康院輝 高越 黃金金 趙寧 回書彬

摘要：根據(jù)35KV經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的主接線方式、運行方式、繼電保護配置以及對分合閘的基本要求，對單母分段接線的合閘、分閘條件逐一進行了分析。介紹了REF542plus微機保護裝置的可編程邏輯語言FUPLA中的邏輯模塊的功能。結(jié)合REF542plus的硬件配置設(shè)計一種能夠測試該裝置分合閘邏輯功能的設(shè)備。

關(guān)鍵詞：REF542plus;測控保護裝置;分合閘

0 引言

在地鐵供電系統(tǒng)中的主接線形式與運行方式種類較多，分合閘的動作邏輯有較大的差別，這就需要分合閘裝置根據(jù)具體的使用要求改變動作邏輯。

以天津地鐵9號線供電系統(tǒng)中整流變柜為例，在地鐵運營過程中，整個線路對供電系統(tǒng)的要求較高，在變配電系統(tǒng)中，全部采用了綜合保護繼電器，以確保整個系統(tǒng)的安全有效的運行。另外，為方便運營維護和減少費用，在主裝置區(qū)及輔助裝置區(qū)都采用了統(tǒng)一的ABB公司的REF542plus測控保護裝置。其采用模塊化、圖形化的可編程邏輯語言FUPLA以實現(xiàn)各類型分合閘功能[1]。下圖所示為整流變柜的運行示意圖。

1 REF542plus主要構(gòu)成

REF542plus主要由兩部分組成，一臺主機單元和一個獨立的人機界面（HMI）。主機單元包括了輔助電源，主板，交流輸入板和開關(guān)量輸入/輸出（I/O）板，另外還有可選模塊用于一些附加功能。HMI可以實現(xiàn)就地整定保護定值，操作開關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備，讀取事件和測量值[2]。HMI和主機之間是由一根屏蔽獨立雙絞線連接，其接口為標準的RS-485口。

（1）主機部分。REF542plus采用多達4個CPU 進行處理運算。其中控制、保護和通信功能有不同的CPU進行處理，從而保證了每個功能的互不干擾，同步進行。各種微機保護裝置元件也均采用高可靠性、高質(zhì)量性能的元件。

REF542plus提供2塊I/O卡，共有可編程的、具有光電隔離功能的輸入回路28路和輸出回路14路 （不包含2路自檢信號輸出），開關(guān)量輸入可由用戶定義，開關(guān)量輸出可由用戶分配，繼電器輸出可以按自保持和自動復(fù)歸設(shè)置，模擬量輸出卡是作可選卡件，一共有4個可配置輸出，其輸出信號是0-20mA或4-20mA，每個輸出都是獨立驅(qū)動且由軟件獨立配置參數(shù)。所有的輸入/輸出都有過壓、過流保護措施。

（2）HMI部分，HMI是一個獨立單元，自身是具有輔助電源，它可安裝在開關(guān)柜低壓室門板上或靠近主機的專用機箱內(nèi)[3]。整個HMI由液晶顯示器、狀態(tài)顯示燈、棒圖顯示、控制按鈕、電子鑰匙組成。

2 結(jié)構(gòu)及原理

REF542plus與上層系統(tǒng)之間的通信是基于主機/從機結(jié)構(gòu)，卡本身不能自動產(chǎn)生任何數(shù)據(jù)及執(zhí)行輪詢行為。所有的REF542plus和上層系統(tǒng)的讀/寫行為都是基于通信卡中的內(nèi)存映射。有一個專門的軟件設(shè)置工具來定義該映射，并通過RS485口來設(shè)置該卡。該軟件設(shè)置工具已被設(shè)置成將所有的裝置連接到同一個通信總線以便能形成單一映射。下列圖中顯示了不同結(jié)構(gòu)。

3 主要功能

REF542plus測控保護裝置除可用與饋線保護外，還可以用于變壓器和電動機保護及控制，或者單獨用于開關(guān)柜控制。該裝置保護整定范圍廣，且易于配置各功能塊以適應(yīng)各種應(yīng)用領(lǐng)域。

REF542plus提供多種特性用來監(jiān)視一次設(shè)備和實現(xiàn)自診斷。一次設(shè)備的監(jiān)視可用以下的計算值：監(jiān)視周期內(nèi)的最大電流和平均電流（0-30min）、開斷電流累加值、運行時間、斷路器操作次數(shù)、彈簧儲能時間監(jiān)視、跳閘回路監(jiān)視。

REF542plus具有持續(xù)檢查硬件和軟件狀態(tài)的自診斷功能，每臺REF542plus的開關(guān)量輸入/輸出模塊均配置一個當故障或掉電時可觸發(fā)的看門狗接點。這一接點可用來檢測裝置的故障狀態(tài)以便采取相應(yīng)的措施。交流量輸入通道具有可選用的監(jiān)測功能，它可以檢測出互感器或傳感器回路的斷線狀態(tài)并及時發(fā)出報警信號。

一臺REF542plus最多可配置24個保護功能模塊，依賴于可用到的處理能力決定最大可應(yīng)用數(shù)。

4 目前存在問題

REF 542plus測控保護裝置是輕軌供電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，全線共200多臺，主要安裝在35KV機柜、整流變柜、動力變柜、母聯(lián)柜、降壓所柜等供電系統(tǒng)機柜中，起到保護、控制、測量和狀態(tài)檢測等作用。

近年來，隨著運營年限的增加，部分REF 542plus設(shè)備性能下降，出現(xiàn)了信息采集不準確、控制不靈敏等不穩(wěn)定狀態(tài)，且發(fā)生頻率有增加的趨勢。一旦故障發(fā)生，無法對供電系統(tǒng)設(shè)備的電流、電壓、母線壓力、開關(guān)合閘等狀態(tài)信息進行有效監(jiān)測與控制，極易引起大面積斷電，甚至導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，嚴重影響運營安全?，F(xiàn)在市場上沒有專門的檢測設(shè)備，無法對REF 542plus設(shè)備進行性能檢測，無法及時掌握REF 542plus設(shè)備的運行狀態(tài)，這給輕軌運營帶來極大隱患。為消除潛在隱患，提升運營安全及服務(wù)質(zhì)量，急需研制一種REF 542plus測試裝置。

針對天津地鐵9號線輕軌供電系統(tǒng)中整流變柜用REF542plus單元，對于主機單元分合閘動作邏輯及接口功能進行分析研究，以便為后續(xù)檢測設(shè)備的設(shè)計做準備。圖5為整流變柜斷路器合閘邏輯圖，圖6為整流變柜斷路器分閘邏輯圖，表1為整流變柜數(shù)字端口分合閘條件。

5 結(jié)束語

通過設(shè)計一種REF 542plus檢測裝置，使得維護人員能夠全面的掌握REF 542plus設(shè)備的性能狀態(tài)，一方面，運營維護人員可以直接通過該測試裝置對新購置的REF 542plus設(shè)備進行離線測試。另一方面，通過該測試裝置對投入使用的REF 542plus設(shè)備進行長周期、全方位的模擬測試，能夠有效的排除性能異常的REF 542plus設(shè)備投入使用，同時確保了一些性能良好可以繼續(xù)使用的REF 542plus設(shè)備被提前淘汰，在一定程度上節(jié)約了采購成本。

參考文獻

[1] 閆石，鐘素梅. 備自投功能再REF542plus微機保護裝置中的實現(xiàn).深圳，黑龍江電力; 2018.

[2] 饋線保護測控單元REF542plus用戶指南. 2011.

[3] 馬明杰. REF542plus在變電所中的應(yīng)用.應(yīng)用與方案供配電; 2004.