微機保護不對應啟動重合閘保護動作分析

郭成濤，董正坤,張艷軍

(1.石家莊供電公司，石家莊 050051；2.滄州供電公司，河北 滄州 061001)

斷路器位置不對應啟動重合閘是高壓微機保護中很重要的功能，由于許多新設計的變電站不再使用傳統的6個位置的KK操作把手，因而無法提供反映斷路器在合后位置的觸點，因此各保護廠家取斷路器跳閘位置節點引入操作箱來啟動跳位繼電器，利用跳位繼電器觸點引入保護裝置開入量來判別斷路器位置。在正常運行中，如果TWJ開入閉合，且相應相別無電流，無其他閉鎖開入，則保護裝置判斷為斷路器偷跳[1]，啟動“不對應啟動重合”邏輯作用于偷跳斷路器。此邏輯簡單可靠，但出現繼電器接點異常或斷路器輔助觸點不良等情況時，會造成啟動失效。

1 保護動作模擬試驗

2011年6月，驗收某220 kV變電站線路保護，保護配置為RCS931BM、CSC103D，使用JFZ-12F型分相操作箱。現場運行規程規定正常運行時兩套保護裝置重合功能均投入，所以驗收人員模擬兩套保護裝置重合功能均投入時保護動作情況。在實驗中發現，當只投入其中一套保護的重合閘功能時，模擬斷路器偷跳故障，保護動作行為正確，斷路器重合成功。但是當兩套保護重合閘功能都投入時，模擬斷路器偷跳故障，兩套保護裝置動作行為不一致，即CSC103D保護重合閘出口，RCS931BM保護啟動，但不出口，斷路器重合成功。由于此現象與預想結果不一致，為排除外來因素干擾，明確問題原因，驗收人員又進行多項模擬試驗。

1.1 投入單套保護裝置重合閘

a.CSC103D保護裝置：點跳U相斷路器，3 ms保護啟動，4 ms單相偷跳啟動重合閘，799 ms重合閘出口。

b.RCS931BM保護裝置：點跳U相斷路器，799 ms重合閘出口。

1.2 同時投入兩套保護重合閘

將兩套保護U相電流回路串聯，模擬正常運行時線路發生故障，觀察保護動作情況。

a.CSC103D保護裝置：4 ms保護啟動，18 ms分相差動出口，129 ms單跳啟動重合閘，929 ms重合閘出口。

b.RCS931BM保護裝置：10 ms電流差動保護出口，913 ms重合閘出口。

兩套保護均正確動作，斷路器重合成功。模擬故障后保護動作重合閘啟動均正常，斷路器正確合閘。

1.3 同時投入兩套保護重合閘并互換兩套保護的TWJ節點

模擬正常運行時斷路器偷跳故障，CSC103D保護重合閘出口，RCS931BM保護啟動，不出口。但是當投入單套保護裝置重合閘時，保護正確動作。

1.4 校驗兩套保護動作時間

故障錄波器設置線路244 U相斷路器位置起錄波，重合閘出口退出，模擬斷路器偷跳故障，觀察保護動作情況。

故障錄波器記錄：13.6 ms線路244 U相斷路器變位，836.1 ms CSC103D保護重合閘出口，884.4 ms RCS931BM保護重合閘出口。RCS931BM保護重合閘出口命令比CSC103D保護重合閘出口命令滯后48.3 ms。

如果在實際運行中，當斷路器偷跳時，一套保護出口，另一套保護只啟動而不出口，會對工作人員進行保護動作后的故障分析造成干擾，產生保護動作行為不正確的假象。

2 常用微機保護動作裝置時間分析

CSC-103D數字式超高壓線路保護裝置僅利用3個跳位繼電器觸點啟動重合閘，CSC-103D型裝置綜合重合閘邏輯示意見圖1。

圖1 CSC-103D型裝置綜合重合閘邏輯示意

不對應啟動重合閘時，單相偷跳和三相偷跳的判別均由3個跳位觸點開入來完成。正常運行時，若發生斷路器偷跳，經重合閘控制字“單相偷跳啟動重合閘(KG5.3)”或“三相偷跳啟動重合閘(KG5.4)”控制是否啟動重合閘。經“Y8”輸出啟動重合閘，其重合閘脈沖展寬為80～120 ms。

為防止外部干擾誤啟重合，程序設定斷路器位置輸入TWJU、TWJV、TWJW節點防抖時間為10 ms，故重合閘時間應是10 ms +TS1(重合閘短延時定值)或10 ms+TL1(重合閘長延時定值)。

該保護裝置最大重合閘動作時間為10 ms+800 ms =810 ms。

PSL-603G數字式線路保護裝置邏輯示意見圖2，斷路器位置啟動重合閘的條件為(與門條件)：控制字的第0位=1；斷路器單相或三相斷開(單相或三相跳位繼電器動作，與重合閘方式對應)；斷路器斷開相無電流；不滿足單相偷跳啟動或三相偷跳啟動條件；合后繼開入動作(僅當整定為“合后繼可用”時)。

