王程有,王睿

(郑州铁路职业技术学院,河南郑州450052)

摘要:在实验室没有断路器的情况下,笔者构想一个模拟断路器,设计配套电路,并对设备技术参数进行选择、计算,将自动重合闸装置在实际线路上的运行情况及动作的物理过程再现出来,利于学生深刻理解一次自动重合闸的工作原理,认识其在减少停电时间,提高供电可靠性方面的作用,构建自动重合闸装置工作的物理过程。实验效果显著。

关键词:自动重合闸;实验电路;设计

中图分类号:TM762.2;TM743文献标识码:B文章编号:1003-47(2005)22-0061-03

0引言

自动重合闸(简称ARD装置[1])是输配电线路、电力铁道牵引网广泛采用的一种自动装置。当线路发生诸如:绝缘子表面闪络、大风引起的碰线、鸟类身体放电、树枝落在导线上等瞬时自消性故障,造成继电保护装置动作,致使断路器跳闸时,ARD 装置将使断路器重新合闸,恢复正常供电,从而减少停电时间,提高供电可靠性。若发生的是永久性故障,断路器跳闸后,ARD装置重合一次,断路器再次跳闸,这时,ARD装置不再进行重合,即只进行一次重合闸。

1问题的提出

一次自动重合闸实验旨在使学生熟悉ARD装置的结构和工作原理,认识其在减少停电时间,提高供电可靠性方面的作用,构建ARD装置工作的物理过程。在实验室没有断路器的情况下实现上述目的,需要设计一套电路,将ARD装置在实际线路上的运行情况及动作的物理过程再现出来。具体工作有三个:(1)断路器的模拟;(2)辅助电路设计;(3)一次自动重合闸实验的实现。

2实验电路设计

2.1断路器的模拟

2.1.1实际断路器和ARD装置的基本结构及工作情况

实际断路器(简称QF)由合闸线圈、合闸电磁机构;分闸线圈、脱扣机构;主触头、辅助触头等组成[2]。ARD装置由启动回路、延时回路、执行回路、出口回路等组成。如图1所示。

当控制电路给断路器发出合闸信号时,其合闸线圈受电,合闸电磁机构动作,主触头闭合,同时辅助触头作相应转换,ARD装置中的电容充电储能。若线路发生短路故障,保护装置发出分闸信号,断路器分闸线圈受电,脱扣机构使断路器跳闸,主触头切断短路电流,辅助触头给自动重合闸发出断路器分闸位置信号,使启动回路工作,经过一定延时后执行回路动作,由出口回路发出重合闸信号,使断路器进行重合闸。若为瞬时性故障,重合成功,恢复供电

;

图1断路器和一次自动重合闸装置组成示意图

F ig.1Constituti on of c ircu it breaker and pri m ary au t o-reclosure

61第33卷第22期

2005年11月16日

继电器

REL AY

V o.l33N o.22

N ov.16,2005

若为永久性故障,断路器将再次跳闸,之后不再进行

重合。2.1.2 模拟断路器的构想与实现

图2 一次自动重合闸实验电路图

F i g .2 Experi m enta l circu it of pr i m ary auto -rec l osure

一次自动重合闸实验的目的是再现实际一次重合闸动作的全部过程。在实验室完成这样的工作不可能也没有必要专设一个断路器与之相配合,考虑到中间继电器触点较多,可以满足辅助控制需要,设想用一个中间继电器来模拟实际断路器。

中间继电器与实际断路器在结构上的差别是:中间继电器的电磁机构只有一个励磁线圈,要使其完成断路器的功能,需要用电路设计来进行弥补,具体电路如图2所示。

采用模拟断路器QF 后,实际设备中的断路器分闸位置继电器、合闸位置继电器均省去,其功能由模拟断路器触点完成。分闸线圈、合闸接触器分别由分闸继电器、合闸继电器取代,分、合闸信号的发出分别由两个中间继电器完成,在电路图中分别是YR 、KO 。2.2 自动重合闸辅助电路设计2.2.1 模拟断路器QF 、分闸继电器YR 、合闸继电器KO 的选择

