一种继保屏柜信号线通断、短路、绝缘状态快速测试技术的研究应用

一种继保屏柜信号线通断、短路、绝缘状态快速测试技术的研究应用

张镐淋，刘俊雨，蓝崧

广西电网有限责任公司柳州供电局  广西柳州545000

摘要：微机继电保护设备是集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品,目前在变配电站得到广泛使用，但实际应用中也发现由于继保设备输入输出信号繁多，涉及线路距离长，线号标识不清混杂，日常例行检查或维护、检修工作时非常不便，存在重大安全隐患。为解决以上问题，笔者结合实际项目，开发研究了一种继保屏柜信号线状态(通断、短路、绝缘)快速测试仪，旨在消除隐患，提高绩效，保障电力运行安全。

关键词：继保屏柜；信号线通；断、短路、绝缘状态；快速测试

1微机继电保护设备运行维护中的主要问题

1.1输入输出信号繁多

输入输出信号节点动辄数十上百，一般均在继保屏柜端子排汇流排接入接出，再无其它检测点，造成检修维护时相关仪器仪表探头很难接入。

1.2端子屏柜风险大

端子汇流排密集、间距小，空间局促，屏柜内部单元众多，电压等级复杂，现场操作时一旦误接、误碰，后果不堪设想。

1.3输入输出信号线缆故障多

除了继保设备通过自检功能实现基本维护外，最易出现问题的就是众多输入输出信号缆线故障，由于线路复杂，节点众多，一旦出现断路、短路、绝缘等问题往往需要带电检修方可查出故障点，不但费时费力，而且存在烧毁继保设备端口的高危风险。

1.4对维护人员要求高

维护人员需要高度密切关注继保设备的运行状态，及时发现并处理任何潜在的故障或问题，以确保系统的稳定运行。维护人员需要进行定期的巡检和维护，包括清理设备、检查连接线路、更新软件等工作，以提高设备的可靠性和性能。维护人员还需要进行紧急维修和故障排除工作，一旦发生故障，需要快速响应并恢复系统的正常运行，以减少对电力系统的影响。维护人员还需要与其他相关部门、供应商和厂家进行沟通和合作，以获取支持和解决复杂问题。维护人员在处理继保设备时需要保持高度的专注和细致的操作，以避免任何可能导致事故的错误或疏忽。维护人员需要具备良好的问题解决能力和决策能力，以应对维护过程中的各种挑战和困难。

2一种继保屏柜信号线通断、短路、绝缘状态快速测试技术主要优点

2.1“易卡接”装置操作简捷

设计研究出一种准确判断信号线的通断、短路、绝缘等状态的电路，同时保证即使误接也不会出现烧毁继保设备端口造成设备停运、越级故障的状况。测试装置能独立运行，连续工作时间长，电磁兼容性好，不干扰在线运行的各种关键设备，现场检查维护直观简单快速，便于人员操作，减少安全风险。可将继保信号可靠引出作为新增端口，便于功能扩展。考虑使用高质量的材料和结构设计，确保“易卡接”装置在长期使用中的稳定性和耐用性。进行充分的测试和验证，确保“易卡接”装置在各种环境下都能正常工作，并满足相关的安全标准和要求。同时考虑“易卡接”装置的安装和拆卸便捷性，确保在需要更换或维修时能够快速进行操作。

2.2判断信号线状态电路的准确率高

设计研究出一种准确判断信号线的通断、短路、绝缘等状态的电路，同时保证即使误接也不会出现烧毁继保设备端口造成设备停运、越级故障的状况。使用高精度的电路元件和传感器，确保对信号线状态的准确检测。可以考虑使用专用的继电器、传感器或芯片来完成这一任务。设计一套可靠的短路保护电路，能够及时检测到短路情况，并迅速切断电路，防止短路电流过大导致设备损坏。引入绝缘检测电路，能够监测信号线与继保设备端口之间的绝缘状况。当绝缘降低或出现故障时，及时报警并采取相应的保护措施，避免发生设备损坏或越级故障。引入过流保护电路，能够检测到过大的信号线电流，并及时切断电路，防止继保设备端口过载或烧毁。采用双重或多重保护措施，例如使用保险丝、熔断器等安全装置，以提供额外的保护。进行充分的测试和验证，确保设计的电路能够可靠地工作，并符合相关的安全标准和要求。

