0 引言
電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)中操作箱［1］①是由一組操作板組合而成，執(zhí)行手動(dòng)和保護(hù)跳、合斷路器，監(jiān)測(cè)斷路器電氣狀態(tài)和控制回路狀態(tài)。 它由以下繼電器構(gòu)
成［2］：監(jiān)視斷路器分、合閘回路的分、合閘位置繼電器和電源監(jiān)視繼電器；防止斷路器跳躍繼電器，合閘保持繼電器；手動(dòng)合閘、跳閘繼電器，保護(hù)單跳、三跳、永跳繼電器；壓力監(jiān)視、閉鎖繼電器；一次合閘脈沖繼電器；輔助中間繼電器；信號(hào)繼電器。 各個(gè)繼電器能正常工作是保證操作箱正常工作的前提，也是保證繼電保護(hù)設(shè)備能夠正確動(dòng)作的前提，因操作板繼電器引起的電網(wǎng)事故常有發(fā)生，特別是分合閘回路［3- 5］和防跳回路［6- 9］。 因此操作板的可靠與否直接關(guān)系到電力系統(tǒng)能否安全可靠運(yùn)行。
操作板檢驗(yàn)是繼電保護(hù)基建、預(yù)試及全檢中的一項(xiàng)重要任務(wù)［2］。 操作板檢驗(yàn)是對(duì)給定的繼電器回路通入直流電，檢驗(yàn)該回路所有繼電器的動(dòng)作特性和返回特性（即繼電特性）。 目前操作板的檢驗(yàn)是通過(guò)加長(zhǎng)板將操作板的端子引出，在加長(zhǎng)板的端子上用夾子加入直流檢測(cè)電源，用萬(wàn)用表的“叫檔”檢測(cè)相應(yīng)繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作情況。 該方法現(xiàn)場(chǎng)操作十分不便，既要保證直流電源不誤碰其他端子而引發(fā)繼電器回路短路，又要通過(guò)監(jiān)聽(tīng)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作的聲音，然后用萬(wàn)用表來(lái)判斷接點(diǎn)動(dòng)作。 一旦短路將燒壞繼電器，又因現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境嘈雜聽(tīng)不清繼電器接點(diǎn)動(dòng)作的聲音，往往會(huì)誤加過(guò)高電壓（電流）而損傷或損壞繼電器，而且得不到繼電器準(zhǔn)確的動(dòng)作值或返回值，需要再次實(shí)驗(yàn)。
目前操作板檢驗(yàn)方法落后，檢驗(yàn)費(fèi)力費(fèi)時(shí)，一旦誤操作將使操作板繼電器損壞，且導(dǎo)致預(yù)試或全檢工作難以按時(shí)完成。 如果因誤操作使繼電器損傷或損壞而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，就為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行埋下了隱患，有可能引起斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)［3-9］。 針對(duì)現(xiàn)行操作板檢測(cè)方法的缺點(diǎn)，本文研制了一種模塊化的繼
電保護(hù)操作板測(cè)試儀，提供了一種安全、簡(jiǎn)便、快捷地檢驗(yàn)操作板的方法。
1 操作板測(cè)試儀的設(shè)計(jì)原理
操作板測(cè)試儀的每個(gè)獨(dú)立功能部分采用模塊化［10］設(shè)計(jì)，以端口實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的電氣連接。操作板測(cè)試儀由 4 個(gè)模塊組成：操作板端口輸入模塊、檢測(cè)電源輸入模塊、繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊和發(fā)光二極管判斷模塊。 操作板的直流檢測(cè)電源采用繼電保護(hù)測(cè)試設(shè)備輸出的高精度直流電源，因此不設(shè)計(jì)直流檢測(cè)電源。
2 操作板測(cè)試儀的整體構(gòu)成
操作板是一個(gè)插件模塊，繼電器的檢測(cè)電源輸入和繼電器接點(diǎn)輸出都通過(guò)端口與測(cè)試儀相連。 測(cè)試儀的整體構(gòu)成連接框圖如圖 1 所示。
虛線框內(nèi)為測(cè)試儀的構(gòu)成，其中 4 個(gè)模塊構(gòu)成2 個(gè)回路：檢測(cè)電源回路和繼電器接點(diǎn)動(dòng)作判斷回路。 直流檢測(cè)電源通過(guò)檢測(cè)電源輸入模塊的波段開(kāi)關(guān)選擇操作板繼電器回路的正、負(fù)接線端子號(hào)，輸入到操作板端口輸入模塊，再連接到繼電器線圈回路，從而構(gòu)成檢測(cè)電源回路。 繼電器的接點(diǎn)通過(guò)操作板端口輸入模塊連接到繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊，通過(guò)繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接頭按測(cè)試?yán)^電器順序連接到發(fā)光二極管判斷模塊，從而構(gòu)成繼電器接點(diǎn)動(dòng)作判斷回路。
