本文分析了一例變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)斷路器的控制回路的原理,闡述了在就地控制、遠(yuǎn)方遙控兩種方式實現(xiàn)斷路器跳閘、合閘的過程,指出了就地同期合閘時微機五防電腦鑰匙不能正常跳步的原因,提出具體的解決方案。在不增加任何設(shè)備、不改變原來的操作方式的條件下,合理利用原有裝置內(nèi)部元件,優(yōu)化控制回路,遠(yuǎn)方操作和就地操作、同期和閉鎖同期等均無異常,解決了就地同期合閘時電腦鑰匙不跳步的問題。

2009年2月,萬州供電局對110kV梁平變電站進(jìn)行無人值班改造,采用xx公司研制的PS6000綜合自動化系統(tǒng),測控單元型號為PSR651,采用一對一方式對變電站每個間隔實現(xiàn)遙測、遙信、遙控等功能,對部分聯(lián)絡(luò)線斷路器還要實現(xiàn)檢同期或檢無壓方式合閘。

在進(jìn)行聯(lián)調(diào)時,能夠通過測控單元實現(xiàn)斷路器就地手動、遠(yuǎn)方遙控進(jìn)行分合操作,也能實現(xiàn)同期和解除同期合閘,但在就地手動同期合閘時,雖然已經(jīng)成功合閘,但五防系統(tǒng)的電腦鑰匙不能檢測到合閘操作已經(jīng)執(zhí)行,不能正常跳步,導(dǎo)致下一步操作不能正常進(jìn)行。

測控回路控制原理

1 微機五防系統(tǒng)簡介

110kV梁平變電站采用珠海優(yōu)特UT-2000系列微機防誤系統(tǒng),對每臺斷路器和電動操作的隔離開關(guān)均安裝了電編碼五防鎖。手動操作前,需要在五防系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)演,將預(yù)定的操作步驟傳輸?shù)诫娔X鑰匙,根據(jù)電腦鑰匙顯示的步驟逐一單步操作。

操作時,將電腦鑰匙插在相應(yīng)的五防鎖上,當(dāng)前操作步驟正確時,電腦鑰匙自動將五防鎖內(nèi)部接通,才可以通過KK開關(guān)對斷路器進(jìn)行分合操作,否則禁止操作,防止誤操作。所有操作步驟均按照預(yù)定順序進(jìn)行,不可跳步,當(dāng)前操作步驟完成后,電腦鑰匙顯示下一步操作任務(wù),下一步操作任務(wù)才能進(jìn)行。

電動操作的瞬間,電腦鑰匙根據(jù)流經(jīng)電腦鑰匙的電流大小,判斷該項任務(wù)是否已經(jīng)執(zhí)行,電流門檻值一般設(shè)為20mA,當(dāng)流經(jīng)電腦鑰匙的電流大于20mA時,才認(rèn)為已經(jīng)操作,操作步驟才跳到下一步,否則電腦鑰匙認(rèn)為當(dāng)前操作沒有執(zhí)行。

2 斷路器控制原理

PSR651測控裝置具有就地分合、遙控分合斷路器的功能,也具有自動檢同期和檢無壓的功能。測控裝置上有一個QK開關(guān)和一個KK開關(guān),QK開關(guān)是同期或閉鎖同期的切換開關(guān),KK開關(guān)是進(jìn)行就地分合的控制開關(guān)。

圖1是測控裝置的控制回路原理圖,電路101、102分別表示控制電源的正端(+KM)和負(fù)端(­-KM),電路133表示跳閘出口,電路103表示合閘出口,電路105表示捕捉同期,LP表示遙控壓板,WF表示五防鎖,OUT1表示遙控跳閘繼電器接點,OUT2表示遙控合閘繼電器接點,OUT3表示同期繼電器接點;表1、表2分別是QK開關(guān)、KK開關(guān)的接點表,“X”表示該接點接通。

