测控装置与REB103母差配合时对防跳的影响

冯伟，陈文，邹逸云

（泰州供电公司，江苏泰州225300）

ABB公司的REB103母差保护因其动作速度快、可靠性高，在我国的电力系统中得到广泛应用。对于使用REB103母差保护的220kV系统，母联和分段开关的合闸回路在通过测控装置后还需接入母差的断连回路才能最终接至机构箱内的合闸线圈。所以现在的运行规程中都规定，禁止在开关机构箱内合闸操作，除了防止故障时无保护跳闸外，也防止其母差用流变二次电流不接入母差，从而引起母差误动[1]。以江苏省500kV泰兴变为例，对测控装置与断连回路配合时产生的问题进行分析，并提出相应的解决方案。

1 防跳回路

开关的防跳功能可以在操作箱或开关的机构箱内实现，用于防止合闸接点黏连或合闸脉冲过长造成的多次合于故障。泰兴变220kV母联和分段使用的是杭州西门子3AQ1EE型开关，其防跳回路在机构箱内实现，如图1所示。

开关控制选择开关S8正常切至“远方”位置，在合闸过程中，只要合闸脉冲使1SHJ励磁后，HBJ便可通过自身的自保持回路完成整个合闸过程。当合闸脉冲过长或1SHJ的辅助接点黏连时，开关合闸到位后，S1LA，S1LB，S1LC常开接点闭合，K7LA，K7LB，K7LC及K8LB，K8LC继电器得电自保持，K12LA，K12LB，K12LC继电器失电，其辅助接点打开。当开关因故断开后，S1LA，S1LB，S1LC常闭接点闭合，但K7LA，K7LB，K7LC继电器仍得电，开关合闸回路被断开，从而阻止开关在合闸脉冲展宽时间内再次合闸。从以上的分析可以得出：

（1）K7，K8继电器在防跳回路中起着关键的作用，如合闸脉冲过长或合闸接点黏连，开关第一次合上后，K7，K8继电器使合闸回路一直处于断开状态，从而防止开关跳开后再一次合上。

（2）如果在1SHJ励磁后便切断合闸脉冲，开关断开后，由于无正电源，开关也不会再次合闸。

（3）值得注意的是，若开关合闸脉冲出现间断，即在开关分闸时合闸脉冲断开，而开关分闸后再出现合闸脉冲，由于S1LA，S1LB，S1LC常开接点打开，K7，K8继电器无法得电，则防跳回路失去作用，开关将再次合上。

图1 3AQ1EE型开关防跳回路图

2 断连回路

ABB母差保护REB103中存在再连回路、互连回路和断连回路。再连回路主要是通过母线闸刀的辅助接点，将相关线路的电流引入母差保护并且沟通所在母线的母差出口回路，若开关的2把母线刀闸均在分位，则自动将该开关电流互感器（TA）二次回路短路接地。REB103母差保护的断连回路如图2所示。互联回路则是反映线路2把母线刀闸均在合位时保护的状况，如热倒时，母差保护会自动将Ⅰ（Ⅲ）母元件TA的二次电流引入Ⅱ（Ⅳ）母差，沟通2条母线的跳闸出口，同时Ⅰ（Ⅲ）母差动退出，由Ⅱ（Ⅳ）母母差保护Ⅰ－Ⅱ（Ⅲ－Ⅳ）母；同时接出一付接点（图2中+U9.131.101）至母联开关的断连回路，使母联的母差TA退出母差回路。而断连回路只用于母联和分段开关，当母联、分段开关通过测控装置遥控合闸时，保证先将母联、分段TA二次接入母差，后合母联、分段开关；若任一母线故障，则立刻短接母联、分段TA二次，保证母联、分段开关与TA间故障或母线故障母联、分段开关拒动时能可靠切除故障点。

经过查阅设备出厂资料后得知，西门子3AQ1EE型开关完全合闸所需时间为100ms左右，完全分闸时间不大于60ms，母差保护动作后展宽100ms返回，REB103断连回路内125继电器辅助接点延时动作的时间现场设置为150ms。图2中的101继电器和103继电器为双位置继电器，该继电器有2组线圈，上面1组线圈得电时，其辅助接点动作；下面1组线圈得电时，其辅助接点复归。

