用定量分析方法校驗電流上升率和電流增量

1、用定量分析方法校驗電流上升率和電流增量作者：廣州市地下鐵道總公司  用定量分析方法校驗電流上升率和電流增量 1.前言在城市軌道交通系統(tǒng)的直流牽引供電系統(tǒng)中，其短路電流具有上升速度快、短路電流大的特點，因此，電流上升率di/dt和電流增量I保護被越來越多地應用到直流牽引系統(tǒng)中。在對這兩種保護的校驗中，無論在安裝調(diào)試階段還是年度校驗時，據(jù)筆者所知，更多是使用定性法。即手動將直流低電壓（通常是幾伏至十幾伏）輸出至保護裝置的輸入端，以保護動作與否來判斷保護裝置動作是否正確。顯然，這種方法并不知道保護動作時激勵信號有多大，也無法驗證保護的動作時間，因此不能準確得知保護裝置是否按整定值正確動作。

2、為了得到準確的試驗數(shù)據(jù)，筆者經(jīng)過摸索，找到了使用泰克示波器和信號發(fā)生器，以定量的方式來校驗的方法。本文以廣州地鐵一號線使用的3UB61保護裝置為例，用實例的方式詳細敘述了對這兩種保護進行定量試驗的原理和方法。其它的如西門子的DPU96、賽雪龍的SEPCOS型微機綜合控制保護裝置，其校驗原理和方法均相類似。 2.定量試驗的原理為了得到校驗所需的電流上升率和電流增量，可使用信號發(fā)生器來產(chǎn)生，做為保護動作需要的信號量，而為了驗證保護的動作值和時間，可使用示波器來同步記錄信號量和開關(guān)量。因此，該定量試驗的思路是使用信號發(fā)生器和示波器來分別獲得激勵量和檢驗數(shù)值。在本文列舉的試驗實例中，使用信號發(fā)生器產(chǎn)生

3、所需的信號量；用泰克TDS3032示波器監(jiān)視信號發(fā)生器的輸出信號并同時采集保護輸出即開關(guān)量，觸發(fā)源選擇開關(guān)量；這樣不僅驗證動作值是否準確，還可將兩者比較得到準確的動作延時。對示波器要求主頻至少為100 MHZ，雙通道并具有單次觸發(fā)功能。 3.di/dt保護試驗的方法和步驟 31 di/dt保護試驗的理論計算以廣州地鐵一號線芳村牽引變電所的一個饋線柜整定實例來看，di/dt 整定值40A/ms，整定延時30ms。di/dt所需的激勵信號由以下計算而得：短路電流先是通過分流器（4000A/60mv），再經(jīng)饋線柜的變送器U1（ 0.3V/10V）得到一個模擬的電流上升：（40A/ms）/(0.3V/

4、10V)=400A/0.3 ms (400A/0.3 ms)/(4000A/60mv)=20mv/ms(此為信號發(fā)生器輸入保護端的電壓上升斜率值) 32 di/dt保護試驗的步驟 3.2.1設置示波器 CH1標度1V，CH2標度10V，M為10ms,觸發(fā)源為CH2，直流24V；上升延觸發(fā),采集方式為單一序列；di/dt整定值動作波形如圖2（注意：CH1通道采集的為信號量，CH2通道采集的為開關(guān)量；圖3、圖4同理） 3.2.2步驟（a）按原理圖接線（圖1） 圖1 di/dt保護試驗原理圖 接入信號至保護輸入端時，將保護的1#、2端子的原接線退出，并注意正負極性； 接線時注意將保護的16#端子的原

5、接線退出，將示波器的CH2上緊至保護的16#端子；（b）使用信號發(fā)生器產(chǎn)生保護動作需要的波形,按Start鍵輸出信號（c）填寫實驗報告，并記錄波形。從示波器錄到的波形可看到，波形幅值為1.6V,周期80ms;驗證波形的斜率為20mv/ms。由此可讀動作時間；di/dt的固有延時為10.2ms 圖2 di/dt保護動作波形圖 4. I保護試驗的方法和步驟 41I保護試驗的理論計算 I整定4000A、5ms,由此計算動作電壓幅值：（4000A）/(0.3V/10V)=4000A/0.03 （4000A/0.03 )/(4000A/60mv)=2V 2V/5ms400 mv/ms 做I分兩步： 先做

6、一個斜率大于400 mv/ms的波形，周期大于5ms，用來測試固有延時；比如下例中，通過修改信號發(fā)生器時鐘頻率(CLOCK 100kHZ變?yōu)镃LOCK 1000kHZ)，將波形周期改為8ms,滿量程電壓調(diào)為6V，斜率是6000mv/8ms=750mv/ms,固有延時等于實際動作延時減去整定延時。 再做一個斜率低于400 mv/ms，大于20 mv/ms的波形，比如下例中，將滿量程電壓調(diào)為10V，時鐘頻率仍為100KHZ，斜率是10000mv/80ms=125mv/ms，但它在30ms之前就已積到2V，所以這時由I出口，而不是di/dt出口；從開關(guān)動作起始時間減繼電器固有延時可讀此時的動作電壓，

7、由此動作電壓可折算到一次側(cè)動作電流。 42I保護試驗的步驟第一步，計算固有延時： 4.2.1.1設置示波器 CH1標度1V，CH2標度10V，M為4ms,觸發(fā)源為CH2，直流24V；上升延觸發(fā),采集方式為單一序列。 4.2.1.2步驟 (a) 按原理圖接線（如圖1，15號端子改為16號，17號端子改為18號） (b) 接線時注意將保護的18#端子的原接線退出，將示波器的CH2上緊至保護的18#端子 (c) 使用信號發(fā)生器產(chǎn)生保護動作需要的波形,按Start鍵輸出信號 (d) 填寫實驗報告，并記錄波形，本例由動作延時減整定時間得繼電器固有延時為13.4ms；圖3 I計算固有延時波形圖第二步，計算

8、動作電壓 4.2.2.2設置示波器 CH1標度1V，CH2標度10V，M為10ms,觸發(fā)源為CH2，直流24V ；上升延觸發(fā),采集方式為單一序列。 4.2.2.3步驟 (a)按Start鍵輸出信號使I動作 (b)填寫實驗報告，并記錄波形；從開關(guān)動作起始時間減繼電器固有延時可讀此時的動作電壓，由此動作電壓可折算讀到一次側(cè)動作電流；快速計算方法是用此時的電壓值×2000即動作電流。 本例由示波器讀到動作電壓為1.98V,折算到一次側(cè)動作電流是3960A。 (c)校驗完畢恢復接線，將直流小車及Simatic復位。 圖4 I計算動作電壓波形 5.結(jié)語：實踐證明，以上介紹的試驗方法簡單、實用、操作簡單。在對di/d