下面簡述就地手動分合斷路器和遙控分合斷路器的過程。

A:就地手動跳閘過程

在測控裝置上就地手動斷開斷路器時,需要在微機五防系統(tǒng)預(yù)演,并將電腦鑰匙插在即將操作的斷路器電編碼五防鎖上,邏輯正確時,導(dǎo)通五防鎖;這時,KK開關(guān)置于“就地”,KK接點17-18接通。操作瞬間KK接點3-4接通。+KM經(jīng)遙控壓板LP、五防鎖WF到達(dá)KK17-18,KK3-4,電路133帶正電,實現(xiàn)斷路器跳閘。

B:就地手動合閘過程

在測控裝置上就地手動合上斷路器時,與就地跳閘一樣,先進(jìn)行五防預(yù)演,把電腦鑰匙插在斷路器五防鎖上,KK開關(guān)置于“就地”,KK接點17-18接通。合閘瞬間KK接點1-2接通。+KM經(jīng)遙控壓板LP、五防鎖WF到達(dá)KK17-18、KK1-2,QK7接點帶正電,QK置于“閉鎖同期”時,QK接點7-8接通,電路103帶正電,實現(xiàn)斷路器閉鎖同期合閘;當(dāng)QK開關(guān)置于“同期”時,QK接點1-2接通,電路105帶正電,測控裝置進(jìn)行檢同期或檢無壓,滿足同期條件并捕捉到同期點或滿足檢無壓條件時,OUT3閉合,+KM經(jīng)遙控壓板LP、OUT3,電路103帶正電,斷路器實現(xiàn)檢同期或檢無壓合閘。

C:遙控斷開斷路器的過程

遙控操作包含后臺工作站遙控和集控站遠(yuǎn)方遙控兩種方式。后臺工作站遙控時需要五防預(yù)演,對后臺工作站解鎖后才能遙控操作。遙控操作時,KK開關(guān)要置于“遠(yuǎn)方”,KK接點19-20一直接通。遙控跳閘命令下發(fā)時,OUT1閉合,這時+KM經(jīng)遙控壓板LP、OUT1、KK19-20、KK4,電路133帶正電,實現(xiàn)斷路器跳閘。

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D:遙控合閘斷路器的過程

同樣,遙控合閘時,KK開關(guān)置于“遠(yuǎn)方”,KK接點15-16一直接通。遙控合閘命令下發(fā)時,OUT2閉合,這時+KM經(jīng)遙控壓板LP、OUT2、KK15-16、KK2,到達(dá)QK7,與就地合閘過程(B過程)一樣,根據(jù)QK開關(guān)置于“同期”或“閉鎖同期”,實現(xiàn)斷路器的合閘,這里不贅述。

3 存在的問題分析

根據(jù)上面的分析,就地操作、遙控操作都能正常實現(xiàn)斷路器的跳閘和合閘,但在調(diào)試過程中,同期切換開關(guān)置于“同期”時,就地手動合閘時,雖然斷路器已經(jīng)合閘成功,但手持五防電腦鑰匙不能跳到下一步操作任務(wù),仍然顯示合上該斷路器。這樣,下一步操作任務(wù)無法進(jìn)行。

原因分析如下:

見圖1,就地手動同期合閘時,需要啟動同期回路,大量的合閘電流只經(jīng)過OUT3,流經(jīng)五防鎖WF的電流很小,小于1mA,電腦鑰匙沒有檢測到足夠大的電流(門檻值20mA),認(rèn)為本次操作沒有做。而手動非同期合閘時,大量的合閘電流不經(jīng)過OUT3,而是流經(jīng)五防鎖WF,電腦鑰匙能夠檢測到滿足要求的合閘電流,所以能夠正常跳步。

方案一:改變電腦鑰匙檢測電流的門檻值。經(jīng)過上面的分析,電腦鑰匙不過步的原因是就地同期合閘時,合閘電流不經(jīng)過五防鎖,只有微弱的回路啟動電流,所以,改變電腦鑰匙檢測電流的門檻值,在微弱電流的情況下,電腦鑰匙也能檢測到。