当测控装置给出“CLOSE CB ORDER”，即遥控合闸令时，回路接通，101继电器带电，其辅助接点闭合，将母联TA二次电流接入母差。由于此时开关辅助接点BC:①在合位，125继电器和113继电器都将得电励磁。113继电器辅助接点动作后一方面断开母联TA二次电流短接回路，另一方面将合闸脉冲送入机构箱内启动1SHJ继电器，进行合闸操作，保证了母联TA二次电流在母联开关主触点闭合前接入母差。100ms后开关合闸完成，开关辅助接点BC:①打开，由于125继电器辅助接点设置的延时为150ms，其辅助接点不会动作。此时若合闸脉冲依然存在，则机构箱内防跳继电器K7，K8动作，直至合闸脉冲消失。

图2 REB103断连回路图

当母线发生故障，母差保护动作时，会同时接通3个回路，如图3所示，分别为：“BC1-TC1+”至“BC1-TC1”之间的回路，“BC1-TC2+”至“BC1-TC2”之间的回路和“BC1 CTD”回路。这3个回路得电后，分别至图2中相应位置：前2路至机构箱内1TJR和2TJR启动跳闸回路，跳开母联开关；另1路使325继电器得电，辅助接点325:②和325:③打开，断开合闸脉冲输入回路，从而确保在保护动作过程中开关无法进行合闸操作；辅助接点325:①也同时闭合，将正电源“BC+”引入125继电器使其得电励磁。

60ms后开关跳开，其辅助接点闭合，正电源“BC1+”也经开关辅助接点BC:①引至125继电器，再经过40ms，母差保护返回，325继电器失电，辅助接点325:②和325:③闭合，合闸脉冲输入回路再次导通；同时辅助接点325:①打开，125继电器正电源“BC+”失去，但由于正电源“BC1+”仍可通过开关辅助接点引入，125继电器继续得电。50ms延时后，125继电器辅助接点125:②闭合，再次断开合闸脉冲输入回路；辅助接点125:①也同时闭合，113继电器和101继电器依次得电翻转，他们的辅助接点动作后保证将母联TA二次电流先短接后开出母差，125继电器正电源“BC1+”输入回路也被断开，使125继电器失电返回。

图3 REB103跳闸出口回路图

3 测控装置与REB103配合中的问题

以上的分析基于这样一个假设：故障发生在合闸脉冲消失之后。但实际情况中故障可能发生在合闸脉冲展宽时间内的。

本所使用的测控装置为上海惠安公司的D25，由于无法在装置本身查出合闸脉冲的展宽，经询问厂家后得知本所母联及分段开关的合闸脉冲展宽设置的时间为2s，也就是说在开关合闸过程中“CLOSE CB ORDER”保持的时间为2s。在合闸脉冲展宽时间内故障发生时母差断连回路内继电器及开关相应的动作时序，如图4所示。

图4 动作时序图

图4中动作时序Ⅰ～Ⅷ的含义：

Ⅰ为给出合闸令。

Ⅰ—Ⅱ为101，125，113继电器依次分别得电，母差保护用流变二次电流先接入后拆除短接，并将合闸脉冲送入机构箱。

Ⅱ为开关合闸到位。

Ⅱ—Ⅲ为开关辅助接点BC:①打开，125继电器失电，由于合闸脉冲的仍然存在，机构箱内1SHJ继续得电，防跳继电器K7，K8动作，断开合闸回路；开关合上后可能会直接合于故障或者在合闸后时间t（0＜t≤1650ms）内刚好发生故障。

Ⅲ为母差保护动作（脉冲展宽100ms）。

Ⅲ—Ⅳ为跳闸脉冲送入机构箱内，1TJR，2TJR得电，同时325继电器得电，其常开辅助接点325:①闭合，正电源“BC+”引入，125继电器得电励磁；常闭辅助接点325:②和325:③打开，断开送入机构箱内的合闸脉冲，防跳继电器K7，K8失电。

Ⅳ为开关完全分闸到位，故障切除。

Ⅳ—Ⅴ为开关辅助接点BC:①闭合，“BC1+”正电源也经开关辅助接点引至125继电器。

Ⅴ为母差保护返回。

Ⅴ—Ⅵ为325继电器失电，常开辅助接点325:①打开，125继电器正电源“BC+”失去，但由于正电源“BC1+”仍可通过开关辅助接点BC:①引入，125继电器继续得电；常闭辅助接点325:②和325:③闭合，合闸脉冲再次送入机构箱内，在125继电器辅助接点动作前，该次合闸脉冲送入机构箱的时间可以维持50ms左右，而此时由于机构箱内防跳继电器已经失电，防跳回路不会再起作用，合闸回路导通，开关将再次合闸。

