一种高可靠性开关量输出板的设计与实现-电力系统保护与控制.PDF

2001 年 9 月 继电器 第 29 卷 　第 9 期 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 35 RELAY 一种高可靠性开关量输出板的设计与实现 余晓龙 , 丁仁杰 , 胡炯 (清华大学电机系 , 北京 　100084) 摘要 : 从提高开关量输出板动作可靠性的角度出发 ,提出开关量输出板必须具备的几个特殊安全防范功能 , 主要包括上电后自行瞬时初始化 , 电源掉电瞬间闭锁输出 ,输出开关量命令在线检测等 ,针对此给出区域稳定 控制装置中开关量输出板设计实现的具体方案 。这些措施简单实用 , 已应用于区域稳定控制系统二期工程 中。 关键词 : 开关量输出板 ; 　可靠性 ; 　检测 ; 　区域稳定控制装置 ( ) 中图分类号 : TM76 　　　文献标识码 : B 　　　文章编号 : 2001 完全电气隔离 。内部电源的开关可能引起输出量状 1 　引言 态的变化 ,而外部电源上电掉电不会直接导致内部 在输电线路发生故障时 ,安装在发电厂的区域 输出量变化 ,故保证内部电源开关时输出量始终维 [1 ] 稳定控制装置 会根据采集得到的电压和电流数据 持 0 输出是确保开出板不误动作的必要措施 。 分析当前运行情况 、判断故障类型并查对策表决定 通常电源开关时维持 0 输出的方案为 : ①上电 切机方式 ,在得到继电保护信号确认后通过开关量 复位电路 ,参见图 1 (a) , 即利用 RCD 回路使上电瞬 输出板发出相应的切机命令 ; 同时装置还接受远方 间CLR 端维持低电平 ,其中二级管为复位电容在掉 变电站发来的切机信号 ,根据本厂运行情况决定切 电时提供一条迅速放电的通路 ; ②合理的光耦接法 机措施 ,发出切机命令 。这里 ,开关量输出板是整个 可以使 Vcc 掉电时光耦输出端维持低电平 ,参见图 1 稳控装置决策的最终动作执行者 , 由于稳控装置涉 (b) 。 及到切发电机等重要的动作 ,这就对开关量输出板 工作的可靠性提出了非常高的要求 。开出板的拒动 或误动都会给相应的电厂带来直接的经济损失 ,甚 至可能引发影响更为巨大的事故 。 根据开出板在工业现场的工作情况和实验室调 试中积累的经验 ,开关量输出板的常见问题主要分 为两类 : ①开出板在内部总线电源上电或掉电的极 端情况下 ,如反复频繁快速开关电源 ,可能发生误动 作 ; ②开出板在长期工作过程中 ,某些通道由于反复 图 1 动作导致老化或检修员操作不当等人为因素造成损 然而对于输出端直接控制发电机切机信号的 坏 ,进而产生误动或拒动 。 稳控装置开出板而言 ,任何一次误动都可能造成严 为便于进行系统地分析 ,将开关量输出板的工 重的后果 ,上面的方案需要进一步改进 。考虑两个 作时段按照内部总线电源的变化划分为三个阶段 : 较为极端的情况 : ①由于电源掉电有延时 ,频繁开关 ①上电瞬间至电压稳定前 ; ②电压稳定后的正常工 内部总线电源时 , 电容放电不够充分 ,可能出现重新 作阶段 ; ③掉电瞬间至电压归零 。针对上面提到的