用定量分析方法校驗(yàn)電流上升率和電流增量

1、用定量分析方法校驗(yàn)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(yàn)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(diǎn)，因此，電流上升率di/dt和電流增量I保護(hù)被越來(lái)越多地應(yīng)用到直流牽引系統(tǒng)中。在對(duì)這兩種保護(hù)的校驗(yàn)中，無(wú)論在安裝調(diào)試階段還是年度校驗(yàn)時(shí)，據(jù)筆者所知，更多是使用定性法。即手動(dòng)將直流低電壓（通常是幾伏至十幾伏）輸出至保護(hù)裝置的輸入端，以保護(hù)動(dòng)作與否來(lái)判斷保護(hù)裝置動(dòng)作是否正確。顯然，這種方法并不知道保護(hù)動(dòng)作時(shí)激勵(lì)信號(hào)有多大，也無(wú)法驗(yàn)證保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，因此不能準(zhǔn)確得知保護(hù)裝置是否按整定值正確動(dòng)作。

2、為了得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者經(jīng)過(guò)摸索，找到了使用泰克示波器和信號(hào)發(fā)生器，以定量的方式來(lái)校驗(yàn)的方法。本文以廣州地鐵一號(hào)線使用的3UB61保護(hù)裝置為例，用實(shí)例的方式詳細(xì)敘述了對(duì)這兩種保護(hù)進(jìn)行定量試驗(yàn)的原理和方法。其它的如西門子的DPU96、賽雪龍的SEPCOS型微機(jī)綜合控制保護(hù)裝置，其校驗(yàn)原理和方法均相類似。 2.定量試驗(yàn)的原理為了得到校驗(yàn)所需的電流上升率和電流增量，可使用信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生，做為保護(hù)動(dòng)作需要的信號(hào)量，而為了驗(yàn)證保護(hù)的動(dòng)作值和時(shí)間，可使用示波器來(lái)同步記錄信號(hào)量和開(kāi)關(guān)量。因此，該定量試驗(yàn)的思路是使用信號(hào)發(fā)生器和示波器來(lái)分別獲得激勵(lì)量和檢驗(yàn)數(shù)值。在本文列舉的試驗(yàn)實(shí)例中，使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生

3、所需的信號(hào)量；用泰克TDS3032示波器監(jiān)視信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)并同時(shí)采集保護(hù)輸出即開(kāi)關(guān)量，觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)量；這樣不僅驗(yàn)證動(dòng)作值是否準(zhǔn)確，還可將兩者比較得到準(zhǔn)確的動(dòng)作延時(shí)。對(duì)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(hù)試驗(yàn)的方法和步驟 31 di/dt保護(hù)試驗(yàn)的理論計(jì)算以廣州地鐵一號(hào)線芳村牽引變電所的一個(gè)饋線柜整定實(shí)例來(lái)看，di/dt 整定值40A/ms，整定延時(shí)30ms。di/dt所需的激勵(lì)信號(hào)由以下計(jì)算而得：短路電流先是通過(guò)分流器（4000A/60mv），再經(jīng)饋線柜的變送器U1（ 0.3V/10V）得到一個(gè)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(hào)發(fā)生器輸入保護(hù)端的電壓上升斜率值) 32 di/dt保護(hù)試驗(yàn)的步驟 3.2.1設(shè)置示波器 CH1標(biāo)度1V，CH2標(biāo)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(dòng)作波形如圖2（注意：CH1通道采集的為信號(hào)量，CH2通道采集的為開(kāi)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(hù)試驗(yàn)原理圖 接入信號(hào)至保護(hù)輸入端時(shí)，將保護(hù)的1#、2端子的原接線退出，并注意正負(fù)極性； 接線時(shí)注意將保護(hù)的16#端子的原

5、接線退出，將示波器的CH2上緊至保護(hù)的16#端子；（b）使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作需要的波形,按Start鍵輸出信號(hào)（c）填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)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(yàn)證波形的斜率為20mv/ms。由此可讀動(dòng)作時(shí)間；di/dt的固有延時(shí)為10.2ms 圖2 di/dt保護(hù)動(dòng)作波形圖 4. I保護(hù)試驗(yàn)的方法和步驟 41I保護(hù)試驗(yàn)的理論計(jì)算 I整定4000A、5ms,由此計(jì)算動(dòng)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(gè)斜率大于400 mv/ms的波形，周期大于5ms，用來(lái)測(cè)試固有延時(shí)；比如下例中，通過(guò)修改信號(hào)發(fā)生器時(shí)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(shí)等于實(shí)際動(dòng)作延時(shí)減去整定延時(shí)。 再做一個(gè)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(shí)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(shí)由I出口，而不是di/dt出口；從開(kāi)關(guān)動(dòng)作起始時(shí)間減繼電器固有延時(shí)可讀此時(shí)的動(dòng)作電壓，

7、由此動(dòng)作電壓可折算到一次側(cè)動(dòng)作電流。 42I保護(hù)試驗(yàn)的步驟第一步，計(jì)算固有延時(shí)： 4.2.1.1設(shè)置示波器 CH1標(biāo)度1V，CH2標(biāo)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(hào)端子改為16號(hào)，17號(hào)端子改為18號(hào)） (b) 接線時(shí)注意將保護(hù)的18#端子的原接線退出，將示波器的CH2上緊至保護(hù)的18#端子 (c) 使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作需要的波形,按Start鍵輸出信號(hào) (d) 填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并記錄波形，本例由動(dòng)作延時(shí)減整定時(shí)間得繼電器固有延時(shí)為13.4ms；圖3 I計(jì)算固有延時(shí)波形圖第二步，計(jì)算

8、動(dòng)作電壓 4.2.2.2設(shè)置示波器 CH1標(biāo)度1V，CH2標(biāo)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(hào)使I動(dòng)作 (b)填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并記錄波形；從開(kāi)關(guān)動(dòng)作起始時(shí)間減繼電器固有延時(shí)可讀此時(shí)的動(dòng)作電壓，由此動(dòng)作電壓可折算讀到一次側(cè)動(dòng)作電流；快速計(jì)算方法是用此時(shí)的電壓值×2000即動(dòng)作電流。 本例由示波器讀到動(dòng)作電壓為1.98V,折算到一次側(cè)動(dòng)作電流是3960A。 (c)校驗(yàn)完畢恢復(fù)接線，將直流小車及Simatic復(fù)位。 圖4 I計(jì)算動(dòng)作電壓波形 5.結(jié)語(yǔ)：實(shí)踐證明，以上介紹的試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、操作簡(jiǎn)單。在對(duì)di/d