继电保护装置跳闸矩阵出口校验方法研究

继电保护装置跳闸矩阵出口校验方法研究

柳伟 洪小龙

安徽省电力有限公司池州供电公司 安徽池州 247000

摘 要：针对继电保护装置跳闸逻辑复杂，保护检验费时耗力容易出错的特点，结合实际工作经验，提出采用单片机作为核心的跳闸矩阵出口测试仪，提高继电保护装置跳闸矩阵出口检验的准确性和工作效率，以期对行业工作者提供一定的技术参考。

关键词：跳闸矩阵；继电保护；出口逻辑

0 引言

电网系统中现有继电保护装置种类繁多，逻辑各不相同。不同厂家的元器件的保护原理及范围可能存在交叉的情形，如主变保护与线路保护防死区设置等。新上继电保护装置和已有年限继电保护装置年检过程中，检验各个保护装置逻辑动作的准确性是二次检修人员工作的重点。

一般主变压器保护的跳闸出口压板众多，接近20个。检修人员每次进行保护校验时，需要面对多达200种的跳闸逻辑，至少需要4人协同工作。面对这种工作量非常大的校验，现阶段仍使用传统的校验方法，费时费力。以下结合继电保护专业现场工作经验，设计了一套主变压器保护跳闸矩阵出口逻辑校验测试仪，以提高主变压器继电保护跳闸出口逻辑校验的准确性和效率。

1 主变压器保护装置校验概述

以220kV变电站主变压器保护装置为例，一般保护分为高压侧、中压侧、低压侧三个部分。而除了差动保护之外，每侧的保护逻辑又包括接地距离、相间阻抗、零序方向、零序过流等多种类型的后备保护。而在这些保护中，每个保护逻辑分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三段，每段又可以分为3个时限。针对每个保护逻辑动作跳的开关不同，若把各个保护作为纵坐标，出口继电器作为横坐标，每个保护与各个出口继电器相交的那个点置为“1”，表示此种保护逻辑动作后启动该出口。这样就得到了跳闸矩阵。如图1所示。

图1 主变保护装置跳闸矩阵示意图

传统的主变保护逻辑校验方法有两种。一种是采用万用表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式毫秒级的瞬时电压脉冲，为110毫秒左右，而平常使用的万用表精度达不到这么高的要求，实际测量时显示结果不直观，特别是当继电保护人员认为显示结果不准确需要重复做实验确认。另外一个方法就是采用日常使用的继电保护测试仪。将实验过程中继电保护装置的开出节点连接到继电保护实验仪的开入节点。但是由于一般继电保护实验仪的开入只有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，可能存在误跳运行设备的风险，因此从设备安全角度出发，一般这种方法很少采用。

对于采用万用表测量的方法，校验主变保护装置时，其跳闸逻辑会超过数十种。平均每种保护逻辑校验需要关联8个压板，那么完整校验完保护跳闸矩阵将会消耗极长的时间，并且需要多人配合实验，对人力物力消耗极大。

2 新型跳闸矩阵出口测试仪原理

为克服传统校验方法产生的弊端，本文提出了一种新型跳闸矩阵出口测试仪。该装置通过把多出口的继电保护装置的动作接点汇集到测试仪上，查看装置显示屏上的结果来确定保护装置跳闸矩阵出口动作的正确性。并且设计有计时模块来实现显示继电保护动作接点动作时间的功能，这样可以在校验跳闸矩阵出口逻辑正确性的同时更加形象直观地检测结果的监视，大大简化操作过程并减少校验工作量，提高继电保护跳闸矩阵出口逻辑校验的工作效率。

在实际的继电保护出口逻辑校验过程中，一次故障模拟可以同时测试10个出口压板的动作情况，并记录每一个跳闸出口的精确动作时间，从而直观地判断主变压器保护跳闸矩阵时序和跳闸逻辑的正确性。该测试装置不仅准确度高，灵敏度高，人机交互界面友好，实验接线和操作也简便易行，还具备声光报警和接地断线报警功能。通过实际测试发现，该装置具有很好的通用性，适用于不同厂家和型号的保护装置校验，大大提高了电力系统继电保护装置出口逻辑校验的准确性和工作效率。

图2 声光报警模块原理示意图

在图2中，DC是交流电源，SA是状态开关，作用是开断验电报警回路，HA是蜂鸣器，当电平检测有毫秒级的直流电脉冲大于30V时，报警回路接通，蜂鸣器发出响声。LED1是红色指示灯，当电平检测到毫秒级的直流电脉冲大于30V时，报警回路接通，LED1红灯亮，VT1为NPN型硅晶体三极管，电流放大系数大于100，VT2为U850型达灵顿管，放大倍数较高。RW是RTX-1/8W型碳膜电阻器，VT1的基极分压电阻的阻值可根据管子电流适当调整，使当其直流电脉冲小于30V时，正常处于截止状态。R1是声光报警回路的限流电阻，将电流限制在15-20毫安额定值内，阻值大约为18Ω。值得注意的是，当VT2电流放大系数较小时，该电阻可以省去。

3 结论

采用该新型继电保护跳闸矩阵出口测试仪后，可以直观便捷地测试主变压器保护跳闸矩阵的逻辑和时序的正确性，并且能够得到很高精度的继电保护动作出口返回时间。经过实际测试，新型装置校验时间比传统万用表测试方法缩短了40%，测试结果准确率提高了60%。原来需要多人配合的校验工作现在一个人就可以独立完成，测试仪的液晶显示功能帮助校验人员更好地进行判断，并给出了保护动作时间，这也是对继电保护出口逻辑的一个补充检验。该装置也可使用于如母差保护、线路保护启动失灵等继电保护装置功能的校验，证明该新型装置提高了继电保护检验的可靠性，降低了检修成本，具有较好的安全和经济效益。

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