新疆送變電有限公司 熊 坤 楊超然 逯兆偉 王學乾 何 洋

繼電器作為極重要的電控器件，是核電站、火電站、水電站及其他變電站電氣控制回路中最核心的部件，它接收外部信號，通過繼電器動作/釋放改變繼電器輸出點的狀態(tài)，從而接通/斷開對應的控制回路，實現(xiàn)控制及工藝上的需求。由于繼電器在使用中受到灰塵、潮氣、腐蝕、氣體的侵入和機械力的作用等影響，會引起裝置零件銹蝕、磨損、緊固件連接松動以及定值和電氣特性的變化等，會影響繼電器工作的可靠性，而在實際運行過程中，繼電器最常見的故障有線圈短路、繼電器觸點粘連、繼電器觸點無法吸合、達到動作電壓值不動作、達到復歸電壓值不復歸等，表現(xiàn)為繼電器拒動或誤動，致使配電負荷無法遠方啟動或停止，造成工藝上的邏輯無法實現(xiàn)，造成電力事故發(fā)生，故應定期對繼電器進行檢驗，及時發(fā)現(xiàn)并消除各種潛在的隱患，確保繼電器正常工作。

目前電站的機組連鎖保護裝置和現(xiàn)場控制回路都用各種類型的繼電器來實現(xiàn)回路的控制和保護，規(guī)格品種不一，數(shù)量也很龐大[1]。而這些繼電器平時不檢查，在年修中也沒有辦法去檢測和判斷它的性能，只有在對裝置保護回路調(diào)試時才簡單的判斷繼電器是否動作，而現(xiàn)場控制回路更是沒有方法去檢測。繼電保護裝置的故障以在線運行時繼電器不動作、時間繼電器動作時間不正確和接觸電阻增大引起回路動作不正常最為多見。如繼電器在現(xiàn)場控制回路中不動作，會導致泵、風機和馬達不能正常啟停，在連鎖保護裝置中一旦發(fā)生故障將直接導致停機或降負荷，所以對生產(chǎn)和安全運行影響最大。如由于一個小的疏忽導致停機，將使用戶單位經(jīng)濟效益遭受巨大損失，而電站用在各個地方的大大小小的繼電器，猶如一顆顆定時炸彈，用的時間越長，發(fā)生故障的概率越大。

1 一種變電站智能繼電器校驗裝置的簡述

我公司當下對基建及檢修工作任務的增多，變電站內(nèi)需校驗的繼電器數(shù)量日趨增加，同時類型樣式各不相同，如功率繼電器、電流繼電器及時間繼電器等，目前常用方式為繼電保護測試儀配合萬用表，采用手動調(diào)節(jié)電壓、電流方式，通過萬用表測試記錄繼電器動作時電壓、電流或電阻計算出功率等數(shù)據(jù)，通過規(guī)范判定出繼電器是否滿足要求[2]。此種方式測試過程全憑測試人員主觀控制，對于部分電子式功率繼電器，由于無法測試到具體電阻，需配置專人串接萬用表測試繼電器動作時的電流，增加了測試時觸電風險，往往需2～3人配合才能完成試驗，且捕捉繼電器動作瞬時電流難度較大，需反復測試確定，導致測試精度低，同時由于常規(guī)繼保儀質(zhì)量較重，來回使用不便導致測試效率不高。

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，研制出一種自動快速校驗繼電器裝置，此裝置應滿足變電站內(nèi)電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器、電子式繼電器、整組繼電器；該儀器內(nèi)部的交直流電壓、電流源采用了最新的電源技術，使儀器在電路設計、器件選型、面板布局、內(nèi)部結(jié)構設計上達到國內(nèi)先進水平。該設備精度高、操作便捷，體積小，質(zhì)量輕便且便于運輸攜帶，可節(jié)約人力及時間成本，為后期各現(xiàn)場設備校驗提供可靠支撐，保證檢驗安全的前提下大大提高質(zhì)量及效率，裝置一旦投入使用，可與電業(yè)局合作用于各檢修現(xiàn)場。

2 一種變電站智能繼電器校驗裝置的技術指標及技術原理

此裝置具有交流電壓、直流電壓、交流電流、直流電流輸出功能。具有交流電壓、直流電壓、交流電流、直流電流反饋采樣。具備自動輸出模擬量功能，將繼電器動作接點接入裝置開關量開入，用以觸發(fā)升壓開關停止，動作時記錄瞬時電流、電壓值及動作時間，自動計算出動作功率。近而實現(xiàn)繼電器的動作功率、動作時間等不同類型繼電器校驗。滿足變電站內(nèi)電流繼電器、電壓繼電器、功率繼電器、時間繼電器、中間繼電器、信號繼電器、電子式繼電器、量度繼電器、重合閘繼電器、差動繼電器、整組繼電器。

