基于儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)的斷路器防跳測(cè)試方法

吳立文 張嘉文 沈熙辰 朱勝輝 蔣政

摘 要：防跳作為有效應(yīng)對(duì)斷路器跳躍的措施已成為斷路器正常運(yùn)行必不可少的組成部分，其動(dòng)作正確性直接決定電力系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。提出一種基于儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)的斷路器防跳測(cè)試方法，能針對(duì)任一斷路器機(jī)構(gòu)，無(wú)須引入保護(hù)操作箱或斷路器機(jī)構(gòu)的防跳繼電器接點(diǎn)，僅通過(guò)自學(xué)習(xí)獲得被測(cè)斷路器防跳測(cè)試所需的有關(guān)參數(shù)，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)完成斷路器的分位防跳與合位防跳測(cè)試。通過(guò)程序化測(cè)試，可以有效提高斷路器防跳測(cè)試效率和準(zhǔn)確性，測(cè)試數(shù)據(jù)可以形成數(shù)據(jù)積累。

關(guān)鍵詞：斷路器；防跳；繼電保護(hù)

*基金項(xiàng)目：2021年國(guó)家電網(wǎng)公司研究開(kāi)發(fā)費(fèi)項(xiàng)目計(jì)劃（群創(chuàng)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）（5211JX21000U）資助

0 引言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，斷路器短時(shí)間內(nèi)反復(fù)分閘、合閘的現(xiàn)象稱為斷路器跳躍。當(dāng)發(fā)生上述事件時(shí)，將損壞斷路器本體，甚至導(dǎo)致母差保護(hù)中斷路器保護(hù)動(dòng)作失靈，擴(kuò)大事故范圍，進(jìn)而嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。為此，防跳作為有效應(yīng)對(duì)斷路器跳躍的措施，已成為斷路器正常運(yùn)行必不可少的組成部分。目前，防跳主要通過(guò)保護(hù)設(shè)備中的操作箱（以下簡(jiǎn)稱操作箱防跳）或者斷路器本體機(jī)構(gòu)（以下簡(jiǎn)稱斷路器防跳）實(shí)現(xiàn)，且兩者不可同時(shí)存在，以免產(chǎn)生寄生回路影響防跳功能[2]。操作箱防跳和斷路器防跳實(shí)現(xiàn)原理有所不同，通常，操作箱防跳由分閘命令觸發(fā)，斷路器防跳由合閘命令觸發(fā)。相比斷路器防跳，操作箱防跳屬于上級(jí)，目前優(yōu)先采用斷路器防跳。

1 斷路器防跳測(cè)試

在實(shí)際運(yùn)行情況下，根據(jù)斷路器發(fā)生跳躍時(shí)初始位置狀態(tài)不同，又可分為合位防跳和分位防跳。合位防跳是斷路器在合位時(shí)持續(xù)發(fā)合閘命令，之后在保持合閘命令的同時(shí)持續(xù)發(fā)分閘命令，若防跳功能正常，則斷路器變?yōu)榉治缓蟛辉賱?dòng)作。分位防跳是斷路器在分位時(shí)持續(xù)發(fā)分閘命令，之后在保持分閘命令的同時(shí)持續(xù)發(fā)合閘命令，若防跳功能正常，則斷路器先合后分，且當(dāng)儲(chǔ)能（彈簧機(jī)構(gòu)為彈簧已儲(chǔ)能，液壓機(jī)構(gòu)為壓力閉鎖復(fù)歸）結(jié)束后不再動(dòng)作。本文提出的斷路器防跳測(cè)試方法如圖1所示。

2 斷路器防跳測(cè)試的時(shí)序確定

2.1 斷路器動(dòng)態(tài)特性記錄

檢測(cè)斷路器初始位置狀態(tài)：

其他情況，則為斷路器位置開(kāi)入異常。

2.2 儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)

針對(duì)未在數(shù)據(jù)記錄表中的斷路器型號(hào)，采用儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)。

