浅析220kV双微机保护重合闸配合回路

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  [摘 要] 变电站220kV线路典型保护配置为纵联距离零序和分相电流差动的双微机保护,两套微机保护都具备有重合闸功能,本文着重对其两套重合闸功能配合回路的实际应用进行论述,对其在应用过程中的相关注意点进行分析,并针对实际运行现状提出一点改进建议。
  [关键词] 双微机保护 重合闸配合 注意点 建议
  
  1 引言
  运行经验表明,架空线路故障大都是瞬时性的,如雷击、碰线、鸟害等引起的故障,在线路被继电保护迅速断开以后,电弧即行熄灭,对这类瞬时性的故障,待去游离结束后,如果把断开的线路断路器再合上,就能恢复正常的供电,以提高电力系统运行的完整性、供电的可靠性,减少线路停电次数及停电时间,有效保障电力系统的稳定运行,同时还可以纠正断路器本身机构不良或继电保护误动作等原因引起的误跳闸。现在变电站220kV线路均配置两套微机线路保护,各自都具备有重合闸功能,下面对其两套保护重合闸功能的实际应用及其配合回路、运行中的注意点及针对实际运行现状提出的改进建议进行论述。
  2 两套线路保护重合闸的配合
  以现场220kV线路保护配置中最典型的RCS931A(以下文中都简称为931)分相电流差动保护和PSL602G(以下文中都简称为602)纵联距离零序保护为例进行说明。
  2.1 现场重合闸的使用现状
  931和602保护均具有重合闸功能,运行中只启用602保护的重合闸,931保护的重合闸出口压板停用,其至重合闸压板、沟通三跳压板与602保护重合闸配合,实现重合闸功能。
  2.2 重合闸配合回路
  2.2.1 重合闸出口回路
  从图1分析看,当931保护重合闸启动后,合闸接点HJ-1闭合,经重合闸压板1LP4出口至操作箱启动ZHJ、ZXJI继电器;同样,当602保护重合闸启动后,重合闸接点CHJ闭合,经重合闸压板1LP6也出口至操作箱启动ZHJ、ZXJI继电器;ZHJ为重合闸重动继电器,动作后其常开接点闭合,接通合闸回路,实现开关的重合;ZXJI为重合闸信号继电器。931和602保护的重合闸均出口至931保护屏操作箱的合闸回路实现开关的重合,两套保护的重合闸出口回路正电源均来自931保护屏的操作箱(4D3接操作箱第一组操作电源+KM1)。
  2.2.2RCS931A保护启动PSL602G保护重合闸回路
  图2 602保护装置开入图
  实际运行中,931重合闸不用,其重合闸压板1LP4退出,其重合闸方式开关切至“单重”位置[当931保护整定控制字为内重合把手有效,并从控制字上整定“投单重方式”时,931保护的重合闸方式切换开关1QK可以切至“停用”位置,也可以切至“单重”位置,且931保护有选相功能,重合闸方式切换开关在“停用”位置时现场保护屏配线没有接点接入“沟通三跳”开入(现场在做两套保护校验传动时,做过重合闸方式切至“单重”和“停用”方式时,保护均单跳,正确启动重合闸出口),不影响保护的选相跳闸功能。江苏省公司通用规程规定,两套保护的重合闸方式切换开关位置应该一致,现场目前仍执行该规定],931保护动作后通过“至重合闸”压板1LP15(图2)启动602保护装置的重合闸来进行开关的重合。“至重合闸”,即启动外部(602)重合闸,1LP15压板断开的是启动回路的公共端(来自602保护)。当线路故障时,931保护动作后,经1LP15压板和TJABC-1接点(保护发三跳令时TJABC继电器动作)或TJ-1接点(保护发单跳或三跳令时TJ继电器动作)启动602保护装置的重合闸,使线路重合一次。
  当保护重合闸投“单重”方式时,931保护三跳后,TJABC-1接点闭合通过1LP15压板向602保护发三跳启动信号,602收到外部三跳启动信号后即闭锁重合闸,同时沟通本保护三跳回路。
  图2中的1TWJa、1TWJb、1TWJc为开关三相位置开入602保护装置也可启动602重合闸。BCJ-1为闭锁重合闸继电器接点,当931保护动作跳闸同时满足了设定的闭锁重合闸条件时,BCJ-1 继电器动作,其接点闭合,通过1LP15压板输入至602保护装置闭锁其重合闸。13TJR、23TJR为永跳闭锁602重合闸。
  2.2.3 RCS931A保护沟通三跳回路
  图3 931保护装置开入图
