REF542plus测控保护装置在地铁供电系统中的应用

康院辉 高越 黄金金 赵宁 回书彬

摘要：根据35KV经电阻接地系统的主接线方式、运行方式、继电保护配置以及对分合闸的基本要求，对单母分段接线的合闸、分闸条件逐一进行了分析。介绍了REF542plus微机保护装置的可编程逻辑语言FUPLA中的逻辑模块的功能。结合REF542plus的硬件配置设计一种能够测试该装置分合闸逻辑功能的设备。

关键词：REF542plus;测控保护装置;分合闸

0 引言

在地铁供电系统中的主接线形式与运行方式种类较多，分合闸的动作逻辑有较大的差别，这就需要分合闸装置根据具体的使用要求改变动作逻辑。

以天津地铁9号线供电系统中整流变柜为例，在地铁运营过程中，整个线路对供电系统的要求较高，在变配电系统中，全部采用了综合保护继电器，以确保整个系统的安全有效的运行。另外，为方便运营维护和减少费用，在主装置区及辅助装置区都采用了统一的ABB公司的REF542plus测控保护装置。其采用模块化、图形化的可编程逻辑语言FUPLA以实现各类型分合闸功能[1]。下图所示为整流变柜的运行示意图。

1 REF542plus主要构成

REF542plus主要由两部分组成，一台主机单元和一个独立的人机界面（HMI）。主机单元包括了辅助电源，主板，交流输入板和开关量输入/输出（I/O）板，另外还有可选模块用于一些附加功能。HMI可以实现就地整定保护定值，操作开关柜内一次设备，读取事件和测量值[2]。HMI和主机之间是由一根屏蔽独立双绞线连接，其接口为标准的RS-485口。

（1）主机部分。REF542plus采用多达4个CPU 进行处理运算。其中控制、保护和通信功能有不同的CPU进行处理，从而保证了每个功能的互不干扰，同步进行。各种微机保护装置元件也均采用高可靠性、高质量性能的元件。

REF542plus提供2块I/O卡，共有可编程的、具有光电隔离功能的输入回路28路和输出回路14路 （不包含2路自检信号输出），开关量输入可由用户定义，开关量输出可由用户分配，继电器输出可以按自保持和自动复归设置，模拟量输出卡是作可选卡件，一共有4个可配置输出，其输出信号是0-20mA或4-20mA，每个输出都是独立驱动且由软件独立配置参数。所有的输入/输出都有过压、过流保护措施。

（2）HMI部分，HMI是一个独立单元，自身是具有辅助电源，它可安装在开关柜低压室门板上或靠近主机的专用机箱内[3]。整个HMI由液晶显示器、状态显示灯、棒图显示、控制按钮、电子钥匙组成。

2 结构及原理

REF542plus与上层系统之间的通信是基于主机/从机结构，卡本身不能自动产生任何数据及执行轮询行为。所有的REF542plus和上层系统的读/写行为都是基于通信卡中的内存映射。有一个专门的软件设置工具来定义该映射，并通过RS485口来设置该卡。该软件设置工具已被设置成将所有的装置连接到同一个通信总线以便能形成单一映射。下列图中显示了不同结构。

3 主要功能

REF542plus测控保护装置除可用与馈线保护外，还可以用于变压器和电动机保护及控制，或者单独用于开关柜控制。该装置保护整定范围广，且易于配置各功能块以适应各种应用领域。

REF542plus提供多种特性用来监视一次设备和实现自诊断。一次设备的监视可用以下的计算值：监视周期内的最大电流和平均电流（0-30min）、开断电流累加值、运行时间、断路器操作次数、弹簧储能时间监视、跳闸回路监视。

REF542plus具有持续检查硬件和软件状态的自诊断功能，每台REF542plus的开关量输入/输出模块均配置一個当故障或掉电时可触发的看门狗接点。这一接点可用来检测装置的故障状态以便采取相应的措施。交流量输入通道具有可选用的监测功能，它可以检测出互感器或传感器回路的断线状态并及时发出报警信号。

一台REF542plus最多可配置24个保护功能模块，依赖于可用到的处理能力决定最大可应用数。

4 目前存在问题

REF 542plus测控保护装置是轻轨供电系统的关键设备，全线共200多台，主要安装在35KV机柜、整流变柜、动力变柜、母联柜、降压所柜等供电系统机柜中，起到保护、控制、测量和状态检测等作用。

近年来，随着运营年限的增加，部分REF 542plus设备性能下降，出现了信息采集不准确、控制不灵敏等不稳定状态，且发生频率有增加的趋势。一旦故障发生，无法对供电系统设备的电流、电压、母线压力、开关合闸等状态信息进行有效监测与控制，极易引起大面积断电，甚至导致火灾的发生，严重影响运营安全。现在市场上没有专门的检测设备，无法对REF 542plus设备进行性能检测，无法及时掌握REF 542plus设备的运行状态，这给轻轨运营带来极大隐患。为消除潜在隐患，提升运营安全及服务质量，急需研制一种REF 542plus测试装置。

针对天津地铁9号线轻轨供电系统中整流变柜用REF542plus单元，对于主机单元分合闸动作逻辑及接口功能进行分析研究，以便为后续检测设备的设计做准备。图5为整流变柜断路器合闸逻辑图，图6为整流变柜断路器分闸逻辑图，表1为整流变柜数字端口分合闸条件。

5 结束语

通过设计一种REF 542plus检测装置，使得维护人员能够全面的掌握REF 542plus设备的性能状态，一方面，运营维护人员可以直接通过该测试装置对新购置的REF 542plus设备进行离线测试。另一方面，通过该测试装置对投入使用的REF 542plus设备进行长周期、全方位的模拟测试，能够有效的排除性能异常的REF 542plus设备投入使用，同时确保了一些性能良好可以继续使用的REF 542plus设备被提前淘汰，在一定程度上节约了采购成本。

参考文献

[1] 闫石，钟素梅. 备自投功能再REF542plus微机保护装置中的实现.深圳，黑龙江电力; 2018.

[2] 馈线保护测控单元REF542plus用户指南. 2011.

[3] 马明杰. REF542plus在变电所中的应用.应用与方案供配电; 2004.