110_kV智能站终端的第...控回断线信号回路分析与完善_李杰.pdf

智能站终端的第二组控回断线信号回路分析与完善李杰（广东电网有限责任公司韶关供电局，广东 韶关 ）摘要：在 智能变电站建设过程中，主变保护回路双重化的要求带来了一系列回路完善的问题。针对双重化配置下断路器第二套智能终端的位置监视回路不完善问题，分析常规站实现方式，对比现有回路存在的问题，提出解决方案。关键词：智能站；双重化；控制回路断线；监视回路中图分类号：（，）：，：；收稿日期：作者简介：李杰（），从事变电站继电保护自动化工作。引言智能变电站（以下简称智能站）自 年开始就在国家电网投入运行，发展过程中相继融合了 技术、技术、变电站自动化技术等多种先进的科学技术，不仅实现了高性能和快速的通信，而且极大地提高了变电站的供电质量和稳定性。南方电网也首先在云贵地区试点建设并运行了智能站，在经历了直采直跳、网采网跳的不同方式摸索后，目前南网的智能站过程层采用比较成熟稳定的直采网跳方式，即保护装置的电流电压模拟量依然使用电缆直接采集，而控制回路和开关量采集回路的电流电压模拟量则使用网络传输至智能终端执行或上送。研究和实践表明，“直采网跳”运行模式比“网采网跳”运行模式的可靠性高，线路保护的可靠性优于变压器保护的可靠性。智能变电站 智能终端常规变电站中，面向同一间隔采集数据信息的各个单元是相互独立的，保护装置、测控装置、安自装置、录波装置等二次装置分别从场地一次设备采集开关、刀闸信息和电流、电压模拟量，各个装置之间是按照各自的功能区分的，关联性不强。智能终端改变了常规变电站的这种独立性，作为智能站的重要组成部分之一，它负责从固定点位采集对应间隔的开关刀闸位置、设备一次告警等遥信信息，然后通过组播的方式将信息上送至各个保护监控单元，同时具备开关、刀闸、变压器档位控制功能，实现信息的交互共享，是智能站信息交互的载体。三层两网常规变电站使用的是两层一网，两层即间隔层、站控层，一网是指以太网组网。其中，间隔层设备为一次设备信息采集设备，主要采集一次设备遥信遥测信息，并执行遥控功能，连接间隔层的设备主要是保护、测控装置；站控层设备主要指监控主机、操作员机、保护工程师站、五防机、远动机等；一网根据保护的双重化配置，分为网和网，以及保护信息系统专用的网。智能站三层两网，从结构上可分为站控层设备、间隔层设备、过程层设备、站控层网络和过程层网络。过程层网络独立于站控层网络，采用光纤通信，将智能终端单元的信息经 网采用组播方式发送给所有间隔层设电工技术系统解决方案备，实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，通过网络虚拟端子代替物理端子，逻辑代替物理连接，大大简化了二次接线，实现信息共享最大化。与常规 变电站不同，智能站的主变保护要求双重化配置，即主变保护、三侧断路器智能终端、非电量智能终端装置均要求双套独立配置，且各自的电缆、过程层网络也要求相互独立。对于双重化的断路器智能终端，由于断路器机构只有一组合闸线圈，第二套智能终端并不能实现完整的监视功能，因此第二套保护的控制回路断线发信回路不完善。目前，南方电网智能站的通用做法是通过在第二路合闸监视回路中串联断路器分位辅助接点的方式来完善监视回路，但是在新站验收过程中发现这种方法存在一定缺陷，因此下面会探讨几种解决方法，分析它们的优缺点。控制回路的监视回路 断路器监视回路的作用控制监视回路是监视断路器控制回路是否正常的重要回路。通常，监视回路主要监视断路器的机构部分回路是否正常，实现控制回路监视的方式是在分闸回路中串入 合闸位置继电器，在合闸回路中串入 分闸位置继电器。