实际断路器的动作时间极短,一般小于0.15s ,故模拟断路器QF 选择快速动作的电磁式中间继电器。整个实验电路控制需要两对动合触点(QF 3、QF 4),两对动断触点(QF 1、QF 2),综合以上两个要求,选用DZ K-214型:直流额定电压110V,动作电压Z 70%额定电压,额定电流0.5A,动作时间小于0.015s 。考虑到模拟断路器QF 分合闸的可靠性,分、合闸继电器YR 、KO 选用带阻尼延时的中间继电器DZB -217型:额定直流电压110V,动作电压Z 70%额定电压,保持电压Y 50%额定电压,返回电压Y 5%额定电压,返回时间>0.5s ,线圈阻值28008。2.2.2 分合闸指示灯GD 、RD 及分压电阻R 1、R 2的选择

模拟断路器QF 合闸后,合闸指示灯RD 发光,由于合闸指示灯RD 与分闸继电器YR 同回路,分闸回路一直处于预备分闸状态,分闸继电器YR 线圈受电,但不应动作。这种特殊要求,需要在分闸回路采取分压措施。当合闸指示灯RD 选用110V /5

W 时,其电阻为R 2=U 2/P =1102

/5=24208。根据分闸继电器YR 的技术参数,保持电压Y 50%额定电压,返回电压Y 5%额定电压,分压电阻所分电

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继电器

5%额定电压取U FY=45%U N,则分压电阻R2=2800/ 45%)(2800+2420)=10028

故选用10008/20W的电阻,作为分闸回路的分压电阻。

当断路器QF合闸后,合闸指示灯RD发亮,分闸继电器YR通电而不吸合,处于预备分闸状态。同理,R1亦选用10008/20W的电阻,当断路器QF分闸后,分闸指示灯GD发亮,合闸继电器KO通电而不吸合,处于预备合闸状态。

2.2.3故障模拟

在实际设备中,当线路发生短路故障时,保护装置启动分闸继电器YR,使断路器QF分闸。在实验电路中,用自恢复按钮SY1模拟瞬时性故障,用手动复位开关SY2模拟永久性故障。

3一次自动重合闸实验的实现

3.1实验配套设备

由图2,与ARD装置实验配套的设备有:模拟断路器QF,合闸继电器KO,分闸继电器YR,合闸指示灯RD,分闸指示灯GD以及分压电阻R1、R2,将以上设备安装在一块板上,用接线柱将线圈、触点等端子引出,并将它们标示出来。ARD装置和万能开关SA安装到实验台上。该实验正负触点接线较多,故需制作一个正负母线接线板。

3.2实验的实现

当操纵万能开关SA进行手动合闸时,SA5)8接通,合闸继电器KO动作,模拟断路器QF合闸(QF1 ~QF4均作相反方向转换),触点QF4自保持,QF3闭合,合闸指示灯RD亮,此时,ARD装置中的电容器充电储能。

模拟瞬时自消性故障:按下自恢复按钮SY1(模拟继电保护装置动作),分闸继电器YR动作,模拟断路器QF失电而/跳闸0,触点QF1闭合,万能开关SA与模拟断路器QF处于不对应状态,ARD装置中的时间继电器KT起动,延时闭合触点KT延时闭合,出口继电器KM因电容器C放电而起动,动合触点K M1、KM2闭合,并在其电流线圈的保持下,从ARD装置的①断发出重合闸信号,使合闸继电器KO动作,起动模拟断路器QF进行重合闸,(触点QF3闭合)合闸指示灯RD发亮)))ARD装置重合成功。

模拟永久性故障:转动手动复位开关SY2(模拟线路发生永久性故障),继电保护装置动作,动作过程同上。当模拟断路器QF重合后,由于故障仍然存在,模拟断路器QF将第二次跳闸,触点QF1再次启动时间继电器KT,延时闭合触点KT经延时后闭合接通电容C的放电回路,但由于从断路器重新合闸至KT接通放电回路这段时间远远小于15~25s,电容C充电电压很低,放电电流很小,不能使出口继电器KM动作,断路器不会第二次重合)))从而保证了ARD装置只重合一次,不会多次重合于故障线路。