若斷路器處于分位，則跳過(guò)下一步。

若斷路器處于合位，發(fā)短時(shí)分閘脈沖，使斷路器處于分位。

2.3 操作箱防跳測(cè)試

若斷路器處于合位，則持續(xù)發(fā)合閘脈沖，200 ms后持續(xù)發(fā)分閘脈沖，若檢測(cè)到斷路器由初始合位，變?yōu)榉治缓螅辉僮兓?，則操作箱具備合位防跳，否則不具備。操作箱合位防跳時(shí)序如圖5所示。

若斷路器處于分位，則持續(xù)發(fā)分閘脈沖，200 ms后持續(xù)發(fā)合閘脈沖，若檢測(cè)到斷路器由初始分位，變?yōu)楹衔缓螅俅巫優(yōu)榉治?，且?dāng)合閘脈寬持續(xù)時(shí)間大于合閘儲(chǔ)能平均時(shí)間Ts，斷路器位置并不再變化，則操作箱具備分位防跳，否則不具備。操作箱分位防跳時(shí)序如圖6所示。

2.4 斷路器機(jī)構(gòu)防跳測(cè)試

對(duì)于分相機(jī)構(gòu)，為防止斷路器機(jī)構(gòu)三相不一致動(dòng)作導(dǎo)致防跳測(cè)試失敗，應(yīng)先校驗(yàn)斷路器機(jī)構(gòu)三相不一致動(dòng)作時(shí)間繼電器。

若斷路器為分位（三相均為分位），任取一相發(fā)合閘脈沖（脈寬為Tcls），則該相先變?yōu)楹衔?，?jīng)三相不一致動(dòng)作時(shí)間T3p后，該相再次變?yōu)榉治弧?/p>

若斷路器為合位（三相均為合位），任取一相發(fā)分閘脈沖（脈寬為Ttrip），則該相先變?yōu)榉治?，?jīng)三相不一致動(dòng)作時(shí)間T3p后，其余兩相由初始合位變?yōu)榉治弧?/p>

之后，進(jìn)行防跳測(cè)試。

若斷路器為合位（三相均為合位），三相持續(xù)發(fā)合閘脈沖，200 ms后三相持續(xù)發(fā)分閘脈沖，若檢測(cè)到斷路器由初始合位，變?yōu)榉治唬ㄈ嗑鶠榉治唬┖?，任一相均不再變化，則斷路器機(jī)構(gòu)具備合位防跳，否則不具備。

若斷路器為分位（三相均為分位），三相持續(xù)發(fā)分閘脈沖，200 ms后三相持續(xù)發(fā)合閘脈沖，若檢測(cè)到斷路器由初始分位，變?yōu)楹衔唬ㄈ嗑鶠楹衔唬┖螅俅巫優(yōu)榉治唬ㄈ嗑鶠榉治唬?，且?dāng)合閘脈寬持續(xù)時(shí)間大于合閘儲(chǔ)能平均時(shí)間Ts，任一相均不再變化，則斷路器機(jī)構(gòu)具備合位防跳，否則不具備。

3 斷路器防跳測(cè)試步驟

3.1 參數(shù)初始化

獲取已有同類型斷路器機(jī)構(gòu)和保護(hù)操作箱基礎(chǔ)信息，如無(wú)，則記錄斷路器機(jī)構(gòu)和保護(hù)操作箱基礎(chǔ)信息。獲取或記錄的斷路器機(jī)構(gòu)和保護(hù)操作箱基礎(chǔ)信息，包括間隔名稱、斷路器機(jī)構(gòu)型號(hào)、斷路器機(jī)構(gòu)工作原理類型、斷路器機(jī)構(gòu)出廠日期和保護(hù)操作箱型號(hào)。

3.2 合閘分閘響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試

通過(guò)斷路器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試獲得斷路器合閘和分閘響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)合閘與分閘觸發(fā)時(shí)刻與雙位置變位時(shí)刻的差值考慮平均值誤差。

