線路保護(hù)重合閘充電狀態(tài)監(jiān)控方式的分析及改進(jìn)

何 濤

（天水供電公司，甘肅 天水 741000）

1 概述

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，99 %的架空線路故障是瞬時(shí)性故障，如雷擊、碰線、鳥害等引起的故障。對(duì)此類故障，線路保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘后，電弧即立即熄滅，待去游離過(guò)程結(jié)束后，由重合閘按整定時(shí)間定值動(dòng)作，把斷開的斷路器再合上，就能恢復(fù)正常的供電。這樣，就提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的完整性和供電的可靠性，減少了線路停電次數(shù)及停電時(shí)間，有效保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)，還可糾正斷路器由于本身機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作等原因引起的誤跳閘。

運(yùn)行中的重合閘充電狀態(tài)的改變，直接關(guān)系到重合能否成功。實(shí)踐表明，重合閘未正確動(dòng)作的主要原因是充電狀態(tài)監(jiān)控方式單一，只能反映在保護(hù)裝置面板上。若充滿電的重合閘由于某種原因放電，使充電狀態(tài)發(fā)生改變，無(wú)法引起運(yùn)行監(jiān)控人員的注意。一旦線路發(fā)生故障，保護(hù)無(wú)法啟動(dòng)未充電的重合閘，則重合閘會(huì)發(fā)生拒動(dòng)。因此，對(duì)重合閘充電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)多級(jí)(變電站、集控站、調(diào)度端)監(jiān)控，是必要而有現(xiàn)實(shí)意義的。

2 重合閘的工作原理

微機(jī)保護(hù)在軟件中專門設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，模仿自動(dòng)重合閘中電容器的充放電功能。重合閘必須在“充滿”后才能投入，以保證一次重合閘，避免發(fā)生多次重合。

2.1 充電條件

在滿足以下條件時(shí)，充電計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)(與門條件)：

(1)開關(guān)在合位，接入裝置的TWJ不動(dòng)作；

(2)重合閘啟動(dòng)回路不動(dòng)作；

(3)沒(méi)有低氣壓和外部閉鎖開入；

(4)重合閘不在停用位置。

當(dāng)以上條件同時(shí)滿足時(shí)，重合閘開始充電，充電計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，充電時(shí)間為15 s。重合閘充滿電后，裝置運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)線路故障開關(guān)跳閘或開關(guān)偷跳時(shí)，由保護(hù)或開關(guān)跳閘位置來(lái)啟動(dòng)重合閘，重合閘動(dòng)作發(fā)出重合令，開關(guān)合閘，則重合閘動(dòng)作成功。

2.2 放電條件

在運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)以下任一條件滿足時(shí)計(jì)數(shù)器清零，充滿電的重合閘放電：

(1)“充電”未滿時(shí)，有跳位TWJ或保護(hù)啟動(dòng)重合閘信號(hào)開入立即“放電”；

(2)有三相跳位開入200 ms內(nèi)重合閘仍未啟動(dòng)“放電”；

(3)重合閘啟動(dòng)前壓力不足，經(jīng)延時(shí)400 ms后“放電”；

(4)重合閘停運(yùn)方式時(shí)“放電”；

(5)單相重合閘方式下，如果三相跳閘位置均動(dòng)作、收到三跳命令或本保護(hù)裝置三跳，則重合閘“放電”；

(6)收到外部閉鎖重合閘信號(hào)時(shí)立即“放電”；

(7)合閘脈沖發(fā)出的同時(shí)“放電”；

(8)失靈保護(hù)、三相不一致保護(hù)、充電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、死區(qū)保護(hù)立即“放電”；

(9)收到外部發(fā)變?nèi)盘?hào)立即“放電”；

(10)對(duì)于后合重合閘，當(dāng)后合重合閘延時(shí)未到時(shí)，若收到線路保護(hù)的跳閘信號(hào)，重合閘立即“放電”。

在運(yùn)行中充滿電的重合閘可能在啟動(dòng)前先放電，若此時(shí)運(yùn)行人員沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，則此未充滿電的重合閘不可能正確動(dòng)作。因此，對(duì)運(yùn)行中的重合閘裝置的充電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視至關(guān)重要，它直接關(guān)系到重合閘能否正確動(dòng)作。

3 現(xiàn)有重合閘充電狀態(tài)監(jiān)視方法

(1)RCS9000，GTG3000系列線路保護(hù)：在裝置主界面下有一電池標(biāo)識(shí)，如果裝置滿足所有充電條件，經(jīng)15 s充滿電后，電池顯示為實(shí)體；如果有任一放電條件開入，立即放電，電池顯示為空。

(2)CSC101A／BB，CSC102AA／B，CSC200，RCS900，PSL600系列線路保護(hù)：在裝置面板上裝設(shè)有監(jiān)視燈，如果裝置滿足所有充電條件，經(jīng)15 s充滿電后，重合閘燈亮；如果有任一放電條件開入，立即放電，重合閘燈滅或者閃爍。

(3)CSL160，CSL200系列線路保護(hù)：在裝置主界面下循環(huán)顯示，如果裝置滿足所有充電條件，經(jīng)15 s充滿電后，裝置顯示CH或YXCH，即允許重合；如果有任意一條放電條件開入，立即放電，裝置沒(méi)有CH或YXCH信息顯示。

4 現(xiàn)有監(jiān)視方法存在的問(wèn)題

現(xiàn)有監(jiān)視手段對(duì)重合閘充電狀態(tài)只反映在保護(hù)裝置上，不同廠家的裝置分別采用“電池”、信號(hào)燈、文字信息等方式表示重合閘是否充滿電，但所有的裝置都沒(méi)有在充滿電的同時(shí)向后臺(tái)或集控站、遠(yuǎn)動(dòng)主站上送遙信量，這樣集控站或調(diào)度實(shí)際無(wú)法監(jiān)控重合閘的充電狀態(tài)。

