多功能保护出口状态检测仪的研制与应用骆树权

多功能保护出口状态检测仪的研制与应用骆树权

骆树权叶礼清

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523120）

摘要：本文简述了多功能保护出口状态检测仪的主要功能及关键性能，利用同步检测多路出口回路动作方式、二次共地单端检测优化接线方式、程序运算自动输出跳闸矩阵等手段，减少保护出口状态检测工作耗时，缩短设备停电时间，提升保护正确动作率，确保电网安全稳定运行，具有良好的安全和经济效益。

关键词：跳闸矩阵；状态检测；保护出口

0引言

随着电力系统不断发展，电网架构日益复杂，继电保护装置的出口配置复杂多变，特别是主变、母差、安稳、备自投等同时具有多路出口回路的保护装置不断增加，其出口动作的正确性直接影响到整个电网系统的可靠稳定运行，任何一个出口回路的不正确动作将直接威胁到电网安全。目前在整个系统行业里，没有一个专用检测仪器能对保护装置所有出口回路的动作情况进行全面的自动同步检测，且对于保护定值中的各逻辑出口控制字或跳闸矩阵没有专用程序进行校验比对。特别是在继电保护装置跳闸矩阵的正确性校验工作上，由于出口回路较多且动作情况复杂（如主变保护），试验人员必须校验每个逻辑的所有动作出口，逐一测量出口电位，然后根据各个出口电位的特征值组合计算出对应的跳闸矩阵值。可见，这种传统的检测手段工作量大，准确率不高，不利于保护装置的正常运行。

本文介绍一种多功能保护出口状态检测仪，将保护装置的所有出口回路同时接入该装置，采用单端共地接入方式简化现场接线，同时兼顾无源空接点和有源接点，利用检测仪的测试功能，在同一时间内快速准确地检测每个出口回路的动作情况，通过直观显示指示灯、动作时间和自动生成保护逻辑控制字、跳闸矩阵表等结果迅速判断保护动作的正确性，从而快速准确全面地检测保护动作情况。

1主体功能

多功能保护出口状态检测仪，如图1所示，采用PLC作为控制器，对多路采集模块所接收的信号按预设程序执行逻辑运算分析，将结果通过人机对话触摸屏直接输出，测试人员只需将待测回路正确接入采集模块相应端口，通过触发运行，检测仪能快速准确地输出每个出口回路的动作结果、动作时间和自动生成保护逻辑控制字、跳闸矩阵表等结果。

控制器PLC开始运行后，可以将它的工作过程分为三个阶段：输入采样期、用户程序执行期和输出刷新期三个阶段。执行完一次这三个阶段为PLC的一个扫描周期。在整个的调试运行期间，PLC就是周而复始的完成若干个扫描周期，并穿插执行显示程序。三个阶段如下：

（1）输入采样期：在这个阶段，PLC扫描读入所有的数据和输入的状态（包括跳闸输出端口量、时间故障触发量、停止计时控制量等），然后将这些数据和状态送至输入/输出映象区中。这之后，进入到后面的扫描阶段。在后2个阶段中，输入/输出映象区中的存储内容不会做任何改变。但是，有一点值得注意的:如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行期：控制器PLC将在程序中从上至下，逐条阅读PLC程序(梯形图开入量程序、顺序控制程序及显示程序)。PLC阅读扫描PLC程序时候，总是先按照扫描语句左边的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑状态，或者刷新在I/O映象区中对应的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

（3）输出刷新期：控制器PLC程序被扫描结束后，PLC就进入输出刷新阶段。这时候，PLC将调出I/O映象区中的用户状态和数据，并刷新所有的输出状态，然后去驱动对应的外部设备，实现PLC的控制作用。

控制器PLC程序对每一路通道状态量进行实时检测，将所得的通道状态进行数字化处理，采用十六进制方式进行编译，同时根据用户预先设定的测试参数对通道状态数据进行整合处理，转化为直观显示的各种数据信息，包括动作结果、动作时间、跳闸矩阵等。为了实现动作结果、动作时间、跳闸矩阵等试验量测试，采取以下技术方法：

(1)对有源接点回路，采用单端引入法，利用二次共地端，通过检测接点动作端对地电平的变化，实现对保护出口结果的判别。该方法能大大减少试验接线数量，简化试验流程，尤其适合对已投运的主变、母差、安稳、备自投等同时具有多路出口回路的保护装置进行检测。检测仪配置独立开入量模块多达32路，每个模块包含1个开入量输入和电平输入，输入范围+250V到-250V。电平输入方式下，当电压高于40V时模块输出有效；开入量输入方式32路开入量内部电源全部相互隔离。

(2)通过人机操作界面可对每一通道进行单独配置或组合关联，使其与被测保护出口回路的实际配线相匹配，由检测仪自动计算生成并显示相应逻辑出口控制字或跳闸矩阵结果，无需人工计算。跳闸出口的输出电平模拟量经过工控机的输入量接口模块后，转换出PLC采样所需的电气量信号，PLC控制程序根据所采样得到的电气量进行光电耦合转换成“1”或“0”数字量，程序根据十六进制算法进行数据组合计算得出跳闸矩阵结果。PLC程序采用循环扫描方式的梯形图编写，工控机在每一运算周期内均进行测试仪端口的一次扫描，每当其中一个端口电平发生变化，其相应的检测模块更新程序的数值置位。这样，测试仪实现了在一个设定的检查时间段内检测保护装置动作出口的电平变化，进行在内部计算中数值结果组合，形成保护装置的跳闸矩阵的显示结果，校验保护装置的定值配置。

3应用效果

采用多功能保护出口状态检测仪进行各类装置的保护出口回路状态检测时，测试时间比传统检测手段耗时缩短达50%，测试准确率达100%，大幅提高工作效率，大大缩短设备停电时间，有效提升保护正确动作率，确保电网安全稳定运行。

检测仪的32路通道均可测量有源或无源接点出口回路，兼容性强。一次性能同步检测多达32路出口回路的动作情况及出口时间，每一保护动作逻辑只需试验一次即可完成整套保护所有出口回路的检测，大大减少了重复模拟保护动作的次数，有效降低保护误动风险，缩短了保护定检维护的时间。

检测仪接线安全快捷、简单易行。针对有源回路特点采用单端引入接线方式，使得接线数量减少一半，大大简化现场试验接线，多路通道的同步接入方式使得接线一步到位，免去了试验过程中的频繁换线操作，大大降低了试验过程中的误动风险。

检测仪能对32路通道进行独立检测，快速准确地输出每个出口回路的动作结果、动作时间和自动生成保护逻辑控制字、跳闸矩阵表等结果，无需人工逐一测试和计算校对，可靠保证测试结果的准确性，大大提高试验工作效率。

4结束语

本文对多功能保护出口状态检测仪的主要功能进行了介绍，描述了关键性能及应用成效，通过试验表明，多功能保护出口状态检测仪适应性强，应用范围广，能满足不同保护装置的现场各种配线情况，兼容各类保护装置所有出口回路的检测，同时能与各类继保测试仪配合使用，无需专门配置，可应用于所有保护装置的跳闸出口测试，可推广至各类专业现场作业中使用。

参考文献

[1]南京南瑞继保电气有限公司.保护装置说明书[M].

作者简介

骆树权（1982-），男，本科，高级工程师，研究方向为电力系统自动化。

叶礼清（1984-），男，硕士，工程师，研究方向为电力电子与电力传动。