如图所示，其作用有两个，即监视断路器位置是否正常和合闸（分闸）回路是否完整。及以上电压等级的断路器机构控制回路中，通常会串入一对断路器位置辅助接点，接入的方式是在合闸回路中串接分闸位置辅助接点，在分闸回路中串接合闸位置辅助接点，目的是防止断路器在合位（分位）时多次合闸（分闸），烧毁线圈。通常，断路器控制回路中 合闸位置继电器监视的是分闸回路，以及分闸回路中的断路器合闸位置接点是否导通；分闸位置继电器监视的是合闸回路以及合闸回路中的断路器分闸位置接点、弹簧储能接点是否导通。一般而言，及以上电压等级的位置监视回路还要求监视 气压、断路器远方就地转换把手等完整信息。南方电网的规范文件明确要求：监视应能监视“远方就地”切换把手、断路器辅助接点、合闸线圈等完整的合闸回路；监视应能监视“远方就地”切换把手、断路器辅助接点、跳闸线圈等完整的跳闸回路。图 常规站控制回路简图 断路器监视回路原理断路器的监视回路如图所示，跳位监视回路由跳位继电器（）、远方就地把手（）、机构箱防跳接点（）、气压继电器接点（）、弹簧储能限位接点（）、断路器位置辅助接点（）、合闸线圈组成。正常状态下，把手 处于远方位置，常闭接点闭合（机构箱防跳未启动），常闭接点闭合（气压正常），常开接点闭合（弹簧机构应已储能完毕），并且断路器处于分位，整个跳位监视回路呈导通状态。图 常规变电站远方控制回路图合位监视回路由跳位继电器（）、远方就地把手（）、气压继电器接点（）、断路器位置辅助接点（）、分闸线圈组成。正常状态下，把手 处于远方位置，常闭接点闭合（气压正常），并且断路器处于分位，整个合闸监视回路呈导通状态。由于断路器分闸不需要弹簧能量，因此此回路中没有接入弹簧储能接点。由于两个回路分别接入了常开和常闭的断路器位置辅助接点 ，因此正常情况下，断路器处于固定的合位或分位状态时，和 中只有一个动作。但当断路器在合位时，若操作箱的 继电器和机构箱的防跳继电器分压不均匀，就会出现 继电器也动作的情况（称为继电器不匹配）。此种情况在 的机构箱和南瑞继保的操作箱搭配使用时较常见，通常会采取取消机构防跳，改用保护防跳的措施。常规变电站的监视回路常规变电站要求 以上电压等级的保护双重化配置。双重化的保护装置，其断路器机构只有组合闸线圈、组跳闸线圈，与智能站一致，它的组位置监视回路和控制回路断线信号回路如图 所示，正常运行时，和 中有一个励磁，相关的接点断开，控制回路断线信号回路不通。、分别为第一组控制回路的正、负电源，、分别为合闸线圈和第一组分闸线圈。、分别为第二 组 控 制 回 路 的 正、负 电 源，为第二组分闸线圈。系统解决方案电工技术 图 常规站控制回路及信号简图 以上电压等级的保护装置虽然是双重化配置，但是由于套保护的合闸回路共用个合闸线圈，因此套保护也共用个操作箱（如图所示），另外配备的个操作箱只用于实现电压切换回路双重化独立。因此，操作箱只监视组合闸回路和组分闸回路，监视回路的组成方式 是 第 一 组 控 制 回 路 通 过 第 一 组 继 电 器 和 继电器监视合闸回路和分闸回路，第二组控制回路通过 监视分闸回路。图 开关操作箱简图 以上电压等级的保护装置设计了组控制回路断线信号，第一组控制回路断线信号采用 常闭接点串联 常闭接点，第二组控制回路断线信号由 常闭接点和 常闭接点串联组成，组控制回路断线信号使用同一信号回路电源公共端。智能站的监视回路问题智能站在智能终端双重化后，存在无法监视第二套终端控制回路完整性的问题。区别于常规 保护套装置使用同一个操作箱，智能站套保护装置对应配置了套独立的智能终端，由于断路器机构只配置了个合闸线圈和个分闸线圈，因此第一套智能终端监视第一组合闸和分闸回路，第二套智能终端将无合闸回路可监视，第二组控制回路断线告警信号回路并不完整。