由于運(yùn)行值班員不可能整天盯著保護(hù)裝置看(無(wú)人值班站更不能實(shí)現(xiàn))，裝置上重合閘充電狀態(tài)的變化也不容易引起值班員的注意，因而使重合閘的充電狀態(tài)的監(jiān)視處于游離狀態(tài)，變得不可靠且極易失去監(jiān)控。一旦重合閘未投或者投入后在運(yùn)行過(guò)程中滿足了任一放電條件，重合閘會(huì)立即放電，而放電則會(huì)導(dǎo)致重合閘該動(dòng)不動(dòng)、不能正常動(dòng)作，甚至釀成事故。

5 重合閘拒動(dòng)案例分析

5.1 案例概述

2008-08-04，某110 kV變電站110 kV某線路CSL-164B保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，重合閘卻未動(dòng)。保護(hù)班現(xiàn)場(chǎng)檢查經(jīng)過(guò)及結(jié)果如下。

(1)首先，運(yùn)行人員合上該線路開關(guān)，退出重合閘閉鎖壓板，充電15 s后，檢查面板顯示CH，即重合閘完成充電。

(2)模擬2008-08-04T19:15:17在I段阻抗內(nèi)的BN(B相單相接地)故障，面板顯示為“保護(hù)動(dòng)作，重合閘動(dòng)作”，ZSZ-11S/G操作箱面板顯示“合閘位置，保護(hù)跳閘，重合閘動(dòng)作”。

(3)就地檢查開關(guān)，開關(guān)處于合位。

在完成上述各項(xiàng)檢查后，退出重合閘出口壓板，反復(fù)模擬上述試驗(yàn)5次，確認(rèn)此保護(hù)重合閘在該定值下能夠正確動(dòng)作，且?guī)嗦菲鱾鲃?dòng)試驗(yàn)動(dòng)作正確。經(jīng)檢查確認(rèn)，該保護(hù)重合閘功能完好。由于在2008-08-04T19:15:17事故后重合閘未動(dòng)作，檢查MMI報(bào)文有保護(hù)啟動(dòng)重合閘的信息，但沒(méi)有CHCK的信息，也就是說(shuō)，在保護(hù)動(dòng)作時(shí)重合閘沒(méi)有動(dòng)作。

5.2 重合閘未動(dòng)原因

5.2.1 重合閘未能啟動(dòng)

經(jīng)上述試驗(yàn)，證明保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)重合閘回路完好，可排除重合閘啟動(dòng)回路存在故障原因。

5.2.2 重合閘未充電

(1)重合閘控制字未投。經(jīng)檢查，重合閘控制字確已投入，可排除這一原因。

(2)外部閉鎖重合閘。經(jīng)檢查，該保護(hù)外部閉鎖開入只接入手跳閉鎖，在線路送電時(shí)該操作把手在遠(yuǎn)方位置，此開入的節(jié)點(diǎn)是斷開的，開入為零，可排除外部閉鎖這種可能。

圖1 重合閘充電狀態(tài)監(jiān)視邏輯

(3)閉鎖重合閘壓板投入。運(yùn)行人員合上開關(guān)，重合閘充電后，投入閉鎖重合閘壓板，重合閘立刻放電。經(jīng)核實(shí)，事故當(dāng)日運(yùn)行人員有線路停電操作任務(wù)，所以在停電前按照操作規(guī)程投入了閉鎖重合閘壓板，然后手分?jǐn)嗦菲鳎源_保重合閘不動(dòng)作，但在恢復(fù)送電后卻沒(méi)有退出該壓板，導(dǎo)致重合閘未充電，線路故障后重合閘不能動(dòng)作。

因此，重合閘未動(dòng)的原因是誤投閉鎖重合閘壓板(運(yùn)行人員把閉鎖重合閘壓板當(dāng)成重合閘壓板投入)。同樣的事故2年內(nèi)在10 kV及35 kV系統(tǒng)中曾發(fā)生過(guò)3次，主要原因是運(yùn)行人員沒(méi)有發(fā)現(xiàn)重合閘放電，并誤投閉鎖重合閘壓板。若有完善的重合閘充電狀態(tài)多級(jí)監(jiān)控，能在變電站后臺(tái)機(jī)、集控站、調(diào)度端發(fā)出聲光信號(hào)，就能及時(shí)補(bǔ)救上述錯(cuò)誤，也就不至于釀成事故。因此，必須對(duì)重合閘充電狀態(tài)的監(jiān)控方式進(jìn)行改進(jìn)。

6 改進(jìn)措施

6.1 完善重合閘的充電狀態(tài)技術(shù)監(jiān)控手段

重合閘充電狀態(tài)改變后，就地裝置、站控層后臺(tái)機(jī)、集控監(jiān)控機(jī)、調(diào)度端監(jiān)控機(jī)應(yīng)能同時(shí)收到變位信息。完善的充電狀態(tài)監(jiān)控邏輯如圖1所示。

6.2 加強(qiáng)運(yùn)行值班巡視檢查

對(duì)于無(wú)人值班變電站，巡視周期由1周縮短到3天，并加大巡視檢查的力度。在巡視時(shí)由運(yùn)行人員按照運(yùn)行巡視檢查制度認(rèn)真進(jìn)行巡視，如實(shí)填寫巡視檢查報(bào)告，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即向有關(guān)部門匯報(bào)解決。一旦重合閘充電或放電面板監(jiān)視信息和后臺(tái)同時(shí)變位并顯示變位信息時(shí)，調(diào)度、運(yùn)行人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并向有關(guān)部門匯報(bào)，及時(shí)進(jìn)行處理。