在电力系统中，直流电源系统是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证。 目前变电站的直流馈电网络大多采用树状结构，从蓄电池组到站内用电设备，一般经过三级配电，每级配电大多采用直流断路器作为保护电器。 直流系统运行过程中，如果上下级直流断路器保护动作特性不匹配时，下级用电设备出现短路故障就会引起上一级直流断路器的越级跳闸，从而引起其他馈电线路的断电事故。

为防止因上下级直流断路器保护动作特性不匹配带来的隐患，国家电网公司规定，对于新装和运行中的直流保护电器，必须保证其直流回路级差配合的正确性。 为此，武汉豪迈电力MDJ-800 直流系统极差配合特性测试仪，旨在测试变电站直流回路各级直流断路器保护动作级差配合的正确性，根据测试结果报表选型各级直流断路器。

 

▲ MDJ-800 直流系统极差配合特性测试仪

MDJ-800 直流系统极差配合特性测试仪 分为上位管理机、下位机测控装置两部分，采用集中控制分体作业方式，操作简单、使用灵活、处理高效。

 

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技术原理

分别用“小电流预估法”和“短路模拟校验试验”两种不同的方法来检测级差配合情况，小电流预估法用于在线测试，短路模拟校验试验用于投运前测试。

▲ 技术原理示意图

• 预估测试

 

1） 测试仪接在多级断路器末端，调节R（R1），闭合开关K，产生一个较小电流I1，根据（R+r）=U/I，计算出线路内阻r（含电池内阻）；

2） 根据V和r，可以预估末端直接短路（R=0）时的短路电流Imaxg。

当直流电源系统实际短路时，设Imaxg为短路电流，r 为直流回路等效电阻，E为蓄电池开路电动势，QF1 和QF2为上级和本级直流断路器。 此时Imaxg= E /r ...(1)

▲ 小电流短路预估原理模型图

当直流电源末端直流断路器负荷侧外接电阻负载R，设此时测得的小电流短路值为I，直流开关负荷侧电压为U，则有r = ( E－U) /I ...  (2)

将式(2)代入式(1)，推算出Imaxg，改变调节负载，产生一系列电压、电流点(Ui，Ii)，运用最小二乘曲线拟合法。

• 校验测试

 

1） 设置直接短路（R=0），闭合K，回路将产生大电流Imax，观察各级空开是否能正确配合跳闸，此时测得的Imax应与Imaxg值基本相同。

2） 设定某一测试电流Iset，装置根据（R+r）=U/Iset计算得出所需的Rset值，调节R为Rset，闭合K，回路即可产生接近Iset的电流，观察各级空开是否能正确配合跳闸。

 

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测试基本示意图

▲ 测试示意图

 

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测试步骤

1）按照测试示意图接好所有电缆，接通测试仪工作电源；

2）打开测试软件界面，填写预估测试相关参数信息，点击“开始”进行预估测试。

注意： 此处直流断路器空开信息需如实正确填写厂家、型号、规格等信息，确保直流断路器质量合 格。 测试仪控制系统将严格按照填写的信息查询断路器脱扣曲线表，并计算出级差配合概率预估值， 这是判断当前直流断路器级差选择是否合格的重要数据。

 

3 ）预估测试完成后，系统自动生成预估测试报告。

级差配合概率预估是变电站直流电源系统保护电器直流断路器能否正确配合的理论保障，武汉豪迈电力通过分析直流断路器脱扣曲线、参考《DLT 5044-2014 电力工程直流电源系统设计技术规范》、《GB14048.2-2008低压开关设备和控制设备第2部分： 断路器》等相关规程总结归纳出一种级差配合概率预估算法。 系统通过设置不同的测试电流值，接通所需负载电阻，多次测试后取平均值提高数据稳定性，并计算出当前直流断路器末端短路预估值，预估级差配合概率。

 

4 ）校验测试即短路测试，直接在当前直流断路器末级进行短路测试，快速采集短路电流绘制成曲线， 计算出断路器动作电流、弧前时间、灭弧时间，并人工观察确定级差配合实际跳闸情况。

 

 

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主要特点

1）直接进行短路测试校验级差配合的选择性；

2）通过带载小电流计算支路内阻、预估支路的短路电流；

3）显示短路电流、分断时间及断路器分断特性曲线；

4）具有自动“短通”延时和人工急停两种保护模式，安全可靠，广泛适用于现场运行额定电压为220V 的直流电源系统。