基于儲能時間自學習的斷路器防跳測試方法

吳立文 張嘉文 沈熙辰 朱勝輝 蔣政

摘 要：防跳作為有效應對斷路器跳躍的措施已成為斷路器正常運行必不可少的組成部分，其動作正確性直接決定電力系統的可靠穩定運行。提出一種基于儲能時間自學習的斷路器防跳測試方法，能針對任一斷路器機構，無須引入保護操作箱或斷路器機構的防跳繼電器接點，僅通過自學習獲得被測斷路器防跳測試所需的有關參數，并根據相關參數完成斷路器的分位防跳與合位防跳測試。通過程序化測試，可以有效提高斷路器防跳測試效率和準確性，測試數據可以形成數據積累。

關鍵詞：斷路器；防跳；繼電保護

*基金項目：2021年國家電網公司研究開發費項目計劃（群創和技術標準）（5211JX21000U）資助

0 引言

在電力系統運行過程中，斷路器短時間內反復分閘、合閘的現象稱為斷路器跳躍。當發生上述事件時，將損壞斷路器本體，甚至導致母差保護中斷路器保護動作失靈，擴大事故范圍，進而嚴重威脅電網安全穩定運行[1]。為此，防跳作為有效應對斷路器跳躍的措施，已成為斷路器正常運行必不可少的組成部分。目前，防跳主要通過保護設備中的操作箱（以下簡稱操作箱防跳）或者斷路器本體機構（以下簡稱斷路器防跳）實現，且兩者不可同時存在，以免產生寄生回路影響防跳功能[2]。操作箱防跳和斷路器防跳實現原理有所不同，通常，操作箱防跳由分閘命令觸發，斷路器防跳由合閘命令觸發。相比斷路器防跳，操作箱防跳屬于上級，目前優先采用斷路器防跳。

1 斷路器防跳測試

在實際運行情況下，根據斷路器發生跳躍時初始位置狀態不同，又可分為合位防跳和分位防跳。合位防跳是斷路器在合位時持續發合閘命令，之后在保持合閘命令的同時持續發分閘命令，若防跳功能正常，則斷路器變為分位后不再動作。分位防跳是斷路器在分位時持續發分閘命令，之后在保持分閘命令的同時持續發合閘命令，若防跳功能正常，則斷路器先合后分，且當儲能（彈簧機構為彈簧已儲能，液壓機構為壓力閉鎖復歸）結束后不再動作。本文提出的斷路器防跳測試方法如圖1所示。

2 斷路器防跳測試的時序確定

2.1 斷路器動態特性記錄

檢測斷路器初始位置狀態：

其他情況，則為斷路器位置開入異常。

2.2 儲能時間自學習

針對未在數據記錄表中的斷路器型號，采用儲能時間自學習。

若斷路器處于分位，則跳過下一步。

若斷路器處于合位，發短時分閘脈沖，使斷路器處于分位。

2.3 操作箱防跳測試

若斷路器處于合位，則持續發合閘脈沖，200 ms后持續發分閘脈沖，若檢測到斷路器由初始合位，變為分位后，不再變化，則操作箱具備合位防跳，否則不具備。操作箱合位防跳時序如圖5所示。

若斷路器處于分位，則持續發分閘脈沖，200 ms后持續發合閘脈沖，若檢測到斷路器由初始分位，變為合位后，再次變為分位，且當合閘脈寬持續時間大于合閘儲能平均時間Ts，斷路器位置并不再變化，則操作箱具備分位防跳，否則不具備。操作箱分位防跳時序如圖6所示。

2.4 斷路器機構防跳測試

對于分相機構，為防止斷路器機構三相不一致動作導致防跳測試失敗，應先校驗斷路器機構三相不一致動作時間繼電器。

若斷路器為分位（三相均為分位），任取一相發合閘脈沖（脈寬為Tcls），則該相先變為合位，經三相不一致動作時間T3p后，該相再次變為分位。

若斷路器為合位（三相均為合位），任取一相發分閘脈沖（脈寬為Ttrip），則該相先變為分位，經三相不一致動作時間T3p后，其余兩相由初始合位變為分位。

之后，進行防跳測試。

若斷路器為合位（三相均為合位），三相持續發合閘脈沖，200 ms后三相持續發分閘脈沖，若檢測到斷路器由初始合位，變為分位（三相均為分位）后，任一相均不再變化，則斷路器機構具備合位防跳，否則不具備。