交流電壓輸出：0～250V 連續(xù)可調(diào)，最大3A 電流；直流電壓輸出：0～260V 連續(xù)可調(diào)，最大3A 電流；直流電流輸出：0～5A 時開路電壓最大15V；動作電流時間：精確到1ms，AC 最大量程（100A）；動作判斷時間：量程0～10s，精確到0.1ms；直流電阻測量：0～10KΩ，精度1mΩ；電壓電流精度：0.5級。裝置自帶打印功能，打印試驗日期、試驗參數(shù)、試驗結(jié)果。裝置自帶測試分析功能，可判斷每路測試結(jié)果并出具分析報告。裝置可設置測試要求數(shù)據(jù)，測試過程完全根據(jù)設置標準執(zhí)行。完善的過壓、過流保護，任意設定輸出電壓、電流上限和掃描時間。

繼電器校驗裝置從原理上分為軟件管理、核心控制、模擬量輸出、模擬量采集、數(shù)字量采集五大部分：軟件管理負責各類繼電器界面操控、任務管理、歷史數(shù)據(jù)庫、測試判斷標準庫、自動報告生成等；核心控制：該裝置采用西門子PLC 控制器。主要負責控制信號的切換、信號采集、模擬量采集和模擬量輸出。

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。西門子公司生產(chǎn)的S 系列PLC 平均無故障時間高達30萬小時。從PLC 的機外電路來說，使用PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。

模擬量輸出：輸出0～250V 交流電壓信號、輸出0～260V 直流電壓信號、輸出0～5A 交流電壓信號、輸出0～5A 直流電壓信號；模擬量采集：采集0～250V 交流電壓信號、采集0～260V 直流電壓信號、采集0～5A 交流電壓信號、采集0～5A 直流電壓信號、順時電流采集0～100A；數(shù)字量采集：一組常開采集、一組常閉采集來進行動作時間的采集判斷。

繼電器校驗裝置器件組成：AC0-250V調(diào)壓器、電流變壓器AC0-5A、低紋波直流整流濾波模塊DC0-260V、RS485程控直流電流模塊DC0-5A、高精度快響應AC/DC 100A 互感器、兩路開關量采集模塊、主模塊切換電路、MCGS7060Hn 7寸觸摸屏一塊、SIMATIC S7-224XPCN、聲光指示器一個、主回路保險兩只。

3 變電站內(nèi)相關繼電器標準與規(guī)范及繼電器校驗裝置的社會效益

關于繼電器動作值的規(guī)范：電壓型繼電器的動作電壓為50～70%額定電壓值；電流繼電器的動作電流為不大于80%額定電流值；關于繼電器保持值的規(guī)范：具有電壓保持繞組的繼電器，保持電壓不大于70%額定保持值。具有電流保持繞組的繼電器，保持電流不大于80%額定保持值；關于繼電器返回值的規(guī)范：繼電器的返回值不小于5%的額定值或根據(jù)特殊需要由企業(yè)產(chǎn)品標準規(guī)定；關于繼電器動作時間的規(guī)范：工作繞組的輸入勵磁量為額定值時，繼電器的動作時間由企業(yè)產(chǎn)品標準規(guī)定，一般應為不大于15ms[3]。時間繼電器的動作值為30～70%額定電壓，返回值不小于3%額定電壓，保持電流不大于80%額定電流。

繼電器接點動作時的相關數(shù)據(jù)采集記錄并計算得出相關試驗數(shù)據(jù)[4]。繼電器從工作電壓到動作時整段時間的精確測量記錄。動作時反饋的接點可實現(xiàn)精確控制設備相關模擬量輸出。新裝置的成功研制可以有效降低現(xiàn)場安全風險，避免了人員測試操作過程中觸電風險。大大提高測試精度和效率，實現(xiàn)繼電器快速精準校驗。裝置與傳統(tǒng)方式相比，大大減少人員投入，單人即可完成此項測試工作。該校驗裝置還具備較強的檢錯能力，使產(chǎn)品檢驗得到大幅提高，特別是失效繼電器這樣的致命性缺陷得到有效的控制，其間接經(jīng)濟效益使無法估量的。