继电保护装置跳闸出口校验新方法研究

王莉娜++郇万科

[摘 要]本文主要结合实际工作经验，提出一个采用单片机作为核心的跳闸出口压板测试仪，提高了主变保护装置跳闸出口矩阵检验的准确率和效率，同时此方法还具有极强的广泛性，可应用于其他电力设备的保护装置的检验工作。

[关键词]继电保护装置；跳闸出口；校验新方法；研究

中图分类号：U224.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0080-02

一、传统继电保护装置跳闸出口检验方法

传统的继电保护装置跳闸出口检验方法引用的是保护逻辑出口压板的校验方法，此方法有两种操作形式。其一采用万用表DC档逐一测量跳闸出口压板的电位。由于保护装置跳闸脉冲是豪秒（ms）级的瞬时电压脉冲，为100ms左右，而万用表表计的灵敏度达不到这么高要求，实际测量时显示结果不直观。特别是当继电保护工作人员觉得显示结果不明确的时候，还需要重复操作以确保动作的正确性以及结果的精准度。另一个检测方法就是采用目前常用的继电保护试验仪，将保护装置的开出节点接入到试验仪的开入节点。由于继电保护试验仪的开入只有4对输入端口，而且只能接入无源节点，这涉及到保护屏端子排的拆接线，存在误跳运行的设备风险，因此此种方法较少采用。[1]

目前的实际工作中，一般采用万用表测量的方法。对于两套主变保护装置，其跳闸逻辑将超过数十种，以每种保护逻辑平均关联8个压板计算，完整检验完保护跳闸矩阵将花费不少的时间。考虑到主变压器的定检一般安排4-5人，仅校验保护装置的跳闸矩阵就需要至少2人配合试验，势必占用较大的人力与物力，且检验结构的准度也无法保证。

二、继电保护装置跳闸出口校验新方法的设计原理

为有效解决传统万用表测量法对继电保护装置跳闸出口检验的不足之处，笔者特推出一种专用的保护装置跳闸出口测试仪用以检测。

2.1新测试仪的性能要求

为了使测试仪更具有通用性，能适用于不同变电站内直流控制电源的要求，同时提高试验效果，做到模拟一次故障就校验一个保护逻辑的多个压板，测试仪必须满足以下要求：①脉冲电压检测能力达毫秒级，检测范围50-120V；②检测输入端口8个以上，以满足校验多个压板的要求；③能对保护装置的动作出口时间进行计时；④测试仪接入保护装置的控制电源时不能导致站内直流电源系统接地。

2.2新测试仪的设计步骤

为保证新测试仪能够达到相应的性能需求，其设计方法如下步骤所示：①测试仪核心为STC12C5616AD单片机，其速度是普通的51单片机的12倍，使用24MHz的晶振时，扫描周期为100μs，满足脉冲电压检测精度要求；②考虑到多数变电站内保护装置跳闸出口压板数量一般不超过8个，此检测试仪设计了8通道输入检测端口，可以满足绝大多数保护装置的检验要求；③设计了冒充计时电路，采用12864液晶板显示时间，可以较为清晰的显示8个通道的计时时间[2]；④提高输入有效电压，设置一个20V的门槛电压，从硬件上滤除干扰电压的影响，并保证电路最小输入电阻大于500kΩ，保证极端条件下不会造成变电站内直流电源系统接地。新检测仪的设计模型如下：

2.3新测试仪的工作原理

计时启动输入端接入ONLLY继电保护试验仪的开出端，当ONLLY试验仪开始故障模拟时[3]，其输出的一对开出接点启动测试仪，当某一跳闸脉冲输入端检测到跳闸出口压板有正电压脉冲到来时，计时程序记录下该输入端的脉冲到来时间并在液晶屏上显示；若10s内无脉冲电压输入，则程序停止，按下复归按键后进入下次检测等待。另外，计时启动回路也可由外部短接线启动，方便进行一些故障的手动控制模拟。

继电保护装置跳闸出口校验除了采用全新测试仪以外，系统的硬件电路与软件系统设计必须根据所连接的设备进行相应的调整。具体调整方式，在保证跳闸出口安全性的同时，要提高跳着出口检验的高效性。软件程序的设计，需要考虑到滤除干扰电压，进行反复的抗干扰实验，以保证检验结果的准确性。

三、继电保护装置跳闸出口校验新方法的应用效果

以上采用专用的保护装置跳闸出口测试仪用以跳闸出口安全检测，在电力行业的应用已有成效。如下对某供电局班所管辖部分变电站的主变进行验收和定检使主变跳闸矩阵的校验时间统计，结果如下表1所示。为方便对新测试仪应用效果的查阅，对此地区部分变电站主变保护装置采用跳闸出口测试仪检测后的统计如下表2所示。

从表1和表2对比可知，采用测试仪对主变保护装置的跳闸矩阵进行校验后，校验准确率提高到100%，校验时间最低的有35kV大医院二次变站和35kV西苑二次变站站，对其校验时间也减少了73.9%；校验时间最高的是110kV杏北一次变站，使其校验时间减少了91.9%，说明对于电压等级越高的主变保护装置，或者保护逻辑越多的保护装置，采用本文提出的测试仪方案校验跳闸逻辑出口，可以极大的提高工作效率，节省校验时间。

矩阵测试仪在实践中的应用效果优势显著，主要表现在功能可靠、设计简单、使用方便。采用单片机变成技术使跳闸出口压板的检验准确率大幅提升，电路设计采用了强弱电隔离的抗干扰设计，设计了8个压板接入通道。原来需2个人配合完成的试验工作现在一个人就可以完成，提高了工作效率。同时测试仪具有液晶显示功能，可以直观的显示检验结果并给出保护动作时间，是对保护装置动作时间的一个补充检验。出来主变保护装置的跳闸出口矩阵校验外，对于关联多个出口压板的保护逻辑校验，如进线保护、线路保护启动失灵等，本测试仪具有非常明显的实际使用效果。

三、结论

继电保护装置的主要作用，是当电力系统中的电力元件（如发电机、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以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。继电保护装置在电力行业广泛应用，因此其安全性能是不容忽视的，也绝不能因其跳闸出口的不稳定性而出现任何安全事故。对跳闸出口的校验，本文根据多年经验提出了矩阵测试仪的校验方法，望能对业内有所帮助。

参考文献：

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，1996.

[2]华成英.模拟电子技术基础：第四版[M].北京：高等教育出版社，2014.