3.3 合閘儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)

合閘儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)，獲得斷路器連續(xù)兩次合閘之間需等待的儲(chǔ)能時(shí)間。

針對(duì)未在數(shù)據(jù)記錄表中的斷路器型號(hào)，采用儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)習(xí)。

若斷路器處于分位，則跳過(guò)下一步。

若斷路器處于合位，發(fā)短時(shí)分閘脈沖，使斷路器處于分位。

進(jìn)行斷路器儲(chǔ)能時(shí)間自學(xué)測(cè)試。

將該型號(hào)斷路器合閘儲(chǔ)能時(shí)間錄入數(shù)據(jù)記錄表。

若斷路器合閘儲(chǔ)能時(shí)間數(shù)據(jù)記錄表中已有待測(cè)型號(hào)斷路器，則采用該值作為待測(cè)型號(hào)斷路器的合閘儲(chǔ)能時(shí)間。

3.3 三相不一致動(dòng)作時(shí)間測(cè)試

若斷路器機(jī)構(gòu)為220 kV分相機(jī)構(gòu)，則先校驗(yàn)三相不一致時(shí)間繼電器，排除三相不一致動(dòng)作時(shí)間不準(zhǔn)確對(duì)防跳測(cè)試的誤判[3-5]。

3.4 斷路器機(jī)構(gòu)的分位與合位防跳測(cè)試

參考2.4節(jié)。

3.5 保護(hù)操作箱的分位與合位防跳測(cè)試

先拆除操作箱至斷路器機(jī)構(gòu)的合閘回路，通過(guò)按照相應(yīng)時(shí)序控制分合閘脈沖，檢測(cè)保護(hù)操作箱（如圖7所示）防跳繼電器常閉接點(diǎn)2TBUJ后的電位是否變化，若是，則證明保護(hù)操作箱防跳功能具備。根據(jù)實(shí)際情況，確定最終的防跳整改方案（如根據(jù)保護(hù)設(shè)備廠商說(shuō)明書(shū)拆除保護(hù)操作箱防跳）。完善防跳回路后，恢復(fù)操作箱至斷路器機(jī)構(gòu)的合閘回路，再進(jìn)行包含保護(hù)操作箱的整組回路分位與合位防跳測(cè)試。

4 案例分析

利用構(gòu)建的斷路器防跳測(cè)試方法，以某變電站檢修中的線路間隔為例進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試該斷路器設(shè)備防跳功能，結(jié)果如圖8所示。

5 結(jié)論

本文詳細(xì)闡述了斷路器防跳測(cè)試方法，建立了精確的防跳測(cè)試時(shí)序圖，為實(shí)現(xiàn)斷路器防跳程序化測(cè)試提供了算法支撐。利用斷路器雙位置接點(diǎn)消除了接點(diǎn)抖動(dòng)的影響，從而更精確計(jì)算斷路器機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。通過(guò)總結(jié)斷路器機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能工作原理，設(shè)計(jì)了斷路器儲(chǔ)能時(shí)間的程序化測(cè)試方法，并在實(shí)際案例中得以應(yīng)用，大幅提高了變電站現(xiàn)場(chǎng)檢修工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李志平.斷路器操作控制設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題分析[J].繼電器，2004，32 （4）：65-66.

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司.Q/GDW1161-2020線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 國(guó)家電力調(diào)度通訊中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002：338-339.

[4] 周志娟，周銘遙，宋滕飛.220 kV開(kāi)關(guān)防跳存在問(wèn)題及分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（3）：96-97.

[5] 徐春新.防跳繼電器觸點(diǎn)卡滯導(dǎo)致斷路器反復(fù)跳躍的問(wèn)題分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（12）：115-117.

[6] CZX-12R2型操作繼電器裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)[Z].南京：南瑞繼保， 2013：13-14.

3780501908244