斷路器控制回路分析與改進(jìn)

樊新啟，谷 斌，王 迪，楊允巖

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳518000）

0 引 言

變電站中的二次回路主要包括電流電壓回路、控制回路、信號(hào)回路、直流回路等，其中控制回路作為二次回路中的重要組成部分，具有控制變電站中斷路器以及隔離開(kāi)關(guān)的分合作用，其回路的狀態(tài)直接關(guān)系到變電站的正常運(yùn)行，所以對(duì)控制回路的完整性監(jiān)視也顯得尤其重要［1］。

目前大部分變電站的控制回路完整性主要靠合閘回路中跳閘位置監(jiān)視繼電器（TWJ）控制的常閉節(jié)點(diǎn)與跳閘回路中合閘位置監(jiān)視繼電器（HWJ）控制的常閉節(jié)點(diǎn)串聯(lián)所組成的回路來(lái)監(jiān)視。根據(jù)變電站的實(shí)際運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn)，監(jiān)控后臺(tái)未報(bào)控制回路斷線(xiàn)信號(hào)，但是實(shí)際控制回路已經(jīng)斷線(xiàn)，最終導(dǎo)致線(xiàn)路開(kāi)關(guān)在合位并且重合閘在正常充電狀態(tài)下，線(xiàn)路發(fā)生故障后重合閘動(dòng)作不成功的案例，所以目前這種控制回路斷線(xiàn)的原理對(duì)于控制回路完整性的監(jiān)視還存在一定缺陷。

1 控制回路基本原理

目前大多數(shù)控制回路設(shè)計(jì)的基本原理如圖1所示，在合閘回路中串入開(kāi)關(guān)的常閉輔助節(jié)點(diǎn)，在跳閘回路中串入開(kāi)關(guān)的常開(kāi)輔助節(jié)點(diǎn)?？刂圃诨芈氛５那闆r，當(dāng)開(kāi)關(guān)在跳位時(shí)，手動(dòng)合上或者保護(hù)動(dòng)作合上開(kāi)關(guān)過(guò)程為：合閘回路中的開(kāi)關(guān)常閉輔助接點(diǎn)在閉合狀態(tài)，整個(gè)合閘回路正常導(dǎo)通，合閘線(xiàn)圈勵(lì)磁合上開(kāi)關(guān)后，合閘回路中開(kāi)關(guān)常閉節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)，TWJ不勵(lì)磁，跳閘回路中的開(kāi)關(guān)常開(kāi)節(jié)點(diǎn)閉合，HWJ勵(lì)磁；當(dāng)開(kāi)關(guān)在合位時(shí)手動(dòng)跳開(kāi)或者保護(hù)跳開(kāi)開(kāi)關(guān)過(guò)程為：跳閘回路中的開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助接點(diǎn)在閉合狀態(tài)，整個(gè)跳閘回路正常導(dǎo)通，跳閘線(xiàn)圈勵(lì)磁跳開(kāi)開(kāi)關(guān)后，跳閘回路中開(kāi)關(guān)常開(kāi)節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)，HWJ不勵(lì)磁，合閘回路中的開(kāi)關(guān)常閉節(jié)點(diǎn)閉合，TWJ勵(lì)磁。

圖1 控制回路原理圖

控制回路斷線(xiàn)的基本原理是根據(jù)TWJ和HWJ的狀態(tài)來(lái)判斷的，如圖2所示。在監(jiān)控后臺(tái)報(bào)出控制回路斷線(xiàn)信號(hào)，考慮開(kāi)關(guān)輔助節(jié)點(diǎn)和跳合閘線(xiàn)圈的故障，實(shí)際控制回路中的故障有兩種情況：一是當(dāng)開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，合閘回路中TWJ不會(huì)勵(lì)磁，跳閘回路中開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助節(jié)點(diǎn)損壞或跳閘線(xiàn)圈燒壞導(dǎo)致跳閘回路中的HWJ不勵(lì)磁；二是當(dāng)開(kāi)關(guān)在跳位時(shí)，跳閘回路中HWJ不會(huì)勵(lì)磁，合閘回路中開(kāi)關(guān)常閉輔助節(jié)點(diǎn)損壞或合閘線(xiàn)圈燒壞導(dǎo)致合閘回路中的TWJ不勵(lì)磁。但在整個(gè)控制回路設(shè)計(jì)未考慮以下兩種情況：一是當(dāng)開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，跳閘回路無(wú)故障，但是合閘回路中合閘線(xiàn)圈燒壞；二是當(dāng)開(kāi)關(guān)在分位時(shí)，合閘回路無(wú)故障，但是跳閘回路中跳閘線(xiàn)圈燒壞，根據(jù)控制回路斷線(xiàn)的原理，這兩種缺陷都不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，所以對(duì)于變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下不少隱患［2］。

圖2 控制回路斷線(xiàn)原理圖

2 控制回路改進(jìn)

針對(duì)控制回路存在的缺陷，在原來(lái)的控制回路中增加跳合閘線(xiàn)圈的監(jiān)視回路，如圖3所示。在合閘回路中增加合閘線(xiàn)圈監(jiān)視繼電器HQJ，連接在開(kāi)關(guān)常閉輔助節(jié)點(diǎn)與合閘線(xiàn)圈之間。在分閘回路中增加分閘線(xiàn)圈監(jiān)視繼電器TQJ，連接在開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助節(jié)點(diǎn)與跳閘線(xiàn)圈之間。