若斷路器為分位（三相均為分位），三相持續發分閘脈沖，200 ms后三相持續發合閘脈沖，若檢測到斷路器由初始分位，變為合位（三相均為合位）后，再次變為分位（三相均為分位），且當合閘脈寬持續時間大于合閘儲能平均時間Ts，任一相均不再變化，則斷路器機構具備合位防跳，否則不具備。

3 斷路器防跳測試步驟

3.1 參數初始化

獲取已有同類型斷路器機構和保護操作箱基礎信息，如無，則記錄斷路器機構和保護操作箱基礎信息。獲取或記錄的斷路器機構和保護操作箱基礎信息，包括間隔名稱、斷路器機構型號、斷路器機構工作原理類型、斷路器機構出廠日期和保護操作箱型號。

3.2 合閘分閘響應動態特性測試

通過斷路器動態特性測試獲得斷路器合閘和分閘響應時間。通過合閘與分閘觸發時刻與雙位置變位時刻的差值考慮平均值誤差。

3.3 合閘儲能時間自學習

合閘儲能時間自學習，獲得斷路器連續兩次合閘之間需等待的儲能時間。

針對未在數據記錄表中的斷路器型號，采用儲能時間自學習。

若斷路器處于分位，則跳過下一步。

若斷路器處于合位，發短時分閘脈沖，使斷路器處于分位。

進行斷路器儲能時間自學測試。

將該型號斷路器合閘儲能時間錄入數據記錄表。

若斷路器合閘儲能時間數據記錄表中已有待測型號斷路器，則采用該值作為待測型號斷路器的合閘儲能時間。

3.3 三相不一致動作時間測試

若斷路器機構為220 kV分相機構，則先校驗三相不一致時間繼電器，排除三相不一致動作時間不準確對防跳測試的誤判[3-5]。

3.4 斷路器機構的分位與合位防跳測試

參考2.4節。

3.5 保護操作箱的分位與合位防跳測試

先拆除操作箱至斷路器機構的合閘回路，通過按照相應時序控制分合閘脈沖，檢測保護操作箱（如圖7所示）防跳繼電器常閉接點2TBUJ后的電位是否變化，若是，則證明保護操作箱防跳功能具備。根據實際情況，確定最終的防跳整改方案（如根據保護設備廠商說明書拆除保護操作箱防跳）。完善防跳回路后，恢復操作箱至斷路器機構的合閘回路，再進行包含保護操作箱的整組回路分位與合位防跳測試。

4 案例分析

利用構建的斷路器防跳測試方法，以某變電站檢修中的線路間隔為例進行測試，測試該斷路器設備防跳功能，結果如圖8所示。

5 結論

本文詳細闡述了斷路器防跳測試方法，建立了精確的防跳測試時序圖，為實現斷路器防跳程序化測試提供了算法支撐。利用斷路器雙位置接點消除了接點抖動的影響，從而更精確計算斷路器機構的動態特性。通過總結斷路器機構的儲能工作原理，設計了斷路器儲能時間的程序化測試方法，并在實際案例中得以應用，大幅提高了變電站現場檢修工作效率。

參考文獻：

[1] 李志平.斷路器操作控制設計相關問題分析[J].繼電器，2004，32 （4）：65-66.

[2] 國家電網公司.Q/GDW1161-2020線路保護及輔助裝置標準化設計規范[S].

[3] 國家電力調度通訊中心.電力系統繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2002：338-339.

[4] 周志娟，周銘遙，宋滕飛.220 kV開關防跳存在問題及分析[J].中國新技術新產品，2016（3）：96-97.

[5] 徐春新.防跳繼電器觸點卡滯導致斷路器反復跳躍的問題分析[J].電力系統保護與控制，2009，37（12）：115-117.

[6] CZX-12R2型操作繼電器裝置技術說明書[Z].南京：南瑞繼保， 2013：13-14.

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