农网剩余电流动作保护系统仿真实训装置的开发与应用

摘 要：农网剩余电流动作保护系统仿真实训装置的开发与应用，填补了国内这一领域的空白，介绍了该装置的开发目的、开发思路、系统组成、功能特点和应用效果。

关键词：剩余电流；保护；仿真；开发；应用

Rural action to protect the system simulation residual current practice device development and application

Fang Xianghui

Zhejiang power professional technology institute, Jiande, 311600, China

Abstract: Rural action to protect the system simulation residual current practice device development and application and fill the blank of in this field, this paper introduces the development of the device development idea, aim, system composition, function characteristics and application effect.

Key words: residual current; protect; simulation; develop; apply

剩余电流动作保护装置作为一种有效降低农网触电伤亡事故的后备保护装置，已经使用和推广了三十余年，在防止人身触电伤亡事故，消除大量触电事故隐患，促进低压电网管理方面起到不可低估的作用。目前，在新农村电气化建设中，国家电网公司提出了剩余电流动作保护装置(以下称保护装置)的安装和投运率达到100%的要求，对低压电网剩余电流动作保护装置的安装和运行要求进一步提高。但是，剩余电流动作保护装置的运行、维护和管理也长期存在如下难题：

(1)投运难―剩余电流动作保护装置在低压电网运行中投运率低、维护工作量大。

(2)维护难―确保剩余电流动作保护装置正常投运是个烦琐、细致、持续的工作。供电线路所处的环境差异和用电情况的不确定性很大，这使得剩余电流出现的随机性很大，即使同一线路在不同时段和不同气候下都不会相同，故障原因和故障地点的不确定性使得剩余电流动作保护装置运行维护较为困难。

(3)管理难―在管理上，由于剩余电流动作保护装置安装数量多、分布广，甚至安装地点偏远，运行环境比较恶劣，因此无法及时获取线路的漏电信息和运行信息，无法科学地对线路进行实时有效管理。

加强生产一线供电所员工的专业技能培训，提高他们对剩余电流动作保护装置安装、运行、维护、管理、检修的技能水平，提高剩余电流动作保护装置投运率、正确动作率，我们研究开发了农网剩余电流动作保护系统仿真实训装置。

WT-F16剩余电流动作保护系统仿真实训装置就是针对三级剩余电流保护系统运行过程中出现的各种各样问题进行模拟，呈现出实际运行的工作状态。学员通过实际的计算、操作、观察、排除等步骤，逐步提高现场查处、排除三级剩余电流动作保护故障的能力。

1 开发的主要技术依据

农网剩余电流动作保护系统仿真实训装置开发的技术依据主要有：《剩余电流动作保护装置的安装和运行(GB13955-2005)》《剩余电流动作保护器农村安装运行规程(DLT 736-2000)》《剩余电流动作保护器的一般要求(GB 6829-1995)》《农村低压电力技术规程(DL/T 499-2001)》，同时符合国家电网公司电力安全工作规程、低压配电装置及低压线路等相关技术规程与规范。

2 装置的主要功能及特点

2.1 实体部分的功能及特点

机柜采用标准GGD柜型，符合现场低压配电柜形式。设备采用现场常见剩余电流保护装置，组成与市电隔离的TT系统，面板方便学员进行剩余电流保护装置安装、接线和测试实训；系统按照农村电网三级剩余电流动作保护系统布局元件，可以设置三十多种(处)故障；装置一级至三级均可以设置剩余电流动作保护故障，并且剩余电流可以调节；一级、二级剩余电流保护装置具有通讯控制功能，可以通过PC软件或者本地操作设置剩余电流动作保护值、动作时间等参数，验证学习各级剩余电流动作保护装置设计安装要求；装置可以设置三级剩余电流动作保护装置的接线错误故障，模拟仿真剩余电流保护器不投入或不切除等故障；具有无功补偿电容自动控制回路、单相照明控制回路、负载电阻模块，可以实现无功补偿控制器电源故障模拟、居民用户故障模拟、动力用户故障模拟；可以考查学员的识图能力和进行故障查找、处理及正确使用工器具、常用表计的能力(如图1所示)。

图1

2.2 系统原理图

剩余电流动作保护系统电路原理图如图2所示：

图2

2.3 模拟故障设置种类

装置一级至三级均可以设置剩余电流保护故障，并且剩余电流值可以调节，也可以从外部通过试跳笔任意调节剩余电流值；故障点可以单个设置，也可以组合设置；故障点由计算机软件统一设置，设置完成后由学员查找，分析原因并通过短路桥或者恢复线恢复故障。一级、二级剩余电流保护装置具有通讯控制功能，可以通过PC软件或者本地操作设置剩余电流动作保护值、动作时间等参数，验证学习各级剩余电流保护装置设计安装要求及时序配合问题。