  931保护的“沟通三跳”压板1LP21(图3)为功能压板,投入此压板后,重合闸放电闭锁,并在软件上将沟三跳回路接通,不再选相跳闸,使任何故障时保护都发三跳令跳开断路器三相。当线路停用重合闸时,需投入该压板,以确保任何故障下保护都三跳不重合。
  3 运行注意点
  3.1 RCS931A保护的“至重合闸”压板问题
  931保护的“至重合闸”压板1LP15在线路重合闸投入时必须投入,若不投的话,由上图2回路分析可知,931保护动作后就无法启动602保护的重合闸进行开关的重合。1LP15作为931保护启动602保护重合闸的开入压板,当线路重合闸停用时该压板可以不退出(江苏省公司通用规程上的典型票是如此操作的)。
  3.2 RCS931A沟通三跳问题
  3.2.1 RCS931A沟通三跳压板投入后只闭锁本保护重合闸,不闭锁另一套保护的重合闸,即931的重合闸闭锁继电器不会动作,只有重合闸闭锁继电器动作才闭锁另一套保护的重合闸。
  3.2.2 当931保护和602保护配合使用时,一般只用931的沟通三跳压板。主要目的是防止在602保护重合闸停用,此时发生单相故障,931保护只会单相跳闸,若602保护也运行,则两套保护动作不一致;若602保护停用,则931保护跳一相,重合闸不动,开关必须靠三相不一致跳开(220kV系统三相不一致保护整定时间一般为2秒),造成线路较长时间的非全相运行。为了解决这个问题,在602保护重合闸停用时,必须同时投入931保护的沟通三跳压板,保证任何故障都三相跳闸。当然,在正常运行时,两套保护启用,重合闸启用单重,若线路发生单相故障,此时602保护装置又发生了拒动,则仍会由931保护动作单相跳闸,还是要靠三相不一致保护跳三相,若是931保护的重合闸也使用,实现重合闸双重化则会避免此问题,这在下面会进行相关的分析。
  3.3 线路重合闸停、启用操作的顺序问题
  3.3.1 根据江苏省通用规程规定,220kV线路重合闸的正常运行方式为,931线路保护屏(重合闸功能不用)上重合闸出口压板和沟通三跳压板退出、至重合闸压板投入、重合闸方式切换开关在“单相”位置;602线路保护屏(重合闸功能使用)上重合闸出口压板投入、重合闸方式切换开关在“单相”位置。
  3.3.2 PSL602G线路保护的沟通三跳回路
  图4 602线路保护装置沟通三跳逻辑简图
  从图4中,我们可以得到,602线路保护屏上重合闸方式切换开关在“停用”位置时,立即沟通三跳:
  (1)602线路保护满足沟通三跳条件后,如果602线路保护再发单跳命令时,重合闸模块补发三跳命令。
  (2)满足沟通三跳条件后,重合闸出口板上有两付沟通三跳接点GTSTJ闭合,其中有一付接点和另一保护装置的BDJ串接,连接到操作箱的三跳回路。
  (3)602线路保护的沟通三跳后跳闸逻辑如下图5所示:
  图5 602线路保护装置沟通三跳后跳闸逻辑简图
  3.3.3 RCS931A线路保护跳闸回路
  图6 931线路保护装置跳闸逻辑简图
  从图6中,我们可以得到,如果投入931线路保护屏上沟通三跳压板,那么对于任何故障,931线路保护均三跳。931线路保护重合闸退出,不代表线路重合闸退出,保护仍是选相跳闸。
  3.3.4 线路重合闸操作顺序分析
  (1)602保护线路近处故障动作时间小于10ms,线路70%处故障典型动作时间达到12ms,线路远处故障小于25ms;931保护线路近处故障跳闸时间小于 10ms,线路中间故障跳闸时间小于15ms,线路远处故障跳闸时间小于25ms。一般220kV线路单相重合闸单重延时整定为800ms。
  (2)当停用线路重合闸时,若首先投入931保护屏上沟通三跳压板,再退出602保护屏上重合闸出口压板,最后将602保护屏上重合闸方式切换开关切至“停用”位置(以前现场就是如此操作的),那么在退出602保护屏上重合闸出口压板后,操作将602保护屏上重合闸方式切换开关切至“停用”位置前,线路发生单相故障的30ms内,931保护能三跳,602保护可能是单相跳闸,造成两套线路保护动作不一致;如果此时931保护拒动或是沟通三跳没有起作用,602保护仍为单相跳闸,则造成线路一段时间内的非全相运行,尽管这时会由开关三相不一致保护动作仍能使开关延时后三跳,但却延长了线路非全相运行的时间,对系统运行不利。若在投入931保护屏上沟通三跳压板后,先操作的是将602保护屏上重合闸方式切换开关切至“停用”位置,立即沟通三跳后,再操作退出重合闸出口压板前,线路发生单相故障的30ms内,根据上述602线路保护满足沟通三跳条件后,如果保护再发单跳命令时,重合闸模块补发三跳命令、满足沟通三跳条件后,重合闸出口板上有两付沟通三跳接点GTSTJ闭合,其中有一付接点和另一保护装置的BDJ串接,连接到操作箱的三跳回路的结论,602保护会在30ms之内,发出三跳令,开关直接三跳,从而避免了以上的情况的发生。