解决的方案及可能存在的问题方案一：如图所示，将第一套智能终端的 继电器的常开空接点串接至第二套智能终端的跳闸位置监视回路中，完善第二组合闸回路监视功能。该方法可能存在两个问题：一是如果第一组 继电器绝缘击穿，就会造成组控制回路的电源寄生，且按照双重化配置，这组控制电源分别来自段站用直流系统，因而还将造成站内段直流系统寄生；二是断路器分位的情况下，若第一路控制电源失电，第二路直流的 回路不通，则会报控制回路断线信号。图方案一示意图方案二：如图所示，参照常规站的方法，将第一套智能终端的 常闭接点与第二套智能终端的控制回路断线信号回路串联，实现第二组控制回路断线信号告警功能，而不启用第二套智能终端实际的 监视功能。该方法可能会产生直流寄生，第二组直流系统过电压时，可能造成第一组的 继电器绝缘击穿，继而出现组控制电源寄生，并且可能造成第一组控制回路的合闸回路误动作。图方案二示意图方案三：如图所示，将断路器的常闭辅助接点与第二套智能终端的 继电器串联，实现第二组跳位监视功能。该方法的优点是不存在直流寄生的问题，但是当断电工技术系统解决方案路器在分位，且在机构将断路器“远方就地”把手转换至“就地”时，第一套智能终端报控制回路断线信号，第二套智能终端不会报控制回路断线信号。其原因在于第二套智能终端的 位置监视回路没有监视到远方就地把手的状态，这种情况会使不熟悉设备状态的运行人员误以为设备出现缺陷，增加了专业维护人员的消缺工作量。图方案三示意图方案四：如图所示，将断路器的常闭辅助接点以及“远方就地”切换把手的远方位置接点与第二套智能终端的 继电器串联，实现第二组跳位监视功能。此方法能完整监视到“远方就地”把手、断路器辅助接点、气压低闭锁接点、弹簧未储能接点、合闸线圈状态，但是断路器机构箱的“远方就地”把手只有组辅助接点，必须额外增加把手或辅助接点。图方案四示意图最终解决方案及应用效果通过比较（见表），方案四是最合理的，但需要额外增加二次元件，同时涉及厂家图纸、施工蓝图、厂家机构设计的变动，较麻烦，因而选用方案三作为折中方案，并应用于新建智能站。目前，韶关地区已有座新建的 智能站应用方案三解决第二组控制监视回路和控制回路断线信号回路不完善的问题。历经年，个智能站设备运行状况良好，没有出现监视回路异常以及控制回路断线信号误发现象。表四种方案的比较方案优点缺点方案一无监视不完整、可能直流寄生方案二无监视不完整、可能直流寄生方案三对应实际状态，无直流寄生监视不完整方案四监视较完整，无直流寄生额外增加把手结语断路器位置监视回路和控制回路断线信号回路是监视断路器二次控制回路状态的重要回路，它能否正确、完整监视控制回路的状态，并正确报警，对运行维护人员第一时间发现设备异常和检修人员第一时间处理重要缺陷起到了重要的作用，因此设计时应该确保回路设计的独立性、完整性，防止回路失去监视，同时还要防止回路设计不合理衍生出直流寄生。参考文献 喻川航浅谈智能变电站的发展及应用山东工业技术，（）：杜亚静，朱翰超，王姗，等 智能变电站继电保护系统可靠性研究河北工业科技，（）：舒诗雄 智能变电站继电保护的运行维护通信电源技术，（）：刘洁星浅析智能变电站自动化网络架构中小企业管理与科技（中旬刊），（）：马天龙，吕利旭，侯果山，等浅谈智能变电站过程层组网原理 科技资讯，（）：张丽江智能变电站二次系统的双重配置技术集成电路应用，（）：李一鸣断路器控制回路断线分析及运行隔离对策电子测试，（）：任虎 断路器控制回路断线原因分析及处理 电气技术，（）：国家电力调度通信中心 国家电网公司继电保护培训教材（下册）北京：中国电力出版社，丁志强 断路器控制回路断线分析与改进山西电力，（）：系统解决方案电工技术