（广东电网公司河源供电局广东河源517000）
摘要：目前在220kV及以上变电站保护改造验收、装置定检等工作中，最重要的环节就是验证保护装置出口逻辑是否正确，为了验证该项工作，需要花费大量的人力及时间进行测量，本文结合目前精益化作业的思路，设计了继电保护装置出口举证检测仪，原理简单，操作方面，可以保障出口矩阵的正确性，又能提高工作效率，节省工作时间。
关键词：继电保护装置；出口矩阵；检测仪
1、设计背景及意义
目前随着电网网架逐步完善，继电保护技术在变电站的应用日益成熟，保护配置及保护范围已具备快速性、可靠性、选择性、灵敏性要求。在保护设备维护方面的作业指导书及业务指导书也修编得具体，但是在设备的验收环节及到期定检都需要继保专业人员对设备进行全面的检查，为防止保护装置的误动或者拒动，最重要的环节是保护的跳闸出口准确性，尤其对于母差保护、主变保护等设备，跳闸压板多，是保障出口配置正确、系统故障时不会误跳运行开关、保障正常供电及电力系统安全稳定运行的主要措施。然而跳闸出口繁多，出口的动作时限不一致，加之一次设备停电时间短，采用常规的万用表测量方法很大程度上占用了大量的工作时间，不能有效、全面地检验出口矩阵的正确性。
本文结合现场实际工作经验，通过各种改进方法，尽量确保正确可靠性的前提下，缩短工作时间，提高工作效率，设计了继电保护出口矩阵检测仪，采用微机控制原理，利用导通+断开简单控制方法，4组16路开入，基本满足了目前变电站220kV及以上电压等级的保护动作出口配置要求，因此，通过传统的测量方法改进，结合微机等先进的设计技术手段升级新的测量方法，是目前解决出口多测量难的最为有效的出路。
2、设计思路及实施方法
2.1常用的出口测量方法
在变电站日常验收、定检过程中，目前对出口逻辑的检测方法主要有两种：一种是采用万用表的电压档对出口压板的下端进行测量，检测到电位变化即为出口回路正常；一种是采用通过引出动作接点给继保仪的方式来测量保护出口，但是一般模拟试验仪器开入接点数量有限，只有3个开入功能，且接线多而复杂，不能满足需求，两种测量方法见图2-2所示。
图2-1常用的两种出口电压测量方法
该测量方法简单，但是测量数次非常多，如一套220kV变电站主变保护有20中保护功能，14个出口压板，则检验一套主变保护需要用万用表测量20*14=280次，并且保护动作时间为毫秒级，有可能出现测量失败或识别不清楚的现象，对保护动作出口的准确性无法100%保障，同时需要花费大量的工作时间，不利于目前的精益化工作要求。
2.2设计思路
从上述两种测量方法来看，一不安全，二不可靠，三不精益。从简单的测量导通的原理出发，提出不需要通过每个逻辑重新再测量一遍的方法，设计的原理如图2-2所示。
图2-2继电保护装置出口矩阵检测仪的设计原理
该装置设计原理主要根据继电保护装置出口回路构成，由电源电路板构成独立的供电回路，仪器由电源板、单片机、输入输出回路面板、计时模块、复归按钮及液晶显示屏等集成；由于带熔断器的输入开关对检测仪的电源电路板供电，利用继电保护校验仪对继电保护装置输入电流电压等各种模拟量模拟各类电力故障状态，致使继电保护装置按预先设置的逻辑功能动作于各个出口继电器，可检测继电保护装置动作的正确性。本检测仪以指示灯的形式显示出口回路动作正确与否，从而供测试人员判断继电保护装置出口回路是否为正确动作。计时装置在继电保护校验仪输入模拟量至保护装置的同时，发出一个触发信号触发本检测仪开始计时，当采集回本检测仪的某一路出口回路继电器闭合，则停止该回路计时并显示此出口回路的动作时间，从而测试继电保护装置保护出口回路的动作时间是否符合要求。
2.3实施方法
1、硬件电路设计
硬件电路包括检测输入回路（光电隔离）、电源模块、CPU主机从机电路、复归回路等，设计硬件电路图如图2-3所示：
图2-3继电保护装置出口矩阵检测仪设计硬件电路图
从硬件回路看出。检测输入回路：测量系统设计首先要考虑的就是设备的安全问题，因为要接入其控制回路中直接测量直流电压，必须保证不能出现控制回路导通而误跳运行开关以及直流接地的情况。本装置为避免该风险，采用出口正电+压板下端一对一形成一组设计，如出现不同组接入，则显示错误并告警，设计了多个测量口，公共端接地，通过光耦将检测到的变化量输入至测量仪器，因测量回路使用了光耦，即相当于加入了一个只能单向导通的二极管，如果在测量时将其中一个测量端子误接入压板负电端，电流也无法流通，有效避免了误跳运行开关的风险。
主从机硬件设计回路：采用了外部启动触发计时形式，当继保测试仪输出故障测试分量的同时，通过接线给一个开入脉冲至装置触发计时，当有压板电位发生变化时，计时结果会自动记录在装置内。系统默认计时时间超过120s后自动停止。
液晶显示模块：本设计采用了北京迪文K系列液晶显示屏，阵列扫描式排布，满足显示不同保护装置、多个数据及动作时间、可选择出口矩阵、出口二进制，设计如图2-4所示：
3、软件设计
软件主要以C语言编程为主，主要分三部分，分别是主程序、延时函数及液晶显示程序。主程序通过循环扫描各输入口与公共端之间是否导通来确定是否有出口变化，以此来测量保护是否有跳闸出口动作。软件设计的主要流程图如图2-5所示。
结论
继电保护装置出口矩阵检测仪的设计是从现场实际工作原理出发，融合了传统的测量方法结合单片机微机测量系统来设计的，通过合理、简单有效的设计，该装置具备准确、全面、适用性强、结构简单等特点。从现场的实际应用情况来看，对继电保护装置出口回路的检测采用该改进方法和制作的仪器很大程度上提高了工作效率，，相对于传统使用万用表检测方法需要两人配合来检测回路的正确性，因配合等原因容易造成人为的错误，从根本上解决上述技术难题，极大提高了工作效率及电力系统安全性。
参考文献：
[1]梁景棠.主变出口矩阵测量系统研究及应用[D]．硕士论文，广州：华南理工大学，2015.
[2]李志兴，张泽良，刘秋英.利用HELP-9000进行继电保护装车出口传动标准化作业的研究[J].机电信息，2015，33（12）：45-48.
[3]张茂清.AVR单片机高级语言BASCOM程序设计与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2015.
[4]李东生，张勇，许毛四.Protel99SE电路设计教程[M].电子工业出版社，2017.01.