主变出口矩阵测量系统开发与应用

梁景棠

(广东电网有限责任公司惠州供电局,广东 惠州 516001)

主变出口矩阵测量系统开发与应用

梁景棠

(广东电网有限责任公司惠州供电局,广东 惠州 516001)

主变出口矩阵测量系统开发与应用，是通过研究传统的测量方法，开发以单片机为硬件载体，以C语言编程的微机测量系统。以出口压板电位变化为触发条件，配合单片机记录动作时间，同时通过液晶面板显示各出口动作情况，配合保护试验仪，试验仪输出故障时同时输出开出接点给系统，系统开始计时，压板电位变化时记录下压板动作时间。通过合理的软硬件设计，系统具有准确、全面、操作简单、结果直观可视及安全等特点。方便继保人员在对主变、母差、备自投等多出口保护装置及安自装置定检时测量出口的动作情况。

出口矩阵；多出口保护；动作时间；微机测量

1 项目研究背景及意义

跳闸出口矩阵校验是主变保护定检作业中重要环节，它是保证出口回路配置正确、系统故障时不误跳运行开关、保障正常供电、电力系统安全运行的主要措施之一。然而主变出口繁多、出口时限配合复杂，加之停电时间短、保护定检项目多，常令继保人员在实际定检中不能全面、有效地校验出口矩阵的正确性。

图1显示的是主变定检中应根据定值单出口矩阵所需测量的部分压板。目前大部分的主变定检中，继保人员主要使用传统的万用表测量法来完成对出口压板动作情况的测量工作，但这种方法的测量结果不够直观，仅能实现检测单个出口压板是否动作的情况，不能测量具体动作时间，同时也很难区分各个出口动作的先后顺序。也有通过引动作接点给继保仪的方式来测量保护出口，但继保仪提供的开入接点数量有限，且这种方法接线多而复杂，具有一定的危险性。

因此，研究传统的测量方法，并通过微机等更先进的技术手段升级测量方法，才是解决当前出口矩阵测量局限的唯一出路。

2 技术要点及实施

图2所示为一个简单的跳闸回路示意图，当保护动作时出口接点闭合，回路导通，保护压板的电位发生变化，只要通过测量各个压板电位变化时间即可得出出口动作正确与否。如图，实际即为测量到图中A、B点电压变位。由于直流系统是经平衡桥接地，出口接点闭合时，A、B点电压约为直流系统电压的一半。

图1

图2

出口矩阵测量系统开发与应用，是通过研究传统的测量方法，开发以单片机为硬件载体，以C语言编程的微机测量系统。以出口压板电位变化(图1 A、B点电压差)即为触发条件，配合单片机记录动作时间，同时通过液晶面板显示各出口动作情况，配合保护试验仪，试验仪输出故障时同时输出开出接点给系统，系统开始计时，压板电位变化时记录下压板动作时间。通过合理的软硬件设计，系统具有准确、全面、操作简单、结果直观可视及安全等特点。

考虑电网实际，在设计中就考虑到：

(1)由于测量系统需接入保护压板，与直流系统相连，为保证设备安全，该系统使用高电阻测量电位变化，避免出现直流接地的情况，安全可靠；

(2)由于一套保护动作可能涉及到多个相关出口，因此该系统因可以一次测量多个出口，方便对比；

(3)部分出口时限短，该系统单片机能正确直观地记录时间并显示，方便观察，且能保证足够的精度。

软硬件设计

(1)检测输入回路

测量系统设计首先要考虑的就是设备的安全问题，因为要接入其控制回路中直接测量直流电压，必须保证不能出现控制回路导通而误跳运行开关以及直流接地的情况，因此检测输入回路的设计原理如图3。

图3

系统设计多个测量口，公共端接地。

检测输入回路中串接了大电阻，防止出现直流接地的情况，输入端只接于压板正电端，通过光耦将检测到的变化量输入至测量仪器，有效地隔离了控制回路和仪器之间的电联系，保证控制回路不受影响，避免造成运行开关误跳。

考虑到直流系统平衡桥中的大电阻，即整个回路中的电阻为22+100=122kΩ。测量回路中的电流仅为毫安级，远远达不到动作电流值。22kΩ也大于直流系统接地告警值(7kΩ)，在使用过程中也不会引起直流接地告警。此外，因测量回路使用了光耦，即相当于加入了一个只能单向导通的二极管，如果在测量时将其中一个测量端子误接入压板负电端，电流也无法流通，有效避免了误跳运行开关的风险。

(2)电源模块

开发初期曾考虑用电池作为电源，这样仪器使用受外部约束小，可以随时携带使用，但是最后发现电池无法满足单片机所需电压，且仪器的使用均为继保室内，使用环境稳定，因此决定用市电220V作为电源，设计如图4所示。

图4

电源模块能为设备提供5V的稳定电压。

(3)计时模块

我们使用12.00MHz的外部晶振作为计时。

(4)显示模块

显示采用了阵列扫描式液晶显示屏，满足同时显示多路数据的需求。

(5)主芯片整体设计

设计如图6所示。

系统使用外部触发启动计时形式，当继保测试仪输出故障测试分量的同时，通过接线给一个开入脉冲至装置触发计时，当有压板电位发生变化时，计时结果会自动记录在装置内。系统默认计时时间超过120s后自动停止。

图5

软件主要以C语言编程为主，主要分三部分，分别是主程序、延时函数及液晶显示程序。主程序通过循环扫描各输入口来确定是否有外部电压变化，以此来测量保护是否有跳闸出口动作。

主程序流程图如图7所示。

图6

图7

4 结语

主变出口矩阵测量系统研究与应用，是通过研究传统的测量方法及探讨以单片机为核心的微机测量系统。通过合理设计，系统具有准确、全面、操作简单、结果直观可视及安全等特点。该系统开发成功后，将提高继保人员定检时对出口设置校验的准确性，防止因保护设备定值整定错误或压板设置错误而导致的误动或拒动的情况出现，极大地提高了电力系统安全性。

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Development and Application of the Measuring System of the Main Transformer Exit Matrix

LIANGJing-tang

(Huizhou Power Supply Bureau of Guangdong Grid Company,Huizhou 516001,China)

The development and application of the measuring system of the main transformer exit matrix is a tranditional measuring method,developing one chip computer as a hardware carrier and Clanguage programming microcomputer measuring system.Take potential change of the exit clamp as trigger condition,matching the one chip computer recording actuatin time,meanwhile the exit actuation is showed by the ciquid board,to match protection test instrument.When the test instrument output fault happens,the output point is connected to the system and the system starts timing.When the clamp potential changes,record the down pressure board actuation time.By proper software and hardware design,the system has features of correct,overall,easy operation,direct result and safety and so on.It is convient for the operators to check actuation conditions of the main transformer and other protection devies.

exit matrix;multiple-exit protection;actuation time; miro-computer measurement

1004-289X(2015)02-0086-04

TM76

B

2014-09-24