但這樣有一個問題,可能遇有一個干擾信號,電腦鑰匙也認(rèn)為該項操作已經(jīng)執(zhí)行,不能起到電腦鑰匙應(yīng)有的作用。所以這個方案不推薦使用。

方案二:改變OUT3接點位置。同期回路是一個公用回路,無論是遙控同期合閘,還是就地手動同期合閘,最后的合閘出口都是通過OUT3實現(xiàn)的。要讓插在五防鎖的電腦鑰匙檢測到合閘電流,同時遠(yuǎn)方遙控時OUT3前端帶電,OUT3必須接在五防鎖和遙控合閘繼電器OUT2兩者的后端,才能在就地手動合閘和遙控合閘時,OUT3的前端均帶正電。因此,OUT3可以并接在電路105端,啟動同期時OUT3帶正電,見圖二。

但由于OUT3不是立即閉合,需要捕捉同期點,而OUT2和KK1-2都是不保持的接點,動作時間很短,這樣, OUT3接點還沒有來得及閉合可能就已經(jīng)失電,遙控合閘的失敗的可能性較高,所以也不推薦這個方案。

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方案三:KK開關(guān)和OUT3接點配合改接。若將OUT3前端改接到五防鎖后端,手動同期合閘,合閘電流就能流經(jīng)五防鎖,電腦鑰匙就能檢測到強大的合閘電流。但這樣也有一個問題,遙控同期合閘時,由于沒有五防鎖上沒有電腦鑰匙,五防鎖兩端沒有接通,OUT3的前端沒有正電,即使OUT3閉合,也不能實現(xiàn)遙控同期合閘。

為了解決這個問題,需要在五防鎖兩端并接一個KK接點,要求這個接點在KK開關(guān)置于“遠(yuǎn)方”的時候接點接通,而開關(guān)置于就地時接點斷開。但KK開關(guān)置于“遠(yuǎn)方”時接點閉合的接點只有兩副,一副用于合閘回路(KK19-20),另一副用于跳閘回路(KK15-16),沒有多余的接點。市場上買不到這種規(guī)格的KK開關(guān),必須定制;若安裝從動繼電器,可能會產(chǎn)生寄生回路,破壞回路的可靠性和安全性。

最后,經(jīng)過有關(guān)人員仔細(xì)對整個控制回路進(jìn)行優(yōu)化,讓合閘回路和跳閘回路共用一副接點(KK19-20),節(jié)約一副接點(KK15-16)并接在五防鎖的兩端。見圖3,就地同期合閘時,KK開關(guān)置于“就地”,KK15-16斷開,正電+KM經(jīng)過遙控壓板LP、五防鎖WF使同期合閘繼電器OUT3前端帶電,當(dāng)滿足檢同期或檢無壓條件時,OUT3閉合,可以實現(xiàn)斷路器的合閘,并且合閘電流流經(jīng)插在五防鎖WF上的電腦鑰匙,能夠檢測到合閘操作已經(jīng)執(zhí)行,順利跳步;遠(yuǎn)方同期合閘時,KK開關(guān)置于“遠(yuǎn)方”,KK15-16接點接通,OUT3的前端帶正電,也能實現(xiàn)同期合閘。推薦按照方案三進(jìn)行改造。

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按照上述方案三,對110kV梁平站具有同期的斷路器控制回路進(jìn)行電路改接,不增加任何設(shè)備、不改變原來的操作方式,合理利用原有裝置內(nèi)部元件,優(yōu)化控制回路,斷路器的遠(yuǎn)方和就地,同期和閉鎖同期,斷開和閉合等各項操作無異常,沒有產(chǎn)生寄生回路,解決了就地同期合閘時五防電腦鑰匙不跳步的問題,達(dá)到了設(shè)計、運行以及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),解決了實際問題。