可充电便携式电流发生器的研制与应用

可充电便携式电流发生器的研制与应用

陈爱国 尹俊峰 李璇 严程熙 李世恩

嵩明供电局杨林供电所 云南省嵩明县 651700

摘要：本文介绍了一种适用于DTU调试的可充电便携式交流发电机，用于电力系统站的二次维护，交流发电机可以代替继电保护装置。采用交直流整流技术，提供0-20A直流输出，实现220V供电、外接电源和充电电池供电两种供电方式，能有效响应DTU的基本调试功能，量程可自由选择，在DTU调试维护过程中可检查遥测功能和错误旁路功能。该机具有轻便、可靠、通用性强等特点，可为相关维修工作提供必要的技术支持。

关键词：可充电便携式；电流发生器；分析；应用

1、研制背景

二次变电站检修可以及时判断设备当前的运行状态，利用通信技术、微电子技术等先进的设备监控设备进行状态监测，根据各种因素确定设备的当前状态。DTU调试中包含的配网自动化是利用现代计算机技术、运动、自动控制、通讯、新型配网设备等先进技术，对配网进行在线、离线远程监控以及监控设备的工作状态和状态的一种手段，供电可靠性，直接影响供电质量。DTU通常安装在常规开关变电站（站）、小型室外开关站、环网柜、小型变电站、柜式变电站等，补充开关柜位置信号、电压、电流、有功功率和无功功率。它收集和计算功率因数、功率等数据，打开和关闭，进行故障识别，并在无故障段断开和恢复电源。在电力系统中，用于监测、控制、调节、测量和保护电力系统的主要设备、元件和装置统称为电力系统的辅助设备。一般来说，保护继电器和相关电路是保护基础设备正常运行的主要措施，测量值及其二次回路构成了电气系统经济运行的重要数据库。因此，电力系统中二次设备的检测就显得尤为重要，用于二次检测和维护的电流发生器一般取决于继电器的保护装置，但由于继电保护工具价格高、体积大，不适合携带和日常使用，只能靠外接220V电源，但是没有220V电源，会给调试带来很多不便。同时，在DTU的日常调试、运行和维护中，往往不需要继电保护工具的所有功能，操作和维护过程消除了对所有系列继电保护设备进行遥测和故障测试的需要。因此，继电保护工具数量有限，操作难度大，给运维过程中的遥测检测和功能故障测试的发展带来诸多不便。市场上的电流发生器是需要大电流进行整流的必备设备，通常适用于频率为50Hz，输入电压为220V或380V的开关，统一的结构使得操作和读取数据非常方便。大电流值的大功率器件断电后无需复位，可连续输出，可用于各种场合。在此基础上，在满足本项目上下文和使用环境的基础上，我们对本项目现有发电机进行了有效升级，以满足二次维护和用电需求^[1]。

图1 可充电便携式电流发生器示意图

2、研制目的

为有效解决上述问题，提高电力系统运行的可靠性和安全性，保障二次电力检修的快速、顺利开展，本项目研制的可充电便携式发电机不仅依靠外接220V电源，而且同时，还可以提高二次变电站维护的效率。其体积小，可替代较大的继电保护工具，无需操作人员手动传输，降低使用继电保护工具的高成本和经济压力。

3、技术开发过程

（1）技术路线的设计。项目组走访研究了某变电站目前的小维修工作，项目组经过调研和资料收集，提出了发电机的技术发展路径和技术指标。此外，针对存在的技术问题，研究了发电机的结构设计、运行方式等设计难点，制定了可能的初步设计方案。然后通过相关领域的基准研究，如各种文献和研究分析报告，对相关发电机技术进行调查。创建设计计划后，在项目团队内进行反思和讨论，然后根据设计方案与加工厂沟通进行试生产。如果开发成功，将开发的产品应用于现场，根据现场应用的效果进行相应的技术改进，完成技术报告。最后，开发成果通过测试后正式使用。设备使用后，我们会审查后续使用的效果，并咨询用户使用设备的利弊，以便用户对设备进行改造和改造，以适应相关使用要求和维护工作。