Ⅵ为125继电器辅助接点动作。

Ⅵ—Ⅶ为常开辅助接点125:②闭合后，合闸正电源被引至125继电器，使其得以自保持并断开合闸脉冲；辅助接点125:①闭合后，113，101继电器得电翻转，将母差保护用流变二次电流先短接后开出，同时125继电器正电源“BC1+”输入回路也被断开，但这并不影响125继电器继续得电（自保持），直至合闸脉冲彻底消失。

Ⅶ为开关再次合闸到位。

Ⅶ—Ⅷ为125继电器保持得电，开关辅助接点BC:①打开，虽然一次开关已经合闸到位，但其母差用二次电流并没有接入，此时若故障仍存在，对于母差来说二次上必定存在差流，母差将再次动作跳开另一条母线上所有开关；若故障已经消失，由于在第一次母差动作时已经将故障母线上所有的开关均跳开了，母联开关再次合上只相当于对母线充电，而此差流可能并不会达到母差动作的门槛值，开关也就可能不会再次跳开。

Ⅷ为合闸脉冲“CLOSE CB ORDER”消失，125继电器失电返回。

由以上分析看出，若故障发生在合闸脉冲展宽时间内，有可能会导致母联或分段开关在跳开后再次合闸，若故障仍存在，开关会再次跳开；若故障已消失，开关可能不会再分开，但其二次电流并不会接入母差，这时只有手动分闸才能让一、二次恢复正确状态。

4 原因分析及解决方案

在合闸脉冲展宽的范围内发生故障，机构箱内防跳回路本应动作，阻止开关在跳开后再次合于故障。但在本例中由于REB103内断连回路的参与使得送入机构箱的合闸脉冲在保护动作后断开，而在开关跳开后又再次送入。虽然测控装置只发了一个合闸脉冲，但防跳回路却认为中断后送入的脉冲为另一个合闸令，故防跳回路不会起作用，造成开关再次合上。因此，在保证开关可以完全合上的基础上，如果送入机构箱内的合闸令只有一次，即可阻止开关再次合上。根据以上分析提出几种解决方案。

（1）缩短合闸脉冲的展宽时间。考虑到开关合闸时可能直接合于故障，母差保护动作后100ms返回，若将合闸脉冲缩短至100ms以内，在开关跳开后，断开合闸回路正电源，即可防止开关再次合闸。

（2）适当延长母差保护动作脉冲展宽时间，即延迟325继电器励磁时间。由于325继电器失电时间早于125继电器延时接点动作时间50ms，若将母差保护动作返回时间设置为大于150ms，则在常开辅助接点125:②闭合前，常闭辅助接点325:②和325:③一直处于打开位置，开关分闸后，无合闸脉冲送入机构箱，这同样可阻止开关再次合上。

（3）缩短125继电器的延时接点125:②动作时间。如果将常开接点125:②动作时间缩短至100ms以内，则在325继电器失电前合闸脉冲已被断开并被引至125继电器，125继电器得电自保持，合闸脉冲不会再送入机构箱，直至“CLOSE CB ORDER”的消失。

（4）将325继电器2个常闭接点325:②和325:③短接，即将图2中A，B的2点短接。虽然在开关分闸后至125:②辅助接点动作前，有大约90ms的时间合闸脉冲送入机构箱，但由于合闸脉冲一直没有中断过，机构箱内防跳继电器K7，K8得电，开关不会再次合上。

5 结束语

当测控装置通过REB103母差保护的断连回路对母联及分段开关进行合闸操作时，若在合闸展宽时间内发生故障母差保护动作，则有可能导致开关机构箱内的防跳回路不起作用，使开关跳开后再次合于故障，为电网安全留下了隐患。

在本文提出的解决方案中，第1方案和第4方案实现比较简单，未改变保护设计思想，也不会对设备带来其他副作用，应该是解决该问题的可行措施。

需要说明的是，本文讨论的问题仅在母差保护动作时出现，如果在合闸脉冲展宽时间内，由于接点黏连或其他非保护动作的原因导致开关跳开，则325继电器不会得电，合闸脉冲将送人机构箱内，直到125继电器延时接点动作后，其本身的自保持回路才将合闸脉冲断开并一直保持至合闸脉冲消失。因此，在这种情况下，送入机构箱内的合闸令只有一次，不会造成开关跳开后再次合上现象的出现。

[1] 华东电网有限公司培训中心，华东电力调度交易中心.500kV变电站值班人员技能培训教材[S].2006.