微机保护不对应启动重合闸保护动作分析

郭成涛，董正坤,张艳军

(1.石家庄供电公司，石家庄 050051；2.沧州供电公司，河北 沧州 061001)

断路器位置不对应启动重合闸是高压微机保护中很重要的功能，由于许多新设计的变电站不再使用传统的6个位置的KK操作把手，因而无法提供反映断路器在合后位置的触点，因此各保护厂家取断路器跳闸位置节点引入操作箱来启动跳位继电器，利用跳位继电器触点引入保护装置开入量来判别断路器位置。在正常运行中，如果TWJ开入闭合，且相应相别无电流，无其他闭锁开入，则保护装置判断为断路器偷跳[1]，启动“不对应启动重合”逻辑作用于偷跳断路器。此逻辑简单可靠，但出现继电器接点异常或断路器辅助触点不良等情况时，会造成启动失效。

1 保护动作模拟试验

2011年6月，验收某220 kV变电站线路保护，保护配置为RCS931BM、CSC103D，使用JFZ-12F型分相操作箱。现场运行规程规定正常运行时两套保护装置重合功能均投入，所以验收人员模拟两套保护装置重合功能均投入时保护动作情况。在实验中发现，当只投入其中一套保护的重合闸功能时，模拟断路器偷跳故障，保护动作行为正确，断路器重合成功。但是当两套保护重合闸功能都投入时，模拟断路器偷跳故障，两套保护装置动作行为不一致，即CSC103D保护重合闸出口，RCS931BM保护启动，但不出口，断路器重合成功。由于此现象与预想结果不一致，为排除外来因素干扰，明确问题原因，验收人员又进行多项模拟试验。

1.1 投入单套保护装置重合闸

a.CSC103D保护装置：点跳U相断路器，3 ms保护启动，4 ms单相偷跳启动重合闸，799 ms重合闸出口。

b.RCS931BM保护装置：点跳U相断路器，799 ms重合闸出口。

1.2 同时投入两套保护重合闸

将两套保护U相电流回路串联，模拟正常运行时线路发生故障，观察保护动作情况。

a.CSC103D保护装置：4 ms保护启动，18 ms分相差动出口，129 ms单跳启动重合闸，929 ms重合闸出口。

b.RCS931BM保护装置：10 ms电流差动保护出口，913 ms重合闸出口。

两套保护均正确动作，断路器重合成功。模拟故障后保护动作重合闸启动均正常，断路器正确合闸。

1.3 同时投入两套保护重合闸并互换两套保护的TWJ节点

模拟正常运行时断路器偷跳故障，CSC103D保护重合闸出口，RCS931BM保护启动，不出口。但是当投入单套保护装置重合闸时，保护正确动作。

1.4 校验两套保护动作时间

故障录波器设置线路244 U相断路器位置起录波，重合闸出口退出，模拟断路器偷跳故障，观察保护动作情况。

故障录波器记录：13.6 ms线路244 U相断路器变位，836.1 ms CSC103D保护重合闸出口，884.4 ms RCS931BM保护重合闸出口。RCS931BM保护重合闸出口命令比CSC103D保护重合闸出口命令滞后48.3 ms。

如果在实际运行中，当断路器偷跳时，一套保护出口，另一套保护只启动而不出口，会对工作人员进行保护动作后的故障分析造成干扰，产生保护动作行为不正确的假象。

2 常用微机保护动作装置时间分析

CSC-103D数字式超高压线路保护装置仅利用3个跳位继电器触点启动重合闸，CSC-103D型装置综合重合闸逻辑示意见图1。

图1 CSC-103D型装置综合重合闸逻辑示意

不对应启动重合闸时，单相偷跳和三相偷跳的判别均由3个跳位触点开入来完成。正常运行时，若发生断路器偷跳，经重合闸控制字“单相偷跳启动重合闸(KG5.3)”或“三相偷跳启动重合闸(KG5.4)”控制是否启动重合闸。经“Y8”输出启动重合闸，其重合闸脉冲展宽为80～120 ms。

为防止外部干扰误启重合，程序设定断路器位置输入TWJU、TWJV、TWJW节点防抖时间为10 ms，故重合闸时间应是10 ms +TS1(重合闸短延时定值)或10 ms+TL1(重合闸长延时定值)。

该保护装置最大重合闸动作时间为10 ms+800 ms =810 ms。

PSL-603G数字式线路保护装置逻辑示意见图2，断路器位置启动重合闸的条件为(与门条件)：控制字的第0位=1；断路器单相或三相断开(单相或三相跳位继电器动作，与重合闸方式对应)；断路器断开相无电流；不满足单相偷跳启动或三相偷跳启动条件；合后继开入动作(仅当整定为“合后继可用”时)。

