用定量分析方法校验电流上升率和电流增量 1.前言 在城市轨道交通系统的直流牵引供电系统中，其短路电流具有上升速度快、短路电流大的特点，因此，电流上升率di/dt和电流增量△I保护被越来越多地应用到直流牵引系统中。在对这两种保护的校验中，无论在安装调试阶段还是年度校验时，据笔者所知，更多是使用定性法。即手动将直流低电压（通常是几伏至十几伏）输出至保护装置的输入端，以保护动作与否来判断保护装置动作是否正确。显然，这种方法并不知道保护动作时激励信号有多大，也无法验证保护的动作时间，因此不能准确得知保护装置是否按整定值正确动作。为了得到准确的试验数据，笔者经过摸索，找到了使用泰克示波器和信号发生器，以定量的方式来校验的方法。本文以广州地铁一号线使用的3UB61保护装置为例，用实例的方式详细叙述了对这两种保护进行定量试验的原理和方法。其它的如西门子的DPU96、赛雪龙的SEPCOS型微机综合控制保护装置，其校验原理和方法均相类似。 2.定量试验的原理 为了得到校验所需的电流上升率和电流增量，可使用信号发生器来产生，做为保护动作需要的信号量，而为了验证保护的动作值和时间，可使用示波器来同步记录信号量和开关量。因此，该定量试验的思路是使用信号发生器和示波器来分别获得激励量和检验数值。 在本文列举的试验实例中，使用信号发生器产生所需的信号量；用泰克TDS3032示波器监视信号发生器的输出信号并同时采集保护输出即开关量，触发源选择开关量；这样不仅验证动作值是否准确，还可将两者比较得到准确的动作延时。对示波器要求主频至少为100 MHZ，双通道并具有单次触发功能。 3.di/dt保护试验的方法和步骤 3．1 di/dt保护试验的理论计算 以广州地铁一号线芳村牵引变电所的一个馈线柜整定实例来看，di/dt 整定值40A/ms，整定延时30ms。di/dt所需的激励信号由以下计算而得：短路电流先是通过分流器（4000A/60mv），再经馈线柜的变送器U1（ 0.3V/10V）得到一个模拟的电流上升： （40A/ms）/(0.3V/10V)=400A/0.3 ms (400A/0.3 ms)/(4000A/60mv)=20mv/ms(此为信号发生器输入保护端的电压上升斜率值) 3．2 di/dt保护试验的步骤 3.2.1设置示波器 CH1标度1V，CH2标度10V，M为10ms,触发源为CH2，直流24V；上升延触发,采集方式为单一序列；di/dt整定值动作波形如图2（注意：CH1通道采集的为信号量，CH2通道采集的为开关量；图3、图4同理） 3.2.2步骤 （a）按原理图接线（图1） 图1 di/dt保护试验原理图 •接入信号至保护输入端时，将保护的1#、2＃端子的原接线退出，并注意正负极性； •接线时注意将保护的16#端子的原接线退出，将示波器的CH2上紧至保护的16#端子； （b）使用信号发生器产生保护动作需要的波形,按Start键输出信号 （c）填写实验报告，并记录波形。从示波器录到的波形可看到，波形幅值为1.6V,周期80ms;验证波形的斜率为20mv/ms。由此可读动作时间；di/dt的固有延时为10.2ms 图2 di/dt保护动作波形图 4. △I保护试验的方法和步骤 4．1△I保护试验的理论计算 △I整定4000A、5ms,由此计算动作电压幅值： （4000A）/(0.3V/10V)=4000A/0.03 （4000A/0.03 )/(4000A/60mv)=2V 2V/5ms＝400 mv/ms 做△I分两步： ① 先做一个斜率大于400 mv/ms的波形，周期大于5ms，用来测试固有延时； 比如下例中，通过修改信号发生器时钟频率(CLOCK 100kHZ变为CLOCK 1000kHZ)，将波形周期改为8ms,满量程电压调为6V，斜率是6000mv/8ms=750mv/ms,固有延时等于实际动作延时减去整定延时。 ② 再做一个斜率低于400 mv/ms，大于20 mv/ms的波形，比如下例中，将满量程电压调为10V，时钟频率仍为100KHZ，斜率是10000mv/80ms=125mv/ms，但它在30ms之前就已积到2V，所以这时由△I出口，而不是di/dt出口；从开关动作起始时间减继电器固有延时可读此时的动作电压，由此动作电压可折算到一次侧动作电流。 4．2△I保护试验的步骤 第一步，计算固有延时： 4.2.1.1设置示波器 CH1标度1V，CH2标度10V，M为4ms,触发源为CH2，直流24V；上升延触发,采集方式为单一序列。 4.2.1.2步骤 (a) 按原理图接线（如图1，15号端子改为16号，17号端子改为18号） (b) 接线时注意将保护的18#端子的原接线退出，将示波器的CH2上紧至保护的18#端子 (c) 使用信号发生器产生保护动作需要的波形,按Start键输出信号 (d) 填写实验报告，并记录波形，本例由动作延时减整定时间得继电器固有延时为13.4ms； 图3 △I计算固有延时波形图 第二步，计算动作电压 4.2.2.2设置示波器 CH1标度1V，CH2标度10V，M为10ms,触发源为CH2，直流24V ；上升延触发,采集方式为单一序列。 4.2.2.3步骤 (a)按Start键输出信号使△I动作 (b)填写实验报告，并记录波形；从开关动作起始时间减继电器固有延时可读此时的动作电压，由此动作电压可折算读到一次侧动作电流；快速计算方法是用此时的电压值×2000即动作电流。 本例由示波器读到动作电压为1.98V,折算到一次侧动作电流是3960A。 (c)校验完毕恢复接线，将直流小车及Simatic复位。 图4 △I计算动作电压波形 5.结语： 实践证明，以上介绍的试验方法简单、实用、操作简单。在对di/dt和△I保护这两种保护的校试验中，无论在安装调试阶段或年度校验时，使用泰克示波器和信号发生器做出的定量分析试验数据在生产应用中具有重要意义，解决了工程中的实际问题。 作者简介： 庞开阳，广州地铁运营事业总部维修工程部技术室，工程师