当操纵万能开关SA进行手动分闸时,SA6)7接通,模拟断路器QF跳闸,SA2)4接通电容C,并通过6R放电)))保证了手动操作跳闸时,ARD装置不会重合。

手动合闸于故障线路:首先转动手动复位开关SY2,模拟线路发生永久性故障,然后操纵万能开关SA进行手动合闸,SA5)8接通,模拟断路器QF合闸。同时,触点QF3闭合,由于线路上已存在故障,模拟断路器QF跳闸。因为断路器处于合闸位置的时间很短,电容C还来不及充电,因此KM不会动作, ARD装置不会重合。

4结束语

综上所述,一次自动重合闸实验电路,能够模拟其在实际线路中的运行情况,再现其工作的全部内容,有利于学生深刻理解一次自动重合闸的工作原理,认识其在减少停电时间,提高供电可靠性方面的作用,构建ARD装置工作的物理过程。通过实验接线,还可以培养学生从展开图到实际接线及查找故障、处理问题的能力,是一个实用的、实验效果显著的实验电路。

参考文献:

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L I U Jie-ca.i F actory Pow er Supp l y[M].Be iji ng:Ch i na

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收稿日期:2005-03-24;修回日期:2005-06-26

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王程有,等一次自动重合闸实验电路设计与实现

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收稿日期: 2005-03-07; 修回日期: 2005-04-15作者简介:

周敬嵩(1977-),男,本科,工程师,专业方向为电力系统自动化;E -ma i:l tran_stab ility @yahoo .com.cn

周敬尧(1979-),男,硕士,研究方向为电力系统运行、分析与控制。

A ne w design of subst ation preventi n g w rong operation syste m

Z HOU Jing -song 1,Z HOU Jing -yao 2

(1.H uzhou E l ectric P o w er Adm i n istra ti on ,H uzhou 313000,Chi na ;2.N o rt h Ch i na E lectr i c Power U niversity ,Baod i ng 071003,Ch i na)

Abstrac t : The CAN bus -based ne w desi gn i s based on t he traditi onal preven ting w rong opera ti on and latch -up t heory .It e m ploysm a -t u re CAN bus techn i que to construct t he ne t w ork ,

li nks the lockse ts o f prev enti ng w rong opera ti on ,field execu te units and backg round

contro lm ach i ne ,and fitsw ith proper desi gn of so ft wa re to rea lize i n -ti m e upper trans m i ssi on of field i n f o r m ati on and backg round PC o r -der correctl y comm and .T his design m ake t he communicati on o f si ng l e execute un it and mon it o ri ng PC to reality .A s a remo te onli ne operati on prevent m ishandling syste m,its 've ry i m portant to syn t hesis autom ati on and una ttended substati on a re asl o ill ustra ted .T he de -si gn of hard w are of execute units and flo w o f soft w are based on uPSD 3251CPU.K ey word s : net wo rking preventi ng w rong operati on ; CAN bus ; opera tion un it

(上接第63页 continued fro m page 63)

作者简介:

王程有(1960-),男,实验师,主要从事供用电技术方面的理论、实践教学与研究;E -m ai:l w angchengyou2000@ya -hoo .com.cn

王 睿(1973-),女,讲师,主要从事供用电技术方面的理论教学与研究。

Experi m ent al circuit design and its i m ple m entati o n of a pri m ary auto -recloser

WANG Cheng -you ,WANG R u i

(Zhengzhou R a il way V ocati ona l&T echn ical Co llege ,Zhengzhou 450052,Chi na)

Abstrac t : W it hou t c ircu it breaker i n l ab ,the paper desi gns an ana l og circu it breaker w it h a m atchi ng circu it .A fter selecti ng and ca-l

culati ng dev ice techno l og ical para m ete r ,auto -rec l osure to rea l circu it i s app lied and its opera ti ng state and physical process a re ill ustra -ted .The si m ulation can help t he st udents unde rstand the ope ra ting pri nc i p l e of auto -rec l osure and find the f unc tion o f auto -rec l osure in shorten i ng power fail ure ti m e and enhancing po w er supply re liab ilit y .It also help to acquaint the st udents w ith the physical process of assemb li ng an auto -rec l osure dev ice .A str i king experi m ental e ffect is w it nessed .K ey word s : auto -rec l osure ; expe ri m en tal c ircu i t ; desi gn

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周敬嵩,等 一种新型变电站防误系统的设计下载本文