譚武光，楊家凱，周春波，李 杰，李家保

（1.云南電網(wǎng)有限責任公司培訓與評價中心，云南 昆明 650000；2.云南電網(wǎng)有限責任公司楚雄供電局，云南 楚雄 675000；3.云南電網(wǎng)有限責任公司曲靖供電局，云南 曲靖 655000；4.云南電網(wǎng)有限責任公司紅河供電局，云南 蒙自 661100）

0 引 言

220 kV及以上電壓等級的高壓交流輸變電和直流輸電系統(tǒng)中，線路和主要設(shè)備的保護都要求配置2～3套主保護及若干后備保護，以提高保護的安全可靠性。運行中，當一套保護故障或運行方式變化需要退出更改保護定值時，需將運行中的保護出口連接片退出，故障處理或定值修改完畢后投入運行。若保護出口回路繼電器接點粘接，投入保護出口連接片可能使運行中的發(fā)電機、變壓器、線路以及高壓直流輸電跳閘或閉鎖，造成極大的功率損失，使電力系統(tǒng)負荷突然減少，造成大面積停電影響人民的生命財產(chǎn)安全，嚴重時還會拖跨電力系統(tǒng)，后果不堪設(shè)想。所以，在投入運行保護出口連接片時，需要測量其兩側(cè)電位，有異極性電位時不能投入。檢查方法一般用萬用表測量，而測量過程中用錯萬用表檔位和插孔導致電力事故的現(xiàn)象常常發(fā)生，即便是采用電壓相位表也發(fā)生過同樣的問題。為此，急需研制一種安全性高、內(nèi)阻大、靈敏高、體積小以及重量輕的測量裝置，用以可靠測量保護出口連接片兩端的異極性電位。

1 目前存在的現(xiàn)狀

目前，變電站的保護傳動過程中用萬用表檢測保護出口信號。保護裝置出口連接片投入前用萬用表（或?qū)Ｓ秒妷罕恚z測保護出口連接片兩端電位，多次出現(xiàn)以下惡性事故事件。保護檢修做傳動時，誤跳開分段（母聯(lián)）斷路器，中斷運行中一段母線上的負荷供電；誤跳各側(cè)分段或內(nèi)橋斷路器使全站停電，對應的母線中低壓側(cè)所供負荷中斷。

2 裝置電路原理

兩種不同的裝置電路結(jié)構(gòu)原理如圖1（a）和圖1（b）所示。

圖1 兩種不同的裝置電路結(jié)構(gòu)原理

圖1（a）包括運算放大器OP，運算放大器OP的兩側(cè)電源端4和8連接兩個串聯(lián)的充電鋰電池E1和E2，同相輸入端3連接檢測電阻R1和R2，反相輸入端2與輸出端1連接，輸出端1還通過限流電阻R4與兩個并聯(lián)的發(fā)光二極管LED1（紅色）和LED2（藍色）的一端連接，兩個并聯(lián)的發(fā)光二極管LED1和LED2另一端連接充電鋰電池E2正極和充電鋰電池E1負極，然后通過檢測電阻R3連接手持金屬接觸片S（與人體接觸點）。限流電阻R4為LED1和LED2的限流電阻。運算放大器OP的輸入端還設(shè)有輸入端過壓保護裝置。過壓保護裝置為二極管D1和D2，二極管D1用于OP輸出端過電壓保護，當OP的1腳電壓大于4.2 V時導通，保護了OP。二極管D2用于OP輸入端過電壓保護，當OP的1腳電壓大于-4.2 V時導通，保護了OP。輸入端正極3與兩個并聯(lián)的發(fā)光二極管LED1和LED2的另一端之間還設(shè)有一個檢測電阻R5。電阻R1、R2、R3以及R5組成了直流電壓檢測電路，阻值均為2.7 MΩ。探針P與手持接觸片之間的電壓大于7.6 V時，LED1（紅色）發(fā)光，電壓大于15 V時，LED1燈很亮。探針P與手持接觸片之間的電壓小-10 V時，LED2（藍色）發(fā)光，電壓低于-20 V時，LED2燈很亮。為了安全，將輸入回路的電阻10 MΩ拆分成4個2.7 MΩ電阻，電阻R1、R2以及R3（兩個2.7 MΩ電阻串聯(lián)）其中一支短路時，也不會使使用人員發(fā)生觸電的危險。在下次檢測試驗時，若P端和S端間直流電阻小于10 MΩ，則禁止使用。此外，輸入電壓高于LED1電壓（正向電壓降）時，發(fā)紅光，表示P端為正電位。輸入電壓低于LED2發(fā)光電壓（正向電壓降）時，發(fā)藍光，表示P端為負電位。當LED1和LED2都發(fā)光時，表示P端接觸的是交流電。