3 操作板測(cè)試儀的 4 個(gè)模塊
南瑞繼保 LFP 系列和 CZX 系列操作箱中操作板端口由統(tǒng)一的 16 × 3 個(gè)端子組成，因此以 16 × 3端口設(shè)計(jì)操作板測(cè)試儀。
3.1 操作板端口輸入模塊
操作板端口輸入模塊如圖 2 虛線框所示，一端連接操作板，另一端與檢測(cè)電源輸入模塊和繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊相連。 其作用是將操作板端子引出來(lái)，再分別連接到檢測(cè)電源輸入模塊的正電源波段開(kāi)關(guān)、負(fù)電源波段開(kāi)關(guān)和繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊。 操作板端口輸入模塊及連接圖如圖 2 所示。
3.2 檢測(cè)電源輸入模塊
檢測(cè)電源輸入模塊如圖 3 虛線框所示，由 2 對(duì)紅黑 25 檔位波段開(kāi)關(guān)和 2 個(gè)紅黑接線柱構(gòu)成。 每對(duì) 25 檔位的波段開(kāi)關(guān)并聯(lián)，每個(gè)波段開(kāi)關(guān)的檔位標(biāo)有端子號(hào)且留一個(gè)空檔，這樣每對(duì)波段開(kāi)關(guān)都可以選擇 16 × 3 端口的任意一個(gè)端子。 直流檢測(cè)電源由接線柱接到波段開(kāi)關(guān)公共端，再通過(guò) 2 對(duì)紅黑波段開(kāi)關(guān)選擇待測(cè)繼電器回路正、負(fù)接線端子號(hào)，輸入到待測(cè)繼電器回路。 檢測(cè)電源輸入模塊及連接圖如圖3 所示。
3.3 繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊
繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊見(jiàn)圖 4 虛線框，由 1 對(duì)32 × 3 個(gè)端子的標(biāo)準(zhǔn)端口組成。 將操作板端口輸入模塊 1 路 16 × 3 引出線按端子號(hào)順序連接到 32 × 3
標(biāo)準(zhǔn)母端口前 2 列，在第 3 列連接 32 根出線到發(fā)光二極管判斷模塊。 在 32 × 3 標(biāo)準(zhǔn)公端口上，將 16 × 3個(gè)端子對(duì)應(yīng)的 32 × 2 個(gè)端子中是繼電器接點(diǎn)的引出端子，按照某一塊操作板繼電器的檢測(cè)順序轉(zhuǎn)接到32 × 1 端子上，并制作外殼包住，便于插拔。 這個(gè)32 × 3 標(biāo)準(zhǔn)公端口就是繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接頭。 繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接模塊及連接圖如圖 4 所示。
不同操作板上繼電器的接點(diǎn)引出端子不同，需要制作相應(yīng)的轉(zhuǎn)接頭。 這樣所有操作板都可以通過(guò)相應(yīng)繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接頭，按順序顯示出測(cè)試?yán)^電器的接點(diǎn)動(dòng)作情況，便于觀察和記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3.4 發(fā)光二極管判斷模塊
發(fā)光二極管判斷模塊如圖 5 虛線框所示，由 5 V直流電源、發(fā)光二極管和繼電器接點(diǎn)形成一個(gè)回路。通過(guò)觀察發(fā)光二極管的亮、滅，就可以判斷繼電器接點(diǎn)動(dòng)作與否。 其中 5 V 直流電源通過(guò) 220 V 交流電源整流得到。 一塊操作板上繼電器數(shù)量有限，不超過(guò) 16 個(gè)，采用 16 個(gè)發(fā)光二極管。 發(fā)光二極管判
斷模塊及連接圖如圖 5 所示。
4 操作板測(cè)試儀面板的設(shè)計(jì)
操作板測(cè)試儀面板的外殼采用工程絕緣塑料，根據(jù)外殼設(shè)計(jì)測(cè)試儀面板尺寸為 297 mm× 222 mm，其布局如圖 6 所示。
面板*上面是 16 個(gè)發(fā)光二極安放管孔，左側(cè)方孔為操作板端口輸入模塊端口，右側(cè)方孔為繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接頭母端口，正中間為 4 個(gè)波段開(kāi)關(guān)孔，按端子號(hào)標(biāo)記 50 檔位，*下面為 2 個(gè)電源接線柱孔，左下角為 220 V 交流電源輸入插座、右下角為交流電源開(kāi)關(guān)孔。
