断路器控制回路分析与改进

2018-11-19樊新启杨允岩

通信电源技术 2018年9期

樊新启，谷斌，王迪，杨允岩

（深圳供电局有限公司，广东深圳518000）

0 引言

变电站中的二次回路主要包括电流电压回路、控制回路、信号回路、直流回路等，其中控制回路作为二次回路中的重要组成部分，具有控制变电站中断路器以及隔离开关的分合作用，其回路的状态直接关系到变电站的正常运行，所以对控制回路的完整性监视也显得尤其重要［1］。

目前大部分变电站的控制回路完整性主要靠合闸回路中跳闸位置监视继电器（TWJ）控制的常闭节点与跳闸回路中合闸位置监视继电器（HWJ）控制的常闭节点串联所组成的回路来监视。根据变电站的实际运行情况发现，监控后台未报控制回路断线信号，但是实际控制回路已经断线，最终导致线路开关在合位并且重合闸在正常充电状态下，线路发生故障后重合闸动作不成功的案例，所以目前这种控制回路断线的原理对于控制回路完整性的监视还存在一定缺陷。

1 控制回路基本原理

目前大多数控制回路设计的基本原理如图1所示，在合闸回路中串入开关的常闭辅助节点，在跳闸回路中串入开关的常开辅助节点。控制在回路正常的情况，当开关在跳位时，手动合上或者保护动作合上开关过程为：合闸回路中的开关常闭辅助接点在闭合状态，整个合闸回路正常导通，合闸线圈励磁合上开关后，合闸回路中开关常闭节点断开，TWJ不励磁，跳闸回路中的开关常开节点闭合，HWJ励磁；当开关在合位时手动跳开或者保护跳开开关过程为：跳闸回路中的开关常开辅助接点在闭合状态，整个跳闸回路正常导通，跳闸线圈励磁跳开开关后，跳闸回路中开关常开节点断开，HWJ不励磁，合闸回路中的开关常闭节点闭合，TWJ励磁。

图1 控制回路原理图

控制回路断线的基本原理是根据TWJ和HWJ的状态来判断的，如图2所示。在监控后台报出控制回路断线信号，考虑开关辅助节点和跳合闸线圈的故障，实际控制回路中的故障有两种情况：一是当开关在合位时，合闸回路中TWJ不会励磁，跳闸回路中开关常开辅助节点损坏或跳闸线圈烧坏导致跳闸回路中的HWJ不励磁；二是当开关在跳位时，跳闸回路中HWJ不会励磁，合闸回路中开关常闭辅助节点损坏或合闸线圈烧坏导致合闸回路中的TWJ不励磁。但在整个控制回路设计未考虑以下两种情况：一是当开关在合位时，跳闸回路无故障，但是合闸回路中合闸线圈烧坏；二是当开关在分位时，合闸回路无故障，但是跳闸回路中跳闸线圈烧坏，根据控制回路断线的原理，这两种缺陷都不能被及时发现，所以对于变电站的安全稳定运行埋下不少隐患［2］。

图2 控制回路断线原理图

2 控制回路改进

针对控制回路存在的缺陷，在原来的控制回路中增加跳合闸线圈的监视回路，如图3所示。在合闸回路中增加合闸线圈监视继电器HQJ，连接在开关常闭辅助节点与合闸线圈之间。在分闸回路中增加分闸线圈监视继电器TQJ，连接在开关常开辅助节点与跳闸线圈之间。

图3 控制回路改进原理图

从控制回路角度分析，当开关在分位时，对于分闸回路，HWJ不励磁，如果跳闸回路跳闸线圈烧坏，TQJ不会励磁，发出跳闸线圈故障信号，如果跳闸回路跳闸线圈正常，TQJ会励磁，出跳闸线圈故障信号。对于合闸回路部分，有三种情况：一是合闸回路无故障，TWJ和HQJ正常励磁，不会有控制回路断线信号和合闸线圈故障信号；二是合闸回路中开关常闭辅助节点损坏，HQJ仍然励磁，TWJ不励磁，仅仅发出控制回路断线信号；三是合闸回路中合闸线圈烧坏，TWJ和HQJ都不励磁，发出控制回路断线和合闸线圈故障信号。当开关在合位时，对于合闸回路，TWJ不励磁，如果合闸回路合闸线圈烧坏，HQJ不会励磁，发出合闸线圈故障信号，如果合闸回路合闸线圈正常，HQJ会励磁，不发出合闸线圈故障信号。对于跳闸回路部分，也有三种情况：一是跳闸回路无故障，HWJ和TQJ正常励磁，不会有控制回路断线信号和跳闸线圈故障信号；二是跳闸回路中开关常开辅助节点损坏，TQJ仍然励磁，HWJ不励磁，仅仅发出控制回路断线信号；三是跳闸回路中跳闸线圈烧坏，HWJ和TQJ都不励磁，发出控制回路断线和跳闸线圈故障信号［3］。从监控信息角度分析，具体异常信号分析见表1。

表1 故障信息表

3 控制回路改进后的优缺点

经过改进后的控制回路具有以下优点：一是跳闸线圈和合闸线圈的状态一直处于被监视状态，可以有效防止因合闸线圈烧坏导致的重合闸不成功情况发生，增强了继电保护装置动作的可靠性。二是不改变原来的跳合闸回路，仅仅在跳闸线圈和合闸线圈前增加监视继电器，与其他改进方法相比减少了回路部分的工作量，减少了寄生的风险，如果监视继电器参数选择得当，长期带电也不会影响跳合闸线圈的使用寿命，就如同开关长期在合位，跳闸回路中的HWJ长期在励磁状态一样。三是根据监控后台的故障信号，可准确判断故障位置，例如开关在合位，后台报出控制回路断线和合闸线圈故障两个异常信号，可以很快判断是合闸线圈烧坏和跳闸回路开关常开节点损坏导致，有效减少缺陷查找时间。

但是改进后的控制回路具有的缺点是：一是在控制回路中增加了直接接通开关跳合闸线圈的回路，增加了保护误动作的风险性。二是需要增加的信号数量较多，增加了监控和巡视的工作量。例如：保护装置面板的跳合闸线圈故障监视信号、监控后台的跳合闸线圈故障监视信号、调度端的跳合闸线圈故障监视信号等。