2.3测试装置运行效率高

测试装置能独立运行，连续工作时间长，电磁兼容性好，不干扰在线运行的各种关键设备，现场检查维护直观简单快速，便于人员操作，减少安全风险。优化装置的电源设计，确保装置能够稳定供电并具备较长的连续工作时间。可以考虑使用高效节能的电源模块、电池备份等方式来延长装置的工作时间。进行电磁兼容性测试和分析，确保装置在电磁环境中能够正常运行并不会对周围的关键设备产生电磁干扰。可以采取屏蔽措施、滤波器等来减少电磁辐射和抗干扰能力。设计装置的外壳和结构，以减少噪声和震动对周围设备的影响。使用吸音材料、减震装置等来降低装置的噪音和振动。设计装置的接口和操作界面，使其直观简单快速。可以采用标准化的接口和用户友好的操作界面，减少人员操作的复杂性和错误的可能性。设计装置的维护接口和检查点，使得现场检查维护变得方便快速。可以考虑设置易于接触和检查的部件、标识和指示灯等，提供快速的故障诊断和维修方法。

2.4功能扩展性强

将继保信号可靠引出作为新增端口可以极大地便利功能扩展。通过新增端口，可以将继保信号与其他设备或系统进行连接，实现更多的功能和应用。通过将继保信号引出到监控系统，可以实时监测设备的状态和运行情况。这样可以及时发现故障或异常，并采取相应的措施进行处理。通过将继保信号引出到远程控制系统，可以实现对设备的遥控和远程操作。这样可以方便地对设备进行控制和调整，提高运行效率。

3一种继保屏柜信号线通断、短路、绝缘状态快速测试技术思路

3.1设计“易卡接”装置

设计制造独特设计的“易卡接”装置，应用人机工程学，以高绝缘性的3240环氧材料通过五维数控加工技术保证精度，开发出契合继保屏柜端子排、汇流排的可伸缩压接式“易卡接”装置，体积小巧轻便，其主要功能是一次性使用12个可伸缩压接式纯铜材料触头，精确连接到继保屏柜端子排、汇流排的导电紧固螺栓，将继保信号线引出到便于编号、测量、防误碰的位置，维修结束拔下装置再插入另一排12个信号节点，以此类推，从而解决了相关仪器仪表探头很难接入和现场操作极易误接、误碰的问题，并且不影响原有接线的紧固、位置和连接。

图1 易卡接装置示意图

3.2设计高精度宽频方波信号发生器

针对继保设备最易出现问题的众多输入输出信号缆线检查，设计一种高精度宽频方波信号发生器，结合线性光耦隔离输出到待检缆线一端，观测接收端的宽频示波器波形，通过波形的有无、幅值、畸变等参数，准确判断信号线的通断、短路、绝缘等软故障状态，同时由于发送信号属于3Vp-p脉冲电压信号，阻抗高达100KΩ，即使误接也不会烧毁继保设备端口，避免了关键设备停运、越级故障的重大隐患。

3.3研发三阶滤波隔离锂电电源

研制一种三阶滤波隔离锂电电源，便携式一体化设计，续航时间长，电磁兼容性好，不干扰在线运行的各种微机设备。

3.4设计ADC芯片

ADC芯片高速解调方波频率信号，将模拟检测信号数字化处理，滤除电力工频干扰，保证结果可靠性、重复性，并且首先通过自带的发光LED指示待测线路通断，检测直观简单快速，便于现场人员操作。

3.5充分运用外接信号端子

外接信号端子运算放大器二次隔离电路，阻抗高，输出驱动电流大，便于将继保信号引出作为新增端口、智能化设备和其它功能扩展使用，应用场合十分广泛。

结语

综上所述，一种继保屏柜信号线通断、短路、绝缘状态快速测试技术方便变配电站内重要的继保屏柜、微机五防等设备的检查维护和故障预判，降低设备故障率，延长无故障运行时间，降低零部件损耗和运维人员工作风险，提高企业综合效益，保证电网安全。杜绝了现场操作时的误接、误碰，不会因失误造成重要设备损坏，消除重大安全隐患。该技术使用简单可靠方便，保护功能完善，自动化程度高，节省人工成本，减少设备停运时间。将继保信号可靠隔离输出，便于扩展原设备基本功能，提高设备利用率，实现更多电力智能化控制创新，推广前景巨大。

参考文献

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[2]霍利敏. 通用微机继电保护实验平台的研究与应用[D].天津职业技术师范大学,2020.

[3]张维.研究大型变压器过励磁微机继电保护及应用[J].通讯世界,2017(16):178-179.

[4]刘纬钊.微机继电保护设备运行分析及状态检修的探讨[J].山东工业技术,2017(06):131+228.

作者简介：

张镐淋（1997-），男，广西柳州人，本科，助理工程师，主要研究方向为变电综合自动化、继电保护。

刘俊雨（1987-），男，内蒙古赤峰人，本科，工程师，主要研究方向为变电综合自动化、继电保护。

蓝崧（1999-），男，广西来宾人，本科，助理工程师，主要研究方向为变电综合自动化、继电保护以及交直流系统。