研制保护跳闸出口测试仪

林汝东 广东电网有限责任公司湛江供电局 510000

【文章摘要】

继电保护装置是保护电力系统及其元件使之免遭损害的保护装置，在电网运行中起到至关重要的作用。而其保护跳闸出口的正确性直接关系到电网安全、可靠、稳定运行。因此，校验保护跳闸出口的正确性是继电保护维护工作中的非常重要一步。本文主要是针对传统校验方法工作量大、工作效率低，提出研制一台能代替传统方法的仪器，以减少工作量、提高工作效率。

【关键词】

跳闸出口；测试仪；效率；校验

1 现状分析

继电保护装置是当电力系统中的电力元件（如变压器、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号， 或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令在可能实现的最短时间和最小区域内， 自动将故障设备从系统中切除，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。而对继电保护装置来说，保护跳闸出口正确与否，决定着继电保护装置是否真正起到对电力系统保护的作用。

随着科学技术发展，变电站自动化系统日益成熟，继电保护装置的不断改善、不断优化，使得继电保护装置愈加可靠，同时，继电保护装置的功能也愈加强大。继电保护装置功能的提高，使得电网运行方式能够更加灵活。如传统的备自投装置只能固定一种切换方式，而现在普及的标准化备自投装置可根据接入线路的数量不同，切换方式可以达到几十种；又如主变保护，其保护多，有主保护、后备保护、辅助保护、非电量保护等。由于运行方式的多样化，保护种类多，使得保护跳闸出口方式也多样化，保护跳闸出口也随之增加，因此，保护跳闸出口的校验工作也越来越繁重，在继电保护维护工作中占了很大一份比重。

2 研制意义

传统的校验方法是使用保护跳闸测试仪加量，使继电保护装置动作，然后使用万用表测量每一个保护跳闸出口的电位，正常情况下，跳闸出口有电位只有几十毫秒到几百毫秒之间，只够测量一个跳闸出口，因此，要测量完每一个跳闸出口，就要不断地重复这个过程( 如图1）。

这种方法在跳闸出口数量少时，问题并不突出，然而，随着跳闸出口数量增加，其弊端愈加凸显。由于其测试次数与跳闸出口数量成正比，在跳闸出口数量很多时，其工作量大量增加，工作效率明显降低。如校验一台220kV 主变保护跳闸矩阵时，其一个保护逻辑需要校验的跳闸出口有十几个，有十到二十多种逻辑，这显然要完成一台220kV 主变保护跳闸矩阵校验，需要测量二百到三百多次跳闸出口电位。而每测量一个跳闸出口，至少需要一分钟时间，一台220kV 主变至少有两套保护装置，折算下来，对于工期为两天的主变保护定检工作，跳闸出口校验工作， 占用时间份额和是很大的，这种工作效率明显偏低。且频繁使保护装置动作容易损坏装置，多次重复同样的工作，也容易使工作人员产生疲劳，从而影响对跳闸出口正确性的判断，很有可能留下漏检测的隐患。

因此，研制一种装置，能方便、快速地校验所有保护跳闸出口，以减少工作量， 提高工作效率，在继电保护维护工作中迫切需要。

3 研究设计

根据继电保护装置动作有跳闸出口时，跳闸出口有几十毫秒到几百毫秒时间段的电压脉冲和光耦能在微小电流驱动下启动且有光电隔离的特点，结合继电保护二次回路中自保持回路的设计方法，我们设计出了能一次测试多个跳闸出口，并

表1 探针四电极法测量土壤盐分含量对电导率的影响(1.063kg 土壤,200mL 去离子水，NaCl 盐)039

实验研究

Experimental Research

电子制作

能快速检测跳闸出口电压脉冲且能保持结果的测试回路（如图2）。

上图为单个跳闸出口的测试回路， 可根据需要并联多个同样的回路，从而达到可以同时测试多个跳闸出口目的（如图3）。

整个测试回路主要由继电器J、光耦、电阻R、电源、指示灯、按钮构成。利用继电器J 的一对常开触点串接自身线圈，作为自保持回路，光耦作为自保持回路的触发开关，指示灯串接继电器另一对常开触点由电源为其和继电器分别供电，按钮作为复归开关。

当继电保护装置动作有跳闸出口时， 跳闸出口上的电压脉冲通过光耦与接地电形成回路，产生微小的电流，瞬间启动光耦，使继电器线圈得电，继电器常开触点闭合，指示灯点亮，同时，继电器J 自保持回路导通，继电器保持动作，使常开触点保持闭合，此时，指示灯保持点亮。需要时，可随时通过复归按钮，断开电源使继电器和指示灯失电，继电器复归，常开触点断开，指示灯熄灭。

4 实用验证

根据设计回路原理图，成功制作出了保护跳闸出口测试仪（如图4）。

测试仪设计了10 个测试回路，可以同时测试10 个跳闸出口，使用连接线连接对应的指示灯和跳闸出口，当继电保护装置动作有跳闸出口时，对应的指示灯点亮，并保持。工作人员通过查看指示灯点亮状况，便可以判断跳闸出口是否正确动作。

实例1

2014 年08 月14 日，220kV 椹北站#1 主变保护定检，主变有主一、主二两套保护，工期为3 天，每套保护有16 个跳闸出口，有22 种保护逻辑。按照传统校验方法完成跳闸出口校验，至少要测试704 次跳闸出口，耗时约12 个小时，占据了主变保护定检工期一半时间。使用新研制的保护跳闸出口测试仪后，一种保护逻辑只需要测试2 次便可以测试完16 个跳闸出口， 22 种保护逻辑只需要88 次，每次需要2 分钟，耗时约3 个小时，校验跳闸出口的工作效率提高了75%。

实例2

2014 年09 月26 日，110kV 麻章站110kV 标准备自投保护定检，备自投有一套保护，工期为1 天，保护有10 个跳闸出口，有16 种备投方式。按照传统校验方法，需要测试160 次跳闸出口，耗时约3 个小时，占据了备自投定检工期三分之一时间。使用新研制的保护跳闸出口测试仪后，一种保护逻辑只需要测试1 次便可以测试完10 个跳闸出口，16 种备投方式只需要16 次，每次需要1.5 分钟，耗时24 分钟，校验跳闸出口的工作效率提高了86.7%。

因此，使用测试仪后，不仅工作量减少，工作效率也明显提高了，其成果是显著的。

5 结语

随着科学技术的不断进步，继电保护技术水平也不断提高，变电站自动化系统也愈加完善，继电保护装置功能将越加强大，保护跳闸出口不断增多，工作量不断增加，与现代化企业要求工作高效、高质量完成的矛盾越加尖锐。要解决矛盾，改变传统不科学的工作方法是必须的，保护跳闸出口测试仪就是顺应这个潮流应运而生，其将为化解这个矛盾做出自身应有的贡献。

【参考文献】

[1] 国家电力调度通信中心. 电力系统继电保护题库[J]。北京：中国电力出版社，2008.

[2] 刘学军. 继电保护原理[J]. 北京： 中国电力出版社，2007.

[3] [ 加] 塞德雷Adel S.Sedra [ 加] 史密斯Kenneth C.Smith. 微电子电路[J]. 北京：电子工业出版社，2009.

[4] 邱关源，罗先觉. 电路 第5 版[J]. 北京：高等教育出版社，2006.

图1

图3 040