  (3)当启用线路重合闸时,若先将602保护的重合闸方式切换开关切至“单相”位置(以前现场就是如此操作的),若此时线路发生单相故障,931保护拒动或沟三跳不成,若重合闸充电已好,则保护单跳造成线路较长时间的非全相运行,当然也仍然会存在两套线路保护动作不一致的情况。若先投入602保护的重合闸出口压板,若此时线路发生单相故障,重合闸方式仍在“停用”位置,则会三跳,可避免以上的情况的发生。
  4 改进建议
  4.1 改进建议一
  4.1.1 220kV线路保护双重化后,一般重合闸只用其中一套,但在设计中两套的重合闸回路都是完善的,用两套,接线上是完全可以实现的,一般都是将各自保护的重合闸出口继电器的常开空接点去驱动操作箱内的公用的重合闸出口继电器,该继电器的接点再去合闸回路,另一信号继电器的接点可以去发信(如图1)。
  4.1.2 两套重合闸动作时间有先有后,容易造成开关在短时间内两次重合,不利于安全运行。此时为了避免两套装置的重合闸出现不允许的两次重合闸,每套装置的重合闸在发现另一套重合闸已将断路器合上后(跳开相有流),立即放电闭锁本装置的重合闸。一般会有以下几种情况:
  (1)如果两套重合闸都具有检测断路器合上后放电逻辑,两套重合闸都可以同时投入,重合方式、重合闸动作时间等设定可以完全一样。如果有一套重合闸先合,另一套检查断路器已合上,立即放电不合,从而不会造成二次重合。
  (2)如果双重化的两套保护装置用了一套已采用上述逻辑的重合闸,又用了一套未采用上述逻辑的重合闸,仍应考虑防止二次重合闸的问题。处理办法是将已采用上述逻辑的重合闸时间整定得长一些,两套重合闸可同时投入使用,另一套重合闸重合后,采用了上述逻辑的重合闸不会再发合闸命令。
  (3)如果两套重合闸都不具备上述逻辑,可以使用两套重合闸出口备用触点互相输入一个重合闸的“闭锁重合闸开入”,使后发合闸令的重合闸放电不合。这种做法的缺点是增加了两保护屏之间的连接,使二次回路变得复杂。
  (4)PSL602装置重合闸在检测到线路有流时(对应单重方式为启动重合闸相别,对于三重方式为任意一个相别有流),则认为其它重合闸重合,602装置重合闸返回并放电,所以602装置重合闸可以和其他智能判出已重合的重合闸同时投入。
  4.2 改进建议二
  不同的保护装置对重合闸的处理存在细微的差别,不仅仅是重合闸本身计时的原理和准确性的问题,包括定值整定等等其他因素也会使重合闸在延时上会存在一定的时差,于是就存在二次重合闸的可能。若要两套重合闸同时运行,更多的应该是在两套保护是同种的前提下,现在南瑞公司一直坚称他们的保护可以两套重合闸同时投入,当然,这样做的一个基本前提是南瑞公司的同类保护装置,至少是同样的重合闸逻辑,所以使用两套重合闸时,其使用要求条件高,两套重合闸之间配合要好。现场现在绝大部分的双微机保护都是两个不同厂家的产品,至少在重合闸启动和重合闸计时两个方面现有的保护有着不同的做法,如果逻辑不同的两种重合闸同时使用,就容易造成两次重合闸的问题。所以对于不同保护装置,两套重合闸同时运行的方式并不十分可靠。
  5 结束语
  此论文中相关内容的阐述,缘起于在平时工作中遇到的实际工作案例,觉得由于装置本身一些问题的发生而高频次的造成线路保护重合闸的被迫停用,从而影响了系统保护的正常运行方式的整定和运行,所以就此问题进行了一些思考和深入地学习,与各位同行进行交流探讨。但由于受到个人水平的限制,文中不妥当之处,敬请各位专家批评指正。
  参 考 文 献
  [1] 电力系统继电保护原理与实用技术 江苏省电力公司 北京:中国电力出版社.2008
  [2] PSL602G数字式线路保护装置技术说明书 国电南自
  [3] RCS-931A数字式线路保护装置技术说明书 国电南瑞
  [4] 江苏省电力公司通用运行规程 江苏省电力公司
  [5] 变电站220kV线路保护原理图■
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