靜態型電流電壓時間繼電器技術特性分析

摘要對靜態型電流電壓時間繼電器的技術特性進行了分析，并對靜態型繼電器的實際應用和發展趨勢提出了作者的個人觀點和看法。
　　關鍵詞靜態型繼電器特性
　　
　　0引言
　　隨著我國科學技術的發展，模擬電子技術和數字電子技術已廣泛的用于電力系統繼電保護及自動化設備上，電網繼電保護及自動化裝置已由過去常規的電磁型保護逐步向數字型保護過渡，作為繼電保護裝置一個基本組成部分的繼電器已由電磁型逐步向靜態型發展。雖然電磁型繼電器在過去幾十年里對電網的安全穩定運行所起的作用是肯定的，但是電磁型繼電器由于在結構上采用的是電磁原理和機械原理構成，其動作值離散性大和機械部分易卡死等缺陷造成的裝置不正確動作給系統帶來的危害也不可否認。為了解決電磁型繼電器原理結構上的這一弊病，國內許多廠家競相研制出了利用數字電子原理構成的繼電器即我們所稱的靜態型繼電器。由于靜態型繼電器原理和結構的優越性能，目前正在逐步取代早期研制的電磁型繼電器。
　　 1幾種主要靜態型繼電器技術特性分析
　　 1．1靜態型電流（電壓）繼電器
　　1．1．1應用
　　靜態型電流電壓繼電器分為靜態型過電流繼電器、靜態型過電壓繼電器、靜態型低電壓繼電器。過流繼電器主要用于電力線路和電力設備的過電流、過負荷保護和用作電流斷線閉鎖元件以及電流啟動元件。過電壓繼電器主要用于判別線路和電力設備的過電壓，用作過電壓保護。低壓繼電器主要用于判別線路和電力設備的電壓降低，用作失電保護或與電流繼電器配合構成復合電壓閉鎖過流保護。
　　1．1．2工作原理
　　
　　
　　如圖1所示，電流電壓繼電器的主要構成元件是集成運算放大器，集成運算放大器具有大于10000倍的開環放大倍數和極小的失調電壓、電流，是構成模擬型繼電器保護的最佳器件。交流電壓或電流經交流變換器變換成本繼電器所需的交流電壓，再經50Hz帶通濾去50Hz以外的諧波，然后再通過整流、濾波變成直流電壓送入整定回路，整定回路靠改變運算放大器的放大倍數來改變定值。整定回路的輸出電壓Uz再送入電平檢測器與比較電壓Ub進行比較，然后通過驅動，作用于出口繼電器J。
　　對于過流或過壓繼電器，在正常情況下Uz＜Ub時，繼電器J不動作；在故障情況下Uz＞Ub時，繼電器J動作。
　　對于低壓繼電器，在正常情況下時Uz＞Ub，繼電器J不動作；在故障情況下時Uz＜Ub，繼電器J動作。
　　1．1．3主要性能及特點
　　靜態型繼電器原理先進、性能穩定、絕緣水平和可靠性高。與電磁型繼電器比較具有動作值精度高、離散值孝整定范圍廣、動作和返回快、返回系數高、互感器負擔和直流功耗小等優點。同時繼·44·電器定值整定方便，調試簡單，特別是由于其外殼和引出線與電磁型繼電器完全相同，便于電磁型繼電器的更新換代。
　　1．2靜態型時間繼電器
　　1．2．1應用
　　靜態型時間繼電器主要用作發電廠、變電所中繼電保護的延時元件，同時也適用于其它需要精確延時控制的工業領域，適用于對電磁型繼電器進行更新換代，以解決目前電力系統繼電保護中采用電磁型時間繼電器造成保護時間級差配合困難的迫切矛盾。目前國內生產的靜態型時間繼電器有多種型號，并且具備2ms～10000s的各類時間段，以便于用戶對不同的時間要求進行選擇。由于靜態型時間繼電器自身具備其優越的性能，從90年代初起就廣泛的在我省電力系統中應用。
　　1．2．2工作原理
　　
　　如圖所示，靜態型時間繼電器邏輯電路由IC模塊構成，使用晶振分頻，可編程減法計數達到延時。當外來啟動量經瞬時電路轉換為弱電信號后，再送至控制邏輯。控制邏輯分3路送出：1路送至分頻器，啟動計時器，開始計時；另2路分別送至出口1和出口2的，開放其出口回路，當外來啟動量的時間tqd＞t1zd整定時間，出口1動作，同時t1燈亮。當外來啟動量的時間tqd＞t2zd整定時間，出口2動作，同時t2燈亮。為了克服出口繼電器固有動作時間而造成的動作時間誤差，在繼電器內設置了補償回路，這樣大大減少了整定時間與實際動作時間的誤差。
　　1．2．3主要性能及特點
　　靜態型時間繼電器采用進口集成電路芯片和元器件構成，具有原理先進、性能穩定、可靠性高的特點。與電磁型時間繼電器比較具有：動作值精度高、級差孝整定方便、延時范圍廣、直流功耗小等優點。特別是由于其外殼和引出線與電磁型繼電器完全相同，便于電磁型繼電器的更新換代。
　　 2靜態型繼電器的實際應用及發展趨勢
　　我國繼電器的發展過程經過了3代。第1代是從50年代初到70年代中期，電網繼電保護廣泛使用的是感應型繼電器，其特點是結構復雜、體積龐大、動作穩定性差、調試難度大；第2代是從70年代中期到90年代初，電網繼電保護廣泛使用的是電磁型繼電器，其特點是結構較為簡單、電磁型中間繼電器可靠性較高，電磁型電流電壓、時間繼電器由于采用了部分機械結構，因此動作誤差和離散值大且機械軸承易磨損卡死；第3代是從90年代初至今，電網繼電保護廣泛使用的電磁型繼電器正逐步開始由靜態型繼電器取代。
　　在廣泛使用電磁型繼電器的年代經常發生綜合重合閘相電流繼電器接點動作后卡死導致保護不正確動作的現象，也多次出現過主變保護過流繼電器動作后接點卡死不返回而導致的誤動作。同時也發生過主變時間繼電器鐵芯吸合后機械部分不返回導致的越級誤動事故，甚至還發生過因兩側保護時間誤差大，配合不當而導致的單相瞬時故障誤跳三相的事故。其主要原因都是由于繼電器運行過程中機械部分運轉不靈或調整不當所致。今天大多常規保護雖然已逐步被淘汰，并且有很大一部分電磁型繼電器已由靜態型繼電器取代，但是在我們系統仍有許多電磁型電流電壓和時間繼電器在110kV線路、10kV線路、母差失靈、主變保護等運行。由于這些繼電器的可靠性較低，因此它們時刻危及著電網設備的安全運行，為此我們有必要將其更換為原理先進、性能優越、可靠性更高、動作值精確的靜態型電流、電壓、時間繼電器。對于變電站那些運行時間較長的中間繼電器、信號繼電器、同期繼電器、電壓斷線繼電器和重合閘繼電器我們也應將其逐步更換為性能更加優越的靜態型繼電器。同時也希望廠家能進一步提高靜態型繼電器的制造工藝和質量，并不斷利用新技術進一步完善靜態型繼電器產品種類和功能，使其可靠性能更進一步的提高，用途更加廣泛。