一种便携式测试设备测试电源研制

一种便携式测试设备测试电源研制

李柯睿1

中国南方电网有限责任公司惠州供电局    广东    惠州    516000

摘要：广东省内某供电局某变电站出现因万用表故障导致一起设备误跳闸事件后，要求在使用万用表测量继电保护装置保护压板前须在已知电压进行测试后方能用于测量保护压板。由于目前变电站内未配备有相关已知电压测试设备，且网上售卖的开关电源的电压值与被测保护压板电压值不一致，不能直接购置使用。为此，需研制一款便携式测试设备测试电源，其所产生的标准电压与变电站内所使用的二次电压相符。测试电源采用便携式设计，可选择由移动电源为其供电，便于万用表在测试正常后立即用于保护压板的电压测量，降低使用故障万用表的机率。

关键词：测试设备；测试电源；便携

0 引言

保护压板是继电保护装置联系外部接线的桥梁和纽带，关系到保护装置的功能和动作出口能否正常发挥作用。按照电气操作导则等相关规范要求，跳闸及失灵等保护压板在投入操作前，需检查相关保护装置运行是否正常，并且按要求需使用万用表测量保护压板两端电压对地是否无异极性电压。然而，该项操作存在导致设备跳闸的风险主要有两类：（1）人的不安全行为，例如人员技能水平不足，选择万用表档位错误，选择了电阻档或电流档测量保护压板的直流电压或者在使用万用表前未检查万用表是否良好，选用了故障的万用表进行测量；（2）物的不安全状态，比如万用表突发故障，内部发生短路等。

XX年XX月XX日，某电厂发生了一起运行人员在投入保护压板过程中因使用万用表错误，导致运行中的1、2号机组跳闸的人为误操作事故。在事故中电厂运行部值班员在使用万用表测量保护压板两端电压时，仅检查了万用表测量档位是否在电压档，未检查万用表表笔插孔位置，未发现测量电压时表笔错误地插在电流测量插孔，致使在测量出口压板上端对地电压时，使得保护装置跳闸出口回路负极经出口继电器由万用表接地导通，保护跳闸出口继电器动作，发出了跳闸信号。

为了避免此类事件的发生，电网公司要求在使用万用表前需在已知电源上进行测量，万用表显示正确后方能在保护压板上进行测量。由于保护压板电压一般为直流±110伏或±55伏，目前变电站内并无配备用能产生此电压的电源，运行人员只能使用1.5伏电池作为已知电源进行测量。此种方法存在一定的弊端，比如某些万用表在1.5伏的低压档位范围内其电路是正常的，但在±110伏或±55伏电压较高的档位可能存在电路异常的风险，使用电压等级不一致的已知电源进行测试仍无法保证万用表内部电路是正常的。

因此需研制一款能产生标准电压与变电站内所使用的二次电压相符的测试电源。

图1 误操作万用表导通跳闸回路

1 标准电源设计方案

继电保护装置使用的电源为直流±110伏或±55伏，团队提出两种方案模拟继电保护装置电压。方案1：交流整流降压，此方案需装置接入市电再经过AC-DC电路将交流电转为直流电。如阻容降压电路，使用极少的元器件、极低的成本实现将交流市电转为直流低压的电路。方案2：使用充电宝作为电源，经过DC-DC电路将5V直流转为符合需求的电压。如升压斩波电路，通过控制开关管的占空比，进而控制输出电压的大小。根据便携性考虑，选择方案2。方案2虽然成本较高，但其便于运行人员检测确认万用表完好后，立即进行压板电压测试，安全性更高。

2内阻检测电路设计方案

依据多用表国标（GB/T13978-2008）要求，勇于测量电压的仪表输入电阻应不小于10兆欧。如果万用表错用电流档测量电压，此时万用表内阻远远小于标准值，相当于短接保护压板两端，将继电保护装置内部导通，如果是跳闸回路则会导致跳闸回路导通，使设备误跳闸造成事故。根据试验标准，万用表内阻检测每年只检测一次，如果内部电路故障导致输入电阻降低至标准值时，运行人员仅通过测量已知电源并不能容易发现此问题。为此，装置加入测试万用表内阻功能，有利于及时发现电路故障或人为错误选择万用表档位及表笔插错孔的情况。团队选用ICL7107电路设计内阻测量电路。此方案广泛应用于数字测量系统，芯片集成三位半转换器段驱动器、位驱动器于一体，能够直接驱动共阳极数字显示器。使用此方案电路较为简洁，抗干扰能力强、测量误差小、性能稳定可靠。

3 交流电流输出电路设计

为增加装置功能性，装置除了可用于检测万用表内阻及输出直流±110伏及±55伏电压，还可用于检测钳表。根据运行规程，运行人员每个月需使用钳表测量主变压器铁芯夹件泄露电流，当电流大于交流100毫安则为异常。据有关统计资料表明，由铁芯及夹件多点接地引发的事故占变压器总事故中第三位。接地环流会造成局部过热，严重时会造成保护动作进而跳闸。为了能够准确发现泄露电流异常的情况，有必要每次使用钳表测量前，使用已知电流进行检测。交流电流输出电路使用DC-AC逆变方案，采用单相全桥方波逆变电路，通过控制桥臂通断将直流变为50赫兹频率交变方波电压，电路外接可调电阻将输出电流控制为100毫安。

4结语

测试设备测试电源，具备模拟继电保护装置压板电压、检测万用表内阻阻止、输出供钳表检测标准交流电，可有效快速检测万用表及钳表的完好性，提高安全水平。

图2   装置整体外观

参考文献

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