图2 PSL-603G数字式线路保护装置逻辑示意

该装置重合闸在检测到线路有电流时，则认为其它重合闸动作重合，该装置重合闸返回并放电，所以该装置重合闸可以和其他能智能判出已重合的重合闸同时投入。

为防止外部干扰误启重合，程序设定TWJU、TWJV、TWJW分别为U、V、W三相的跳闸位置继电器的接点输入，其节点防抖时间为20～30 ms，无重合闸延时确认，故重合闸时间应是30 ms+t(单相启动重合闸延时定值)或30 ms+t(三相启动重合闸延时定值)。

该保护装置最大重合闸动作时间为 30 ms+800 ms=830 ms。

RCS-931系列超高压线路保护装置逻辑示意见图3，正常运行时，若出现断路器偷跳，则经程序逻辑 “M1-M3-M4-M5-M6”判别后输出启动重合闸，其重合闸脉冲展宽为0～120 ms。

图3 RCS-931系列超高压线路保护装置逻辑示意

为防止外部干扰误启重合，程序设定TWJU、TWJV、TWJW分别为U、V、W 三相的跳闸位置继电器的接点输入，其节点防抖时间为5～6 ms，重合闸延时确认时间为50 ms，故重合闸时间应是6 ms+50 ms+t(单相重合闸延时定值)或10 ms+50 ms+t(三相重合闸延时定值)。

该保护装置最大重合闸动作时间为6 ms+50 ms+800 ms=856 ms。

对于双套微机保护配置而言，正常情况下，由于两套重合闸整定时间相等，装置计时误差不大，因此两套保护重合闸脉冲是重叠的[2]。但是由于各厂家在重合闸逻辑判断、延时确认等软件设计方面理念不同，出现了不同保护之间重合闸命令发出的时间差，从而造成了两套保护重合动作行为不一致的问题。当正常运行中的设备出现偷跳时，由于保护装置之间逻辑的差异，偷跳断路器被先出口的保护装置合闸成功，跳位消失，后出口的保护装置被闭锁，所以出现两套保护装置动作行为不一致的现象。

具体到上述实验分析，CSC-103D型保护装置822.5 ms发重合命令，合上偷跳断路器，而RCS-931BM型保护装置在870.8 ms时发出重合命令，滞后48.3 ms，而此时断路器已经合闸，由于跳位消失，RCS-931BM保护装置被闭锁，重合闸未出口，保护装置正确动作。同时借年检机会对RCS-931BM与PSL-603G配合的保护进行相同的模拟实验，结果同样是PSL-603G保护装置先于RCS-931BM保护装置出口，RCS-931BM保护装置只启动，验证了上述分析的准确性。

3 运行中注意的问题

保护双重化配置后，在重合闸启动和重合闸计时2个方面，现有的保护之间存在差异，如果逻辑不同的2种重合闸同时使用，易造成2次重合的问题。针对保护是否拥有检测断路器合位放电逻辑功能，提出以下注意事项：

a.若两套重合闸都具有此逻辑功能，则两套重合闸可以同时投入，重合方式、重合闸动作时间设定一致。

b.若其中一套采用此逻辑功能，另一套未采用。建议将采用上述逻辑的重合闸动作时间整定得长一些，两套重合闸也可以同时投入。

c.若两套重合闸都不具备上述逻辑功能，可以将一套重合闸出口触点给另一套保护的“闭锁重合开入”使用，使后发出重合闸命令的保护放电。建议两套保护重合闸接线应完整，都能分别实现重合闸功能，运行中只投入其中一套，如遇有设备检修或异常不能实现重合闸时，投入另一套。

4 结束语

220 kV线路保护双重化配置后,设计中两套保护的重合闸回路都是完善的,为避免一条线路两套保护装置中的重合闸同时投入运行，出现不允许的2次重合闸，每套装置的重合闸在发现另一套保护已将断路器合上后，应立即放电并闭锁本装置的重合闸[3]，即具有检测断路器合位放电逻辑。现行设计一般都是用各自保护的重合闸出口继电器的常开触点驱动操作箱内的公用重合出口继电器,由该继电器的节点合闸。此种方式下保护之间的配合就显得尤为重要，需要在实际工作中多加验证，掌握各厂家设备的异同点，为保证设备的安全稳定运行打好基础。

[1] 刘广健.断路器位置不对应启动重合闸功能的分析[EB/OL].http://dianchang.com/article/list.php?id=3544，2009-04-12.

[2] 季庆州.RCS-901和PSL-602线路保护重闭合配合使用情况分析[J].电气时代,2009(12)：98-99.

[3] 国家电力调度中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].2版.北京：中国电力出版社,2000.

本文责任编辑：王丽斌