变电站中央信号装置的改进
袁克旻
（国家新闻出版广电总局916台）
摘 要：本文对变电站常规中央信号报警装置的动作原理及存在的不足进行了分析，并对改造后的智能中央信号装置的原理和各显示界面的使用方法进行了介绍。关键词：变电站 常规中央信号装置 动作原理 存在的问题 改进1 前言
在变电站中，为了使电气运行人员了解一次电路和设备的工作状态，及时处理各种事故和不正常工作状态，设置了各种信号装置。信号按其提供的方式，可分为灯光信号和音响信号；按其功能，可分为设备位置信号、事故信号、预告信号等。为了便于电气运行人员观察和监视，减少信号系统设备和简化接线，一般将全站的信号集中用一套装置来管理，该装置被称之为中央信号装置。变电站中常用的中央信号装置包括事故信号和预告信号两种。预告信号是当电气设备出现不正常运行情况时并不立即使断路器分闸，比如设备过负荷、变压器温度升高、直流系统一点接地、中性点不接地系统发生单相接地、控制回路断线时等等，会及时发出灯光和音响信号进行报警。灯光信号一般是由显示不正常运行性质及地点的光字牌组成；音响信号一般由电铃发出，用以唤起运行人员注意,提示已发生了不正常运行情况，以便采取适当措施加以处理，防止故障扩大化。事故信号是当电气设备发生事故时，继电保护装置应使故障回路的断路器立即自动分闸，并发出灯光和音响信号。灯光信号由光字牌显示发生事故设备的名称；音响信号一般由电笛发出，便于和预告信号警铃区分，提醒电气运行人员设备发生了事故。2 常规中央信号装置的动作原理
2.1 常规中央预告信号常规中央预告信号装置电路原理如图1所示。由图1 可以看出，中央预告信号装置是由直流电源WS、冲击继电器1K1、信号继电器KS、光字牌HL、电铃HAB等组成。 每路预告信号都采用并联方式，其中仍一路预告信号动作都会起动电铃和相应的光字牌HL。下面以变压器温度升高报警为例，叙述其动作原理。变压器温度异常升高时，测量变压器温度的温控器触点接通，起动变压器温度升高回路中的信号继电器1KS，温度升高信号继电器1KS常开触点闭合，起动变压器温度升高信号回路，即：WS+→1FU→1K1→1KS→1HL→2FU→WS-，回路接通，《变压器温度升高》光字牌1HL点亮。此时冲击继电器中的脉冲变流器TA一次绕组中有突变电流流过，二次绕组中感应出脉动电动势，使执行元件KIC动作。KIC常开触点闭合起动中间元件多触点干簧继电器KIV，即：WS+→1FU→KIC→KIV→1SS→2FU→WS-,回路接通，继电器KIV有两对常开触点，其中，KIV1与KIC常开触点并联，以实现自保持（因为冲击继电器KIC在TA二次绕组中的脉动电动势消失后，将断开）KIV2起动预告信号电铃HAB ，即：WS+→1FU→KIV2→HAB→2FU→WS-,回路接通，当值班人员听到警铃报警后，复归音响解除按钮1SS，切断KIV线圈回路，其常开触点KIV2断开，切断电铃HAB回路，音响停止，但是光字牌1HL回路仍接通，以便电气运行人员判断故障性质及发生地点。若此时有另一路异常信号出现时，由于冲击继电器1K1至将会再次出现了脉冲电流，而被起动，实现重新报警。虽然利用冲击继电器可实现中央信号装置的重复动作，但是确无法判断故障发生的具体时间，这是该电路的最大欠缺。2．2 常规中央事故信号常规中央事故信号装置电路原理如图2所示。由图2 可以看出，中央事故信号装置由直流电源WS、冲击继电器1K1、光字牌HL、蜂鸣器HAS、中间继电器KA及断路器辅助触点QF和断路器控制把手QT等组成,其动作原理如下：图2 变电站中央事故信号电路图
当35KV1#断路器由于事故自动跳闸，其常闭触点1QF接通，但断路器控制把手1QT仍在合闸后的位置（合闸后其接点①-③和⑨-⑩在接通位置）时， 35KV1#断路器事故跳闸报警中间继电器1KA回路接通，即： WS+→1FU→1QT①-③→1QT⑨-⑩→1QF→1KA→2FU→WS-,中间继电器1KA励磁动作，中间继电器1KA有两对常开触点1KA1和1KA2闭合。常开触点1KA1闭合后起动电笛HAS音响报警，其动作原理与预告信号电铃的动作原理相同；常开触点1KA2起动光字牌1HL回路，即：WS+→1FU→1KA2→1HL→2FU→WS-,《35KV配电装置事故》的光字牌1HL点亮，告知运行人员35KV断路器发生了事故。当值班人员听到报警后，复归音响解除按钮1SS，切断继电器KIV线圈回路，其常开触点KIV2打开，切断了HAS电筒回路，音响停止；此时《35KV配电装置事故》的光字牌1HL回路仍接通，以便判断故障发生在哪一路，直到运行人员手动复归断路器控制把手1QT至分闸后的位置（断路器控制把手1QT与断路器1QF的位置“对应”）后，断路器控制把手1QT的接点①-③和⑨-⑩被断开，中间继电器1KA线圈回路被切断使其返回，其常开触点1KA2打开，切断光字牌1HL回路，整个装置复归至原来状态，实现了一次完整的事故报警。