（2）现有技术的分析研究。经过调查，研究组在第二次测试中调试DTU时发现了以下问题。在日常调试、运行和维护DTU的过程中，发电机目前所依赖的继电保护装置的许多功能都没有使用，仅依靠外部电源220伏特，极大地阻碍了检查工作。目前市场上没有可替代继电保护工具的产品。因此，针对目前继电保护工具价格昂贵且运输费力的情况，有必要开发一种便携式锁定装置。

（3）产品研制过程。以可充电便携式交流发电机为例，研究团队提出了具体的技术方案，研究了产品结构、内部零件、电路连接系统和绘制设计图所用的软件，最终确定了一个全面合理的设计方案.在选材过程中，外壳采用轻便、耐磨的材料，内部零件经过适当的组装和加工。在设计外接220V电源和充电电池电源时，稳压电流调节模块经过反复测试，模拟不同应用的调试条件，满足实际应用的不同环境条件^[2]。

4、预期研制内容

（1）预期研究方案。已开发出可充电的便携式交流发电机，发电机采用交直流整流技术，可提供直流0-20A输出，可实现220V供电、外接电源和充电电池供电两种供电方式。测量范围可自由选择。在DTU纠错维护期间，可以检查遥测功能和错误旁路功能是否正常。发电机为便携式箱式结构，控制面板包括测量和选择电压、调节电压和调节电流的装置，设备供电可靠，可用于现场调试和维护。这些工程设备特别用于电源的二次检测和维护，特别是用于继电保护设备的操作。其性能优势体现在以下几个方面：采用交直流整流技术，是一种连续可靠的电源，适用于各种需要直流输出的场合。做工符合能源部相关行业标准、机械工业部标准、质量保证体系等安全规范，具有良好的安全性能。本装置可实现两种电源模式，适用于各种调试和维护场合，其效果比传统继电保护工具更为明显。本机可靠实用，外观设计精巧简洁，电气操作简单，指令清晰合理，电源电路布局清晰合理，整机重量轻，结构紧凑，使用方便。机器及连接件焊接无毛刺、毛刺、锈蚀，抛光面光滑平整。

（2）预期社会效益。与传统继电保护装置相比，研究的可充电便携式交流发电机便于人员快速、安全地进行相关维护工作，保证设备运行的稳定性和安全性，降低业务成本。为企业带来更高的利润。可充电便携式交流发电机适用于DTU调试和维护过程中需要直流输出的场合，它具有易于携带和多种电源的特点，它可以提供组织所需的技术支持并节省人力和金钱。研制的便携式充电发电机在实际操作中具有积极意义，在应用过程中充分体现时间优势，为企业和社会创造更多价值，提高安全生产水平，保证速度，并且使用安全。该机使用简单，具有很好的推广价值，主要用于调试和维护。预计将扩展到更多行业^[3]。

5、结语

总而言之，由于我国电力系统长期超载，如何保护能源工作者的生命安全，减少安全事故的发生，确保电力系统的安全，已成为能源企业和消费者研究人员日益关注的趋势。供电系统的安全可靠运行离不开继电器的保护装置，但在实际操作中，由于继电器操作的限制和操作的难度，无法在运维过程中有效地进行遥测检测和错误旁路功能测试。同时，由于成本高，能源对企业强加了一定的经济成本，不利于企业的长远发展。本项目提出的可充电便携式交流发电机可用于调试DTU进行二次变电站维护，发电机可替代继电保护装置，能有效满足DTU的基本投切功能，能以低成本有效提高企业经济效益，同时解放和定位不超员的人帮助研究成果具有普遍性、适用性对能源、化工、工业制造等行业具有较强的生存力和推动力。

参考文献

[1]周歧林,刘秦铭,王兴南,等.可充电便携式电流发生器的研制与应用[J].电力系统装备,2020(11):193-194.

[2]国网陕西省电力公司西咸新区供电公司.一种便携式单脉冲大电流信号发生器:CN202021383079.8[P].2021-06-29.

[3]贵州电网有限责任公司电力科学研究院.一种用于冲击接地电阻测量的便携式冲击电流发生器:CN201611252867.1[P].2017-03-22.