黄家胜　万世洲

摘要：文章对线路保护现场检验中出现的不可克服的问题进行了剖析，并介绍了对其难题攻关的具体实现。通过这次的实践，自行开发设计了模拟机构箱，并利用相关备品备件进行了机构箱的制作，满足了试验需求，还降低了成本，为单位节省了经费，并保证了保护装置可靠的投入运行，确保电网安全稳定运行。

关键词：高压开关；线路保护；跳闸位置；重合闸；模拟机构箱；保护装置；保护校验

中图分类号：TG241 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0035-03

1 概述

有些微机线路保护装置，要求带实际高压开关才能进行保护校验和重合闸试验，保护校验项目很多，所以保护动作频繁，若每次保护动作都带实际高压开关断合，对高压开关有不利影响，会缩短其使用寿命。操作次数对开关的操作机构和导电回路的机械寿命有直接影响。达到一定的操作次数后，必然引起机件的疲劳、变形、断裂等问题。这就需要开关模拟机构箱代替实际开关来进行保护校验。线路保护装置通过TWJ、HWJ励磁，感受其接点闭合来进行对开入量的识别，从而进行逻辑判别和程序流程，完成保护校验和重合闸试验。在此次我单位110kV五条线路微机保护新安装工作中，由于客观上的原因，我们没有订购厂家提供的开关模拟机构箱来进行保护传动试验，所以保护校验设备并不完整，没有办法实现完整的校验过程。在本文中作者就现场实际出现的问题怎样得到圆满的解决作了详细的阐述。

2 原理简析

以许继电气股份有限公司生产的WXH-811线路保护装置为例进行分析，WXH-811线路保护装置是基于32位浮点型DSP为基本的硬件平台和实时多任务操作系统上的线路保护装置，适用于110kV输电线路的保护装置，该装置还含有双母线交流电压切换回路、适用于断路器单或双跳闸线圈的出口操作回路。其配置为：具有三段式相间距离及接地距离保护；具有TV断线投入的二段过流保护；具有双回线相继速动功能；具有不对称故障相继速动功能；具有四段式零序方向电流保护，具有三相一次重合闸功能；具有手动同期合闸功能；具有双母线交流电压切换回路和断路器出口操作回路。

在这里我们着重介绍三相一次重合闸，它也是此次我们自行研制模拟箱的直接原因。

本装置可以实现三相重合闸、停用重合闸两种方式。

三重方式：任何故障三相跳闸三相重合。

停用方式：重合闸停用，重合回路被放电，不输出重合闸命令。重合闸不用时，应设置于停用方式。

其中重合闸的充放电：

在重合闸的充放电原理中，本软件专门设置了一个计数器，模仿自动重合闸中电容器的充放电功能。重合闸的重合功能必须在“充电”完成后才能投入，以避免发生多次重合闸。满足如下条件时充电计数器开始计数：断路器在“合闸”位置，即断路器跳闸位置继电器TWJ不动作；重合闸启动回路不动作；不满足放电条件，没有低气压闭锁重合闸和闭锁重合闸开入；重合闸不在停用位置。

充电时间为15s，充电满后装置面板上的“重合允许”信号灯点亮，放电后该灯熄灭。

在如下条件下，充电计数器清零：重合闸方式在停用位置；收到外部闭锁重合闸信号；重合闸脉冲发出的同时“放电”；重合闸“充电”未满时，跳闸位置继电器TWJ动作或有保护启动重合闸信号开入，控制回路断线10s后；TWJ开入20s；位置异常；重合闸启动前合闸压力低确认200ms“放电”。

重合闸的启动：

本装置设有两个启动重合闸的回路：保护启动和断路器位置不对应启动。

保护启动内部设有跳闸启动重合闸开入（来自跳闸继电器），重合闸在这些触点闭合又返回且无电流时开始计时。

断路器位置不对应启动主要用于断路器偷跳。考虑到许多新设计的变电站不再使用传统的6个位置的KK操作把手，因而无法提供反映断路器在合后位置的触点，装置仅利用跳闸位置继电器触点启动重合闸，必须保证手跳时通过闭锁重合闸开入端子将重合闸回路“放电”。

重合启动后，在未发重合令前，程序完成以下功能：不断检测有无闭锁重合闸开入，若有，则充电计数器清零；根据重合闸控制字设置的检同期和检无压等方式，进行电压检查，不满足条件时，重合计数器清零；若重合闸一直未能重合，等待一定延时后整组复归，此延时为2倍重合闸时间加4s，延时加4s是考虑保护Ⅱ段延时动作，一侧Ⅱ段跳闸并有一定裕度。

重合闸的告警回路：重合闸检查到有跳闸位置开入但仍有电流流过，延时1s告警，报跳位异常；重合闸投检同期或无压方式，检查到抽取电压低于0.7倍额定电压而且断路器在合位，则报抽取电压断线。