圖3 控制回路改進(jìn)原理圖

從控制回路角度分析，當(dāng)開(kāi)關(guān)在分位時(shí)，對(duì)于分閘回路，HWJ不勵(lì)磁，如果跳閘回路跳閘線(xiàn)圈燒壞，TQJ不會(huì)勵(lì)磁，發(fā)出跳閘線(xiàn)圈故障信號(hào)，如果跳閘回路跳閘線(xiàn)圈正常，TQJ會(huì)勵(lì)磁，出跳閘線(xiàn)圈故障信號(hào)。對(duì)于合閘回路部分，有三種情況：一是合閘回路無(wú)故障，TWJ和HQJ正常勵(lì)磁，不會(huì)有控制回路斷線(xiàn)信號(hào)和合閘線(xiàn)圈故障信號(hào)；二是合閘回路中開(kāi)關(guān)常閉輔助節(jié)點(diǎn)損壞，HQJ仍然勵(lì)磁，TWJ不勵(lì)磁，僅僅發(fā)出控制回路斷線(xiàn)信號(hào)；三是合閘回路中合閘線(xiàn)圈燒壞，TWJ和HQJ都不勵(lì)磁，發(fā)出控制回路斷線(xiàn)和合閘線(xiàn)圈故障信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，對(duì)于合閘回路，TWJ不勵(lì)磁，如果合閘回路合閘線(xiàn)圈燒壞，HQJ不會(huì)勵(lì)磁，發(fā)出合閘線(xiàn)圈故障信號(hào)，如果合閘回路合閘線(xiàn)圈正常，HQJ會(huì)勵(lì)磁，不發(fā)出合閘線(xiàn)圈故障信號(hào)。對(duì)于跳閘回路部分，也有三種情況：一是跳閘回路無(wú)故障，HWJ和TQJ正常勵(lì)磁，不會(huì)有控制回路斷線(xiàn)信號(hào)和跳閘線(xiàn)圈故障信號(hào)；二是跳閘回路中開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助節(jié)點(diǎn)損壞，TQJ仍然勵(lì)磁，HWJ不勵(lì)磁，僅僅發(fā)出控制回路斷線(xiàn)信號(hào)；三是跳閘回路中跳閘線(xiàn)圈燒壞，HWJ和TQJ都不勵(lì)磁，發(fā)出控制回路斷線(xiàn)和跳閘線(xiàn)圈故障信號(hào)［3］。從監(jiān)控信息角度分析，具體異常信號(hào)分析見(jiàn)表1。

表1 故障信息表

3 控制回路改進(jìn)后的優(yōu)缺點(diǎn)

經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的控制回路具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是跳閘線(xiàn)圈和合閘線(xiàn)圈的狀態(tài)一直處于被監(jiān)視狀態(tài)，可以有效防止因合閘線(xiàn)圈燒壞導(dǎo)致的重合閘不成功情況發(fā)生，增強(qiáng)了繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。二是不改變?cè)瓉?lái)的跳合閘回路，僅僅在跳閘線(xiàn)圈和合閘線(xiàn)圈前增加監(jiān)視繼電器，與其他改進(jìn)方法相比減少了回路部分的工作量，減少了寄生的風(fēng)險(xiǎn)，如果監(jiān)視繼電器參數(shù)選擇得當(dāng)，長(zhǎng)期帶電也不會(huì)影響跳合閘線(xiàn)圈的使用壽命，就如同開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期在合位，跳閘回路中的HWJ長(zhǎng)期在勵(lì)磁狀態(tài)一樣。三是根據(jù)監(jiān)控后臺(tái)的故障信號(hào)，可準(zhǔn)確判斷故障位置，例如開(kāi)關(guān)在合位，后臺(tái)報(bào)出控制回路斷線(xiàn)和合閘線(xiàn)圈故障兩個(gè)異常信號(hào)，可以很快判斷是合閘線(xiàn)圈燒壞和跳閘回路開(kāi)關(guān)常開(kāi)節(jié)點(diǎn)損壞導(dǎo)致，有效減少缺陷查找時(shí)間。

但是改進(jìn)后的控制回路具有的缺點(diǎn)是：一是在控制回路中增加了直接接通開(kāi)關(guān)跳合閘線(xiàn)圈的回路，增加了保護(hù)誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)性。二是需要增加的信號(hào)數(shù)量較多，增加了監(jiān)控和巡視的工作量。例如：保護(hù)裝置面板的跳合閘線(xiàn)圈故障監(jiān)視信號(hào)、監(jiān)控后臺(tái)的跳合閘線(xiàn)圈故障監(jiān)視信號(hào)、調(diào)度端的跳合閘線(xiàn)圈故障監(jiān)視信號(hào)等。

4 結(jié)束語(yǔ)

在控制回路中增加跳合閘線(xiàn)圈的監(jiān)視繼電器，可以有效地監(jiān)視其完整性，保證重合閘動(dòng)作的有效性，與此同時(shí)，在查找故障時(shí)可以快速定位故障點(diǎn)，方便了運(yùn)行維護(hù)人員，增加了電網(wǎng)的安全運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了繼電保護(hù)控制回路部分的動(dòng)作可靠性。