二次回路优化及一体化设计方案

赵亚飞 田俊强

(中国电力技术装备有限公司郑州电力设计院，河南 郑州 450000)

0 引言

目前，国内智能变电站工程中对一次设备智能化仅是通过GOOSE网和智能终端的构建，实现一次设备和间隔层设备之间的数字化传输，仅将断路器智能终端置于就地智能组件柜内，没有进行简化集成一次设备内部的二次回路，导致一次设备与智能终端的整合度低，未实现理想的一次设备智能化目标。

目前智能化现状主要原因是组成智能一次设备的一次设备、二次装置、在线监测传感器等是由不同的厂家供货，互相之间不够了解导致无法融合为一个有机整体[3]。而当前，经过智能变电站的发展应用，主要的一二次厂家已经有了较为丰富的配合经验，具备了进一步提升的条件，特别是当采用GIS/HGIS一次设备，设备本身集成度高，更有利于与二次装置、接线的融合。

1 回路一体化设计

按照上述功能配置的分析，可以在压力闭锁回路、防跳回路、三相不一致回路实现一次设备二次回路的一体化设计，此外在信号回路、总位置回路、防误闭锁回路等也可进行设计优化。

1.1 机构压力闭锁回路设计

断路器机构的气体压力低时，需闭锁跳合闸回路，由于机构内能提供原始接点有限，通常通过加装中间继电器重动来实现跳、合闸回路的闭锁[1]。

智能变电站采用了智能终端，原来操作箱的功能已由智能终端完成，智能终端延续了原操作箱的配置，也设置了1YJJ和3YJJ回路。智能终端压力闭锁回路实际是对断路器机构信息的重动，可取消，仅保留断路器机构侧压力闭锁回路[2](如图1所示)。

1.2 三相不一致及信号回路设计

综自站断路器及隔离、接地开关除提供各种报警信号接点给监控系统的测控装置，实现信号的远传，同时在汇控柜内还设置了各种报警信号的指示灯；由于机构内原始的报警信号只有一个，为实现就地指示及信号远传，在汇控柜内还需要增加相应的中间重动继电器[3]。智能变电站采用了智能终端，智能终端就地安装在汇控柜内，智能终端采集断路器、刀闸开关的位置状态信号及报警信号，通过GOOSE网络实现信号的远传，所有的信号均可以在调度端显示，因此可以取消汇控柜内的信号指示灯和中间重动继电器。

1.3 断路器、开关机构辅助接点的减少

综自站的断路器、开关机构位置的辅助接点需求数量多，包括内部电气闭锁、位置指示、三相不一致出口等以及遥信、保护等要求，通常断路器、刀闸辅助接点需要不少于12开12闭。由于辅助接点数量多，在运行中有过因为辅助接点的粘连造成了二次回路异常，增加了维护工作量。

智能变电站可利用智能终端与GOOSE网络信息的多播与共享机制，减少断路器、开关辅助接点数量，双套智能终端需要2开2闭辅助接点，联锁需要2对～3对接点，位置指示需要1开1闭辅助接点，再考虑2开2闭作为