重合闸逻辑见图1，从逻辑图中可以得出重合闸的出口条件：充电完成，重合允许灯亮；TWJ励磁；保护跳闸启动重合闸；三相均无流；满足检无压、检同期和不检条件。

从上面的原理介绍可以看出实现重合闸的条件很多，若用实际回路进行保护校验，很多条件很容易就可以满足，保护和重合闸的配合也比较容易实现，但是实际情况不允许带高压开关进行保护校验，若是人为创造条件实现上述的种种条件和解除相应的闭锁，并保证时间上的配合，条件越多，保护越可靠，但是就越难实现。我们通过对保护和重合闸原理、动作流程的研究发现，若使用开关机构模拟箱来代替实际高压开关，既能满足保护装置的要求，可以顺利进行保护校验，又能避免高压开关的频繁动作。

图1 重合闸逻辑框图

3 自行研制高压开关模拟机构箱

通过上述WXH-811保护的部分介绍，我们可以看出，没有开关模拟机构箱对保护校验来说有些困难，而且不完整。WXH-811保护是我们新安装的保护，与其他类型的保护装置有一定的区别，由于没有订购开关模拟机构箱，我们就面临了没有合适的试验装置的难题，尽管我们想尽了一切办法，人为地满足种种条件，但还是无法实现时间上的配合，没有办法完整地对保护装置进行校验。我们不能实现在单独试验保护装置时操作回路的完整，TWJ、HWJ无法正常励磁致使重合闸功能无法实现，如果仅仅依靠装置安装完毕后带开关试验一两次，我们不能完全保证该装置在投入运行后重合闸功能的可靠性，而且受工期和费用等各种客观条件的限制，所以我们自行研制了开关模拟机构箱，帮助我们更好地对保护装置进行校验，及时地解决了我们在生产中遇到的问题。

通过分析和认真研究WXH-811保护的技术说明书和相关的技术资料，并在咨询了有关厂家以后，我们开始着手自行设计和制作开关模拟机构箱。经过反复改进试验，最终得到如图2所示的开关模拟机构箱回路图，并且经过我们反复的实践，效果很好。

1K、2K——继电器 HA、TA——按钮

HD——红灯 LD——绿灯 R——电阻

TJ——保护跳闸接点 CHJ——重合闸接点

图2 开关模拟机构箱回路图

图2是我们自行设计的模拟机构箱的二次回路图，通过两个继电器（1K合闸、2K跳闸）的配合，利用继电器的接点模拟开关辅助接点，取1K的一对常开接点1K1、一对常闭接点1K5再串接电阻模拟跳合闸线圈，并利用保护装置开出的接点，将2K的一对常闭接点2K1串入合闸回路，保证合闸回路正常，并加装了跳合闸按钮以及红绿灯指示，模拟机构箱的实际工作情况。

利用开关模拟箱进行保护校验情况分析：

（1）首先按下HA按钮，1K继电器励磁，1K1闭合，1K继电器自保持，接点1K4闭合，接点1K5断开，则保护装置内HWJ励磁，TWJ失磁，接点1K2闭合，红灯HD亮，接点1K3断开，绿灯LD灭，开关模拟机构箱指示合闸状态；由于TWJ不动作，满足重合闸充电条件，不满足放电条件，经15s充电完成后，有重合允许指示。若不使用开关模拟机构箱就无法实现TWJ的正确动作行为。

（2）进行保护传动，模拟线路故障，保护准确动作，保护装置开出跳闸接点TJ短时闭合，继电器2K励磁，接点2K1断开，继电器1K失磁，接点1K4断开，接点1K5闭合，则保护装置内HWJ失磁，TWJ励磁，接点1K2断开，红灯HD灭，接点1K3闭合，绿灯LD亮，开关模拟机构箱指示跳闸状态。

（3）跳闸接点TJ短时闭合后断开，继电器2K失磁，接点2K1闭合。

（4）满足重合启动条件和出口条件。延时重合，保护装置开出重合接点CHJ短时闭合，1K继电器励磁，1K1闭合，1K继电器自保持，接点1K4闭合，接点1K5断开，则保护装置内HWJ励磁，TWJ失磁，接点1K2闭合，红灯HD亮，接点1K3断开，绿灯LD灭，开关模拟机构箱指示合闸状态，重合成功。

4 结语

线路保护工作是不能有任何粗心大意的，特别是新安装保护。通过这次的实践，我们自行开发设计了模拟机构箱，并利用我们班组的备品备件进行了机构箱的制作，相比较市场上销售的模拟机构箱，虽然简陋了一些，但是我们设计和制作的机构箱满足了我们试验的需求，并且价格要比市场上的模拟机构箱便宜得多。我们自行制作的模拟机构箱在110kV 5条线路的保护改造中起到了很大的作用，及时地解决了生产中存在的疑难问题，保证了保护装置可靠的投入运行，确保电网安全稳定运行，并为我厂节省了购买试验装置的经费。

参考文献

[1] 许继电气有限公司．WXH-810系列微机保护装置技术说明书[S]．

作者简介：黄家胜（1972-），女，四川省电力公司内江东兴供电局工程师，研究方向：变电运行管理；万世洲（1971-），男，四川白马循环流化床示范电站有限责任公司技师，研究方向：电气检修。

（责任编辑：周加转）