微机线路保护装置应用问题分析

微机线路保护装置应用问题分析
王凯
摘要：本文结合案例分析了中低压线路微机保护的控制回路与重合闸回路之间的配合有问题，导致微机线路保护出现多次异常自动重合的现象。阐述了微机线路保护装置重合闸的充电条件及发生异常自动重合的主要原因，并提出了相应的几种现场解决方案。
关键词：电力系统;微机线路保护；重合闸充；故障
0前言
我国微机保护装置经过近二十年的发展、更新、升级，其理论、原理、性能、功能、硬件已经相当完善，能够最大程度适应电力系统运行需要，过多对微机保护装置的干预，对电网的安全运行反而是不利的。目前，我们运行管理的理念和观念却还处在一个趋向保守的状态，在微机保护装置运行、管理上存在不少的误区，已经严重影响到变电站自动化进程。本文主要分析了微机线路保护装置重合闸的充电条件及发生“异常自动重合”的主要原因，并提出了相应的现场解决方案。
1故障事例
电力系统的故障中，大多数是送电线路的故障（特别是架空线路），电力系统的运行经验表明架空线路的故障大都是瞬时的，因此，线路保护动作跳开开关后再进行一次合闸，就可提高供电的可靠性。进入20世纪90年代后，微机保护装置开始推广应用，继电保护微机化率已达100％。但多年的现场实际应用中，发现中低压线路微机保护（如：LFP-900系列线路微机保护）的控制回路与重合闸回路之间的配合有问题，导致微机线路保护出现多次“异常自动重合”的现象。
事例1：2007年10月28日，某110 kV变电站1台10 kV出线开关（该开关为SIEMENS-8BK20手车开关，保护配置为LFP-966微机线路保护）在线路故障时重合未成，调度发令将该开关置于“试验”位置（即将线路转为检修状态），值班员在将手车开关由“工作”位置移至“试验”位置后开关即自行合上，保护装置的保护动作报告为重合闸动作。
事例2：2007年11月1日，某220kV变电站1台110 kV出线开关（该开关为GIS组合电气开关，保护配置LFP-941微机线路保护）在线路故障时重合未成，调度发令该出线改线路检修状态，值班员在将该单元的线路刀闸拉开后，将GIS汇控柜内的“远方/就地”开关切至“远方”时开关自行合上，保护装置的保护动作报告亦为重合闸动作。
以上2个事例中，实际动作情况均出现“异常自动重合”现象，为现场工作带来极大困扰。
2原因分析
针对上述情况，继电保护人员结合现场操作的步骤及微机线路保护的重合闸充、放电条件，进行了详细的分析。
LFP-966，LFP-941微机线路保护装置的重合闸充电条件有3个（见图1）：（1）保护装置内的双位置继电器KKJ在合闸状态；（2）保护装置内的跳闸位置继电器TWJ在分闸状态；（3）外部无闭锁重合闸信号。

图1 LFP-966和LFP-941微机线路保护装置的重合闸原理
这3个条件为“与”的关系，只有三者全部满足，重合闸才会充电。图1中，KKJ为双位置继电器；BC为外部闭锁合闸开入量；TWJ为分闸位置继电器；CH为重合闸投退软压板；CHJ为重合闸出口中间继电器；tcd为重合闸充电时间；tch为重合闸延时时间。由此可见，现场运行操作中，必是由于在特定条件下，全部满足了3个条件，才会出现“异常自动重合”的现象。
事例1中，当开关重合未成后，值班员未将保护的双位置继电器KKJ复位，至使开关的控制回路在“不对应”状态（KKJ在合闸状态，断路器在分闸状态），当手车开关由“工作”位置移至“试验”位置过程中，开关的联锁机构位置辅助接点S33断开，造成TWJ继电器失磁返回，此时满足重合闸充电条件，重合闸开始充电，手车开关到“试验”位置时（时间超过15 s，重合闸已充好电），S33接点接通，TWJ继电器励磁动作，此时满足重合闸不对应启动条件，重合闸保护动作出口合上开关（见图2）。

图中，S33为联锁机构位置行程接点（试验、工作位置通）；S1为开关辅助接点；S3为弹簧储能接点。事例2中，当开关重合未成后，值班员亦未将保护的双位置继电器KKJ复位，至使开关的控制回路在“不对应”状态。而GIS组合电气开关的二次回路设计，将刀闸的操作切换开关的接点接在断路器的控制回路中，这种设计考虑了就地操作刀闸时可以闭锁断路器的操作。因此实际运行中，当运行人员操作出线刀闸时，一旦将GIS汇控柜内“远方/就地”切换开关切至“就地”时，断路器的合闸回路断开，造成TWJ失磁返回，此时重合闸开始充电，而操作完出线刀闸后，运行人员将切换开关切至“远方”时又接通断路器的合闸回路，TWJ励磁动作，此时重合闸充电完成，保护装置又判断路器在“不对应”状态，满足重合闸不对应启动条件，重合闸保护动作出口合上开关。
而在正常遥控、手动分开断路器时，KKJ继电器被复位（分闸状态），重合闸不能充电，无论TWJ如何动作，不能满足重合闸充电条件，也就不会出现“自动重合”的现象了。
3解决方案
根据以上分析，解释了断路器在特定条件下发生“异常自动重合”现象的原因。据此分析，结合现场情况，继电保护人员提出了4种解决方案：
（1）运行人员在发生断路器保护动作跳闸、重合不成后调整断路器状态时，必须先用人工方式对微机线路保护的双位置继电器KKJ进行复位，使微机线路保护的重合闸不能充电，再进行其他的操作；
（2）运行人员在发生断路器保护动作跳闸、重合不成后调整断路器状态时，必须先将保护装置的直流电源断开，操作结束后再恢复保护装置的直流电源；
（3）考虑将保护装置的TWJ、HWJ继电器的常闭接点串接后作为闭锁重合闸保护的开入量接入保护，在控制回路断线时闭锁重合闸，但保护装置的备用接点中无符合此要求的接点，不能实现；
（4）联系厂家修改保护程序，将充电条件的第二条改为由合闸位置继电器HWJ判别，但改动已成熟运行的保护装置内部程序，是否会对其他保护的正确性和可靠性造成影响，难以评估。
经过比较，可行的为第一条方案，继电保护人员将造成微机线路保护在特定条件下发生“异常自动重合”的原因给运行人员做了详尽的分析，公司运行部门亦梳理了所有特定条件下会出现“异常自动重合”现象的线路，并修改现场运行规程，明确规定了操作步骤。
通过规范操作步骤的方法，一举解决了中、低压线路微机保护控制回路与重合闸回路之间存在的配合问题，经过实际运行，该措施是有效的。目前，公司此类线路保护均运行正常，且在特定条件下均再未出现“异常自动重合”现象。
参考文献：
［1］高永昌.电力系统继电保护[M].北京：水利电力出版社1990.
［2］崔家佩，等．电力系统继电保护与安全自动装置整定计算［M］．北京:中国电力出版社．
［3］陈曾田，电力变压器保护(第二版)［M］．北京:中国电力出版社．
［4］王维俭．电力系统继电保护基本原理［M］．北京:清华大学出版社．
［5］贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理(第三版)［M］．北京:中国电力出版社．

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