5 操作板測(cè)試儀的應(yīng)用
5.1 操作板檢驗(yàn)報(bào)告單
根據(jù)每一塊操作板檢測(cè)繼電器的順序，制作相應(yīng)的報(bào)告單。 以 CZX-12R2 操作箱 4 號(hào) TA2 操作板為例，部分檢驗(yàn)報(bào)告單如表 1 所示。
報(bào)告單類(lèi)型欄（電壓 ／ V）可讓測(cè)試人員知道該繼電器的類(lèi)型是電壓型還是電流型，待加的直流檢測(cè)電源是直流電壓還是直流電流，防止誤加檢測(cè)電源損壞繼電器。 報(bào)告單的正極檔位欄和負(fù)極檔位欄可讓測(cè)試人員知道相應(yīng)正、負(fù)電源波段開(kāi)關(guān)選擇的檔位。 測(cè)試人員可根據(jù)發(fā)光二極管亮、滅判斷相應(yīng)繼電器動(dòng)作情況，同時(shí)將測(cè)試值記錄于動(dòng)作值和返回值欄。
5.2 操作板檢驗(yàn)步驟
下面介紹操作板的測(cè)試步驟。
a. 將操作板插入操作板端口輸入模塊端口，并插入相應(yīng)的繼電器接點(diǎn)轉(zhuǎn)接頭。
b. 連接 220 V 交流電源，經(jīng)整流器提供發(fā)光二極管 5 V 直流電源，但此時(shí) 220 V 交流電源開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)。
c. 根據(jù)操作板檢驗(yàn)報(bào)告單，從繼電保護(hù)調(diào)試設(shè)備選擇相應(yīng)類(lèi)型的直流檢測(cè)電源連接到正、負(fù)接線柱，旋轉(zhuǎn)紅黑波段開(kāi)關(guān)選擇電源輸入正、負(fù)端子。 沒(méi)有選擇端子的波段開(kāi)關(guān)一定撥打到空檔，以防輸入電源造成短路。
d. 合上 220 V 交流電源開(kāi)關(guān)，發(fā)光二極管回路5 V 直流電源接通。 將直流檢測(cè)電源調(diào)到一個(gè)較小的值，輸入到測(cè)試儀，逐漸增加直流檢測(cè)電源的大小，當(dāng)發(fā)光二極管亮（滅）時(shí)，對(duì)應(yīng)繼電器的常開(kāi)（常閉）接點(diǎn)閉合（斷開(kāi)），記錄此時(shí)電壓或電流值，即為動(dòng)作值。 然后逐漸減少直流檢測(cè)電源的大小，當(dāng)發(fā)
光二極管滅（亮）時(shí)，對(duì)應(yīng)繼電器的常開(kāi)（常閉）接點(diǎn)斷開(kāi)（閉合），記錄此時(shí)電壓或電流值，即為返回值。
e. 該回路所有繼電器測(cè)試完畢，則斷開(kāi)繼電保護(hù)調(diào)試設(shè)備直流檢測(cè)電源，斷開(kāi) 220 V 交流電源開(kāi)關(guān)，將 4 個(gè)波段開(kāi)關(guān)都打到空檔。
f. 根據(jù)操作板檢驗(yàn)報(bào)告單測(cè)試下一個(gè)繼電器回路，回到步驟 c。
g. 該操作板測(cè)試完畢，若需要檢測(cè)下一塊操作板，則回到 a，否則結(jié)束。
5.3 操作板檢驗(yàn)效果
在 1 個(gè)新建 220 kV 變電站現(xiàn)場(chǎng)，隨機(jī)選取 8 個(gè)人組成 4 個(gè)小組，對(duì) 8 套 CZX-12R2 操作箱進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分別采用操作板測(cè)試儀檢驗(yàn)（新方法）與采用加長(zhǎng)板檢驗(yàn)（舊方法），用時(shí)如圖 7 所示。
采用波段開(kāi)關(guān)選擇端子將檢測(cè)電源輸入繼電器回路，杜絕了因采用夾子夾端子時(shí)誤碰其他端子而導(dǎo)致繼電器短路并燒壞的可能。 另外采用發(fā)光二極管能明顯判斷繼電器的動(dòng)作，不會(huì)因聽(tīng)不清繼電器接點(diǎn)動(dòng)作的聲音而繼續(xù)增加電壓或電流導(dǎo)致?lián)p傷或損壞繼電器。 上述 2 種措施，使得采用操作板測(cè)試儀檢驗(yàn)操作板的安全性和工作效率顯著提高，檢測(cè)后的操作箱能放心投入運(yùn)行。
6 結(jié)論
繼電保護(hù)操作板測(cè)試儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。從實(shí)際運(yùn)用說(shuō)明：采用新測(cè)試方法有效防止了對(duì)繼電器的損傷和損壞，提高了檢測(cè)操作板繼電器的安全性，有效保障了操作箱的安全可靠運(yùn)行；同時(shí)新測(cè)試方法減少了操作板檢驗(yàn)的時(shí)間，保證了繼電保護(hù)設(shè)備預(yù)試或全檢工作順利完成，減少了停電時(shí)間，提高了電網(wǎng)的供電可靠性。
