，采取的方法主要是單個壓板投（退）同時其他壓板退（投）的傳統(tǒng)方法。即單個硬壓板校驗有正校驗（投入待校驗壓板，退出其他壓板）和反校驗（退出待校驗壓板，投入其他壓板）兩個過程。

假設在工作前，所有壓板均處于退出狀態(tài)，需要驗證的壓板總數量為M，得到驗證每一個壓板的投退次數需求表，如表1所示。

根據上述分析，可以得到壓板投退次數和壓板數量M的關系：S=M2+2M-1

需要校驗硬壓板的數量——M

需要投退硬壓板的總次數——S

表1 壓板投退次數需求表

當需要校驗保護屏所配置的硬壓板的總數量高達30個時，則完成校驗至少需要投退：30×30+2×30-1=959次。

為了明確傳統(tǒng)方式下的壓板投退耗時，保護成員在一個30個硬壓板的保護裝置上進行了現場手動投退壓板試驗，發(fā)現平均投退耗時41.2min。由此，單次投退耗時：

T1=41.2×60÷959≈2.6秒。

經過以上的理論分析和現場試驗，本文設計一種智能校驗裝置，利用開關通斷模擬代替硬壓板的投退，從減少投退次數和加快壓板的投退速度兩個方面改善投退過程，從而有效縮短硬壓板校驗的時間，提高保護裝置硬壓板校驗工作效率。

2 智能校驗輔控裝置方案設計

2.1 智能校驗輔控裝置主體方案

輔控裝置利用開關的通斷來替代硬壓板的投退，而開關可以選擇軟件控制的電子器件。這樣，利用電子電路的靈活控制實現開關通斷的靈活變化。

智能校驗輔控裝置方案主體上采用電力電子器件的控制方案，主要包括電力電子器件選型、控制模式設計、接插件制作和輔助電源方案設計等幾個部分，其核心部分在于以電力電子器件MOS管的驅動硬件電路設計和控制電路軟件設計。

2.2 MOSFET驅動電路

MOS的正常使用需要設計出因地制宜的驅動電路，驅動電路是主電路與控制電路之間的接口。采用了性能良好的驅動電路可以使功率半導體器件工作在較為理想的開關狀態(tài)，縮短開關時間，降低開關損耗。根據此次MOS管應用的場合，既要求強電和弱電分離，也要求驅動短路穩(wěn)定可靠，設計出MOS驅動電路如圖1所示。

圖1 MOS管驅動電路

如上圖所示，左下方第1部分ON/OFF是來自單片機輸出的控制信號，第2部分為單片集成PWM控制芯片。

本方案選擇SG3525A型，性能優(yōu)良，功能齊全，通用性強，能夠將控制信號放大，增強驅動能力，并通過控制第3部分驅動變壓器對驅動信號進一步放大。

MOS管周圍設計驅動信號濾波電路和吸收模塊，即圖2第4部分。濾波電路有運放LM358及其外圍電路組成，主要消除驅動信號中的干擾；電阻R49和二極管D65組成MOS管Q34驅動吸收模塊，抑制開關斷開過程中的電壓浪涌，保證MOS管穩(wěn)定導通與關斷。如箭頭導向所示，控制信號經1、2、3、4模塊實現信號的放大和濾波，最終驅動MOS管。

裝置所配每個MOSFET都配以上驅動電路，可以可靠穩(wěn)定的實現模擬開關通斷。

2.3 輔控裝置控制模式設計

考慮到保護裝置上待校驗壓板的數量大部分在30個以內，輔控裝置總共設計32個控制按鈕，與32個MOSFET開關分別對應，順序編號。

利用MOSFET的通斷模擬代替硬壓板的投退，可同時滿足32個硬壓板的校驗需求。為達到對多個硬壓板快速校驗需求，設計4個功能鍵。當功能鍵按下時，系統(tǒng)處于多控模式或者自定義模式，否則系統(tǒng)處于單控模式。

控制流程圖如下圖所示：

圖2 控制模式流程圖

控制系統(tǒng)在中斷程序中根據功能鍵F1～F4的按鍵輸入分別進入不同的功能模式。根據圖3中的程序邏輯，F1模式用于壓板校驗的正校驗過程，F2模式用于反校驗過程。F3/F4模式為自定義模式，可自由選擇MOS管的通斷。

根據以上分析，采用輔控校驗裝置校驗單個硬壓板只需在F1模式和F2模式下切換就可完成，大大減少壓板的投退次數和耗時。

3 輔控裝置效果測試

利用現場作業(yè)過程，在多個變電站對該裝置進行了實際測試。根據現場測試結果，利用裝置能夠大大簡化硬壓板校驗投退過程，不僅投退速度加快，投退次數也大幅減少。

以配置30個壓板的某主變保護裝置為例，使用智能校驗輔控裝置后，硬壓板校驗耗時從傳統(tǒng)手動試驗的平均31分鐘減少為平均17.7分鐘，減少了57%的耗時，工作效率提升顯著。