圖2 PSL-603G數字式線路保護裝置邏輯示意

該裝置重合閘在檢測到線路有電流時，則認為其它重合閘動作重合，該裝置重合閘返回并放電，所以該裝置重合閘可以和其他能智能判出已重合的重合閘同時投入。

為防止外部干擾誤啟重合，程序設定TWJU、TWJV、TWJW分別為U、V、W三相的跳閘位置繼電器的接點輸入，其節點防抖時間為20～30 ms，無重合閘延時確認，故重合閘時間應是30 ms+t(單相啟動重合閘延時定值)或30 ms+t(三相啟動重合閘延時定值)。

該保護裝置最大重合閘動作時間為 30 ms+800 ms=830 ms。

RCS-931系列超高壓線路保護裝置邏輯示意見圖3，正常運行時，若出現斷路器偷跳，則經程序邏輯 “M1-M3-M4-M5-M6”判別后輸出啟動重合閘，其重合閘脈沖展寬為0～120 ms。

圖3 RCS-931系列超高壓線路保護裝置邏輯示意

為防止外部干擾誤啟重合，程序設定TWJU、TWJV、TWJW分別為U、V、W 三相的跳閘位置繼電器的接點輸入，其節點防抖時間為5～6 ms，重合閘延時確認時間為50 ms，故重合閘時間應是6 ms+50 ms+t(單相重合閘延時定值)或10 ms+50 ms+t(三相重合閘延時定值)。

該保護裝置最大重合閘動作時間為6 ms+50 ms+800 ms=856 ms。

對于雙套微機保護配置而言，正常情況下，由于兩套重合閘整定時間相等，裝置計時誤差不大，因此兩套保護重合閘脈沖是重疊的[2]。但是由于各廠家在重合閘邏輯判斷、延時確認等軟件設計方面理念不同，出現了不同保護之間重合閘命令發出的時間差，從而造成了兩套保護重合動作行為不一致的問題。當正常運行中的設備出現偷跳時，由于保護裝置之間邏輯的差異，偷跳斷路器被先出口的保護裝置合閘成功，跳位消失，后出口的保護裝置被閉鎖，所以出現兩套保護裝置動作行為不一致的現象。

具體到上述實驗分析，CSC-103D型保護裝置822.5 ms發重合命令，合上偷跳斷路器，而RCS-931BM型保護裝置在870.8 ms時發出重合命令，滯后48.3 ms，而此時斷路器已經合閘，由于跳位消失，RCS-931BM保護裝置被閉鎖，重合閘未出口，保護裝置正確動作。同時借年檢機會對RCS-931BM與PSL-603G配合的保護進行相同的模擬實驗，結果同樣是PSL-603G保護裝置先于RCS-931BM保護裝置出口，RCS-931BM保護裝置只啟動，驗證了上述分析的準確性。

3 運行中注意的問題

保護雙重化配置后，在重合閘啟動和重合閘計時2個方面，現有的保護之間存在差異，如果邏輯不同的2種重合閘同時使用，易造成2次重合的問題。針對保護是否擁有檢測斷路器合位放電邏輯功能，提出以下注意事項：

a.若兩套重合閘都具有此邏輯功能，則兩套重合閘可以同時投入，重合方式、重合閘動作時間設定一致。

b.若其中一套采用此邏輯功能，另一套未采用。建議將采用上述邏輯的重合閘動作時間整定得長一些，兩套重合閘也可以同時投入。

c.若兩套重合閘都不具備上述邏輯功能，可以將一套重合閘出口觸點給另一套保護的“閉鎖重合開入”使用，使后發出重合閘命令的保護放電。建議兩套保護重合閘接線應完整，都能分別實現重合閘功能，運行中只投入其中一套，如遇有設備檢修或異常不能實現重合閘時，投入另一套。

4 結束語

220 kV線路保護雙重化配置后,設計中兩套保護的重合閘回路都是完善的,為避免一條線路兩套保護裝置中的重合閘同時投入運行，出現不允許的2次重合閘，每套裝置的重合閘在發現另一套保護已將斷路器合上后，應立即放電并閉鎖本裝置的重合閘[3]，即具有檢測斷路器合位放電邏輯。現行設計一般都是用各自保護的重合閘出口繼電器的常開觸點驅動操作箱內的公用重合出口繼電器,由該繼電器的節點合閘。此種方式下保護之間的配合就顯得尤為重要，需要在實際工作中多加驗證，掌握各廠家設備的異同點，為保證設備的安全穩定運行打好基礎。

[1] 劉廣健.斷路器位置不對應啟動重合閘功能的分析[EB/OL].http://dianchang.com/article/list.php?id=3544，2009-04-12.

[2] 季慶州.RCS-901和PSL-602線路保護重閉合配合使用情況分析[J].電氣時代,2009(12)：98-99.

[3] 國家電力調度中心.電力系統繼電保護實用技術問答[M].2版.北京：中國電力出版社,2000.

本文責任編輯：王麗斌