同样，当10kV断路器发生事故跳闸时动作原理与35kV相同。该装置利用冲击继电器1K1实现了中央信号装置的重复动作，但是同样也无法判断故障发生的具体时间。通过以上对两种信号装置的动作原理分析，可以看出，此装置有如下诸多缺点：（1）常规中央信号报警装置虽能及时报警，但这种装置体积大、安装接线复杂，使用极不方便；（2）由于采用了冲击继电器，信号电流瞬时值的突变也严重影响直流电源的质量，干扰其它设备正常运行；（3）在出线较多，故障率高，发生事故往往有几个报警信号的变电站，运行人员不能分清各路事故的具体时间，给分析和处理事故带来了不便；（4）由于功耗大，常常发生由于信号光字牌内温度过高而使灯泡爆炸短路，有时甚至烧坏冲击继电器，破坏整个中央信号系统，对变电站的安全运行威胁很大，给继电保护工作带来了极大的麻烦，运行人员无法正确掌握设备的运行情况。鉴于上述种种缺点，对传统的中央信号装置进行改造势在必行。随着微型计算机技术、现代电子技术、通讯技术的发展，半导体节能信号灯及节能光字牌的推广应用，许多厂家开发出了智能性中央信号装置。为了克服以上的缺点，我们对常规中央信号装置中的冲击继电器等逻辑部分，采用微型计算机软件编程技术替代，即由智能型中央信号装置所取代。3 智能型中央信号装置
智能中央信号装置是由智能中央信号报警器、开关电源、电笛HAS、电铃HAB等组成，接线原理如图3所示。图3中，用户信号输入由常规中央信号装置中的某一信号回路或断路器事故跳闸回路接入,电源输入采用110V～260V交直流两用，功耗（采集路数为64路时）小于15W，主板最大采集64路,巡回检测报警灵敏度小于100mS。该设备在用户信号输入部分采用先进的光电隔离技术，信号输入电压等级为 DC5V～DC250V，取代了一切继电器，信号处理采用计算机软件技术，从而消除了因冲击电流对直流电源线的干扰。智能中央信号报警器面板如图4所示。图4 智能中央信号报警器前面板图
智能中央信号报警器由中央控制器，液晶屏，低功耗色彩醒目的光字牌（光字牌采用＋12V、≤6mA的高效节能光字牌）等组成（图4中光字牌上的数字是为了解释光字牌与分路相对应的排列顺序，运行时可以由具体回路名称代替）。智能中央信号报警器对每一个信号通道，根据现场要求可开放或屏蔽；任选常开或常闭接点做报警方式 ；输入信号性质（即事故信号或预告信号）可自行定义；报警音响（即电铃或电笛）可自行定义；报警音响采用手动消音或延时自动消音可自行定义，根据现场对报警音响的需要，可驱动外接的电铃或电笛。当每一个信号通道有报警信号输入时，能及时发出灯光和音响报警信号，直接驱动液晶屏显示出故障的分路号、名称（用户可以自己输入）、产生故障时间（可准确记录故障发生的时间），并且点亮相应的光子牌和驱动电笛、电铃产生声音告警。智能中央信号报警器液晶屏正常运行状态如图5所示。在运行状态界面上可以很清楚的看见液晶屏上显示各分路号的状态和当前的实时时间，告警音响状态及故障状态，而且还有按键功能提示图标。分路图标显示有工作正常、工作故障、屏蔽工作三种状态，实例如下：当图标显示表示本分路处于正常检测状态，本分路信号未发生故障告警。当图标显示表示正处于屏蔽状态，本分路对故障信号不检测。当图标显示表示有故障出现，本分路信号处于故障告警状态。如各分路工作正常时，则用阳文显示“系统各路工作正常”。如分路有故障发生时，在运行状态的第5行，用阴文循环显示发生故障的分路号、分路名称和发生时间（如图6）。例如：19路系统有故障出现，这时会发出告警声，液晶屏上的19分路号会变为阴文“”，并且第5行的左下角显示出用阴文表示故障的分路号“”；“1TM进线柜”为本分路用户设置的名称；12-03-01 、19：25：30为故障发生的时间。“复位”键的作用是当系统出现脉冲信号时的信号复归及系统的总复位。“消音”键的作用是“打开”和“关闭”音响报警，当音响处于“关闭”状态时界面的右方会显示“”的图标，当音响处于“打开”状态时界面的右方会显示“”的图标。停止音响报警，但对应的光字牌仍发光，液晶显示器上的故障信息依旧存在。按“试验”键可使光字牌1、3、5、7列和2、4、6、8列分别交替闪烁，同时可听见电笛和电铃交替鸣叫。按“换页”键可使1到32路和33到64路显示互相切换，。在“运行界面”下按“故障”键进入“故障信息”界面，在本界面只能查看故障分路号、故障名称和故障发生的时间，不能修改，如图7所示。“故障信息”界面的显示是按故障发生时间的先后顺序。按“后页”键可以查看后一页的故障信息。按“前页”键可以查看前一页的故障信息。“返回”键可直接返回到“运行状态”界面（图5）。在“运行状态”界面时，按“设置”键可进行分路参数即每路名称、性质、状态、音响以及消音延时和信号延时的设置及通信参数的设置。
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