圖1（b）中的電路由4個部分組成，DP為針式檢測探頭，S為手持金屬圓形片。第1部分與第2部分組成了分壓電壓，通過測量RW上的電壓來顯示DP點對S點的電壓。第1部分的作用是防止第2部分上的電壓過高而燒壞微型數(shù)字電壓表V。第2部分的作用是整個測量中不論是從DP流向S還是從S流向DP的電流，都使第2部分輸出端AB兩端始終保持著A端是正、B端是負的電壓方向，以便供第3分部電路測量使用，因為第3部分只能測量輸入電壓Vin。第3部分是單片機微型數(shù)字電壓表，測量電壓范圍為0～500 V，分辨率為1 V，工作電壓為3.7 V的充電鋰電池。第4部分為測量電流極性指示電路。電路以NPN型小功率管為核心，測量的是正電壓，即DP為正電位。S與人體接觸時，測量電流由R1→R2→D3→RW→D2→三極管T的b極→三極管T的e極→S。這個微小的電流經(jīng)三極管T放大了150倍，LED1發(fā)出紅光，表示DP端檢測到的電位是正電位。指示保連接片不能投入，即DP為負電位，S與人體接觸時，測量電流由S→LED2→D4→D2→R2→R1，LED2電流大于2 μA時，LED2發(fā)出綠光，表示DP端檢測到的電位是負電位。同時，LED2發(fā)綠光，表示斷路器跳閘線圈與直流系統(tǒng)的負共連接回路是接通（完好）的。正常時跳閘線圈端的電位為-115 V，流過LED2的電流大于10 μA，指示非常明顯。

第1部分電路中，采用了R1和R2兩支5.1 MΩ的電阻串聯(lián)，提高了電路工作的可靠性。第2部分電路中，采用了4支1N60P二極管構(gòu)成的整電路，可以減小第3部分電路測量時電壓的誤差。第3部分電路中，K為電源開關(guān)，E2為單片機微型數(shù)字電壓表的工作電源，RW為可調(diào)電位器，可用來校準測量電壓精度。第4部分中，電源E2給三極管T的c、e極間提供正向電流，使三極管能工作在放大b極電流的狀態(tài)下。正常情況下，三極管b極沒有電流，T是截止的，所以沒有必要裝電源開關(guān)的必要。

對比兩種裝置電路的功能，雖然都能滿足測量保護出口連接片兩端異極性電位引要求，但圖1（a）裝置功能單一，無數(shù)字顯示，在生產(chǎn)現(xiàn)場使用不便。

3 結(jié) 論

研制的帶指示燈的數(shù)顯保護出口連接片檢測裝置，可徹底消除使用萬用表測量保護出口連接片兩端異極性電位引起的保護出口連接片投入或檢修電氣設(shè)備后做保護傳動時，誤跳斷路器的電力事故。徹底消除換流站閥冷卻保護檢修后投入運行，可將保護裝置出口連接片的投入操作的安全性提高到100%，將操作時間縮短60%，改善電網(wǎng)的安全運行指標，提高供電可靠性。