图2中K1～K30为模拟系统的故障设置点，其中K1点可模拟由于中性线接地阻抗过大形成零线与地线之间的悬浮电压；K2～K8，K21～K23点可模拟接线错误、电源故障、相线接地、零线接地故障等原因导致总保护RCD1有剩余电流提示、跳闸、误动作等现象；K12～K13，K16，K24～K26，K34～K8点可模拟接线错误、电源故障、相线接地、零线接地故障等原因导致中级保护RCD2和RCD3有剩余电流提示、跳闸、误动作等现象；K9～K11，K14，K15，K27～K33点可模拟接线错误、电源故障、相线接地、零线接地故障等原因导致末级保护RCD4～RCD8有剩余电流提示、跳闸、误动作等现象。

2.4 软件的功能和特点

装置通过PC软件全程操控，具有考生信息编辑、打印功能，方便教学实训；PC软件集成多种理论教学内容，可以设计生成输出多种理论试卷和实训操作试题；设计剩余电流保护装置信息管理实训模块，训练学员完成基础台账资料的录入、更新、故障报警记录等操作步骤；具有联机控制功能，单台计算机可以联机控制多台装置，方便教师在考核时统一进行故障设置，统一考试计时，保证考核的公正、公平性；在联机控制相对应的端口与设备要对应。

软件主要内容有安装、主界面、培训环境、应用培训和资料管理共5项。在培训环境界面中设置了考生界面和教师管理界面以方便教学与培训，在学生界面下只能设置故障，而不能显示故障位置，教师可以点击[设置/显示故障]，然后输入密码，在原理图中则显示故障点位置，如需隐藏故障，点击[隐藏故障]即可，同时在[设置/管理密码]菜单下可以管理密码用户。在原理图区内可进行如下操作：当鼠标移动到一个故障点时，鼠标右下角会出现该故障点状态及故障现象、故障原因，红色表示该故障点已经设置，蓝色表示故障点尚未设置。可利用鼠标左键双击故障点、鼠标右键点击故障点、弹出菜单进行选择故障设置或取消故障点。

在题库工具栏，双击试题ID或者试题名称，可以将题库中的试题加入故障设置列表，点击“发送”可以设置题库中的故障点。

在原理图区单击鼠标右键可以选择查找故障点、切换点、已设故障、调整大小、恢复原大小、已设故障加入题库等功能。

双击原理图剩余电流动作保护器，则弹出剩余电流动作保护器远程控制界面。在剩余电流动作保护器控制界面，可以远程监控剩余电流保护器的运行状态，同时可以操作分、合闸与试跳，在菜单中可以设置剩余电流动作保护器的各个参数、查询读取跳闸参数及故障类型。

在资料管理界面，可以对供电企业和供电所的剩余电流动作保护装置管理台账资料进行管理与查看。

3 应用

WT-F16剩余电流动作保护系统仿真实训装置是针对三级剩余电流保护系统运行过程中出现的各种问题进行模拟，呈现出实际运行的工作状态。学员通过实际的计算、操作、观察、排除等步骤，逐步掌握现场查处、排除三级剩余电流动作保护故障的能力。

3.1 培训操作的主要内容

3.1.1 历史记录查询

利用设备自动跟踪功能查询并记录剩余电流中级保护装置上次跳闸原因和总跳闸次数等历史记录。

3.1.2 剩余电流动作保护装置的性能测试

GBl3955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》规程规定：“为检验剩余电流保护装置在运行中的动作特性及其变化，运行管理单位应配置专用测试仪器，并应定期进行动作特性试验”。如在实际运行的剩余电流动作保护装置上进行动作特性测试练习，将会造成低压电网跳闸，影响供电可靠性。在WT-F16剩余电流动作保护系统仿真实训装置上直接进行剩余电流动作保护装置的工作性能测试，不仅安全、保护器动作后也不会造成市电停电。可测试的项目主要有：剩余动作电流值测试、分段时间测试、极限不驱动时间测试三项。

3.1.3 故障判断、分析和排除

WT-F16剩余电流动作保护系统仿真实训装置可模拟33种引起剩余电流动作保护装置拒动、误动的故障。这些故障既可单一设置，也可组合设置。

(1)可以相互组合的故障点见表1。

表1

(2)不可以相互组合的故障点见表2。

表2

3.2培训操作、考核流程

(1)学员入场，准备好相应工具。

(2)培训操作、考核开始(以教师口令为准)，教师开始计时。

(3)测试剩余电流总保护装置的动作时间及动作电流，并填写记录单。

(4)查询剩余电流中级保护装置上次跳闸原因和总跳闸次数，并填写记录单。

(5)向教师申请首次开始故障查找，查看故障现象。

(6)向教师报告：申请停电、做好安全措施，并进行故障排查。接地故障排查必须在停电状态下进行，不得拆卸柜内元器件。

(7)若学员判定为非接地故障时，允许申请第二次通电查找故障(带电排查)。否则认为第二次通电学员故障排查结束，终止故障排查。

(8)修复故障。

(9)清理现场，整理工具。

(10)报告结束，教师结束计时，学员离场。

(11)培训操作、考核终结时间一到(以教师口令为准)，学员必须立即停止操作。

4 结束语

WT-F16剩余电流动作保护系统仿真实训装置的开发，成功地实现了农网三级剩余电流动作保护系统实体和培训系统的有机结合，有效地破解了实训真实性、安全性和可操作性的难题。本装置于2011年7月成功应用于浙江省电力公司农电工岗位知识和技能竞赛的培训。