一种10kV永磁机构模拟断路器与模拟方法

一种10kV永磁机构模拟断路器与模拟方法

林子巡李洪卫

（深圳供电局有限公司广东省深圳市518000）

摘要：目前，全国各区域全力开展配网自动化建设，永磁断路器作为配网自动化的基础，需具备强可靠性、灵敏性与选择性。本文阐述了一种永磁机构模拟断路器，充分利用磁保持继电器两组线圈的正反特性，通过两组磁保持继电器模拟断路器的分合闸状态，适用于配电网永磁断路器，具有结构简单，操作便宜，能够完美适配配电网的永磁断路器特性。

关键词：永磁；模拟断路器；配网

1.前言

当前，全国各区域正大力发展配网自动化，以实现对配电网的故障自动定位、隔离，对非故障段尽快恢复供电。但如今，配电网的继电保护技术发展远迟滞于主网，很多单位在配网断路器未能正常动作后未采取正确措施排查断路器故障原因，导致断路器无法发挥足够的效益。此外，断路器投产后，需要开展年度定检工作。因此，需要一种能够模拟断路器一次设备状态的模拟装置，接收保护装置发出的跳合闸命令，以开展设备试验。

2.永磁机构模拟断路器设计思路

通过研究分析，磁保持继电器具备方向性，当激励直流脉冲电压方向不同时，磁保持继电器具备开与合不同的状态转换功能。因此，可利用磁保持继电器的常闭、常开特性，当无激励电压或激励电压与上次激励电压方向相同时，磁保持继电器能够依靠永久磁铁的磁力保持原有状态。通过不同的回路，依靠断路器保护输出的不同指令，使磁保持继电器改变状态，模拟断路器跳闸或合闸动作。

根据上文所述思路，可充分利用磁保持继电器两组线圈的正反特性，通过两组磁保持继电器模拟断路器的分合闸状态。因此，永磁机构断路器主要包含两个磁保持继电器、发光二极管指示灯、串联电阻、分合闸开关等。

3.永磁机构模拟断路器回路设计方案

在该永磁机构模拟断路器中，磁保持继电器采用DSP2A-L2-DC12V，工作参数为：操作时间10ms；释放时间5ms；线圈功率300mW；线圈电阻480Ω；定义1脚16脚、2脚15脚分别为两组线圈，5脚8脚、12脚9脚分别为两组动静触头。其工作原理为：1脚施加12V正电压16脚加12V负电压继电器闭合；2脚加正15脚加负继电器断开；1脚加负16脚加正继电器断开；2脚加负15脚加正继电器闭合。

如图所示，该模拟断路器手动分合闸回路由磁保持继电器A-JDQ1线圈2脚15脚、A-JDQ2磁保持继电器的线圈1脚16脚、手动开关按钮K1（K2）、分压电阻R13互相串联组成，通过外施加DC24V电源进行供电。手动开关按钮K1（K2）为常开节点，只有当触按该两个开关按钮中的任何一个时，该回路才导通，进行分合闸，且两个开关按钮不可同时触按。

跳闸回路由磁保持继电器A-JDQ1线圈1脚16脚、A-JDQ2磁保持继电器的线圈2脚15脚、分压电阻R1或R2串联组成。L-A、L110-接点为连接断路器保护输出的接点。逻辑输出时间检测回路可直接检测磁保持继电器A-JDQ1动静触头5脚8脚或12脚9脚。开关状态指示回路分为断开指示回路与闭合指示回路。闭合指示回路由磁保持继电器A-JDQ1动静触点5脚8脚、发光二极管（红色）、分压电阻R7组成；断开回路磁保持继电器A-JDQ2动静触点12脚9脚、发光二极管（绿色）、分压电阻R8组成。

根据磁保持继电器DSP2A-L2-DC12V参数及工作电源，对各回路电阻开展计算：

跳闸回路：

该跳闸回路串联有分压电阻，跳闸回路可连接至DC110V或DC220V，因此串联有两个不同的分压电阻，以确保磁保持继电器获得可靠的动作电压。

通过简单电阻回路计算，R1取3.6K，电阻的功率为2.25W；R2取7.5K，电阻的功率为4.69W。

手动分合闸回路：

分合闸回路分别通过两个常开开关控制。K1为分闸常开开关，K2为合闸常开开关。当触按不同的开关按钮时，磁保持继电器的电压方向相反，只有一组磁保持继电器的触点导通，模拟断路器的状态。实现方式上，与跳闸回路原理相同。因所施加电压仅为DC24V，故只需串联电阻防止线圈发生过流即可，即R13取100Ω。

开关状态指示回路：

采用DC24V作为供电电源，提供发光二极管所需的电源。发光二极管串联分压电阻与磁保持继电器的动静触点。不同的磁保持继电器串联不同的颜色的发光二极管。正常情况下，发光二极管通过电流为5mA，所以电阻R7、R8阻值=24V/0.005A=4.8K，取5.1K。

时间检测回路：

通过一组磁保持继电器的动静触点分合时间检测逻辑输出时间检测回路。

4.永磁机构模拟断路器模拟状态分析

该10kV永磁机构模拟断路器主要包括A、B、C三相，每相电路相同，下文如无特别说明，所述内容均只针对其中一相。

所述10kV永磁机构模拟断路器模拟过程如下：

对断路器保护施加电流，若所加电流超出断路器保护的动作定值，则断路器保护发出动作信号。信号传输至模拟断路器的跳闸回路，在L110-和L-A间加110V直流电压，继电器A-JDQ1的1脚为负电压16脚为正电压，A-JDQ1断开；继电器A-JDQ2的2脚为负电压15脚为正电压，A-JDQ2闭合。因A-JDQ2闭合，故其动静触点5脚8脚与12脚9脚分别导通。5脚8脚导通后，发光二极管（绿色）V2亮，显示模拟断路器断开。

当按下模拟继电器的手动合闸按钮K2时，继电器A-JDQ1的2脚为负电压15脚为正电压，继电器A-JDQ1闭合；继电器A-JDQ2的1脚为负电压16脚为正电压，继电器A-JDQ2断开。因继电器A-JDQ1闭合，故其动静触点5脚8脚与12脚9脚分别导通。5脚8脚导通后，串联的发光二极管（红色）V1亮，显示模拟断路器闭合。同样的，手动分闸按钮K1原理与其相同，不再赘述。

5.结语

本文所设计的永磁机构模拟断路器充分利用磁保持继电器两组线圈的正反特性，通过两组磁保持继电器模拟断路器的分合闸状态。该断路器主要适用于配电网永磁断路器，与现有的模拟断路器相比，具有结构简单，操作便宜，能够完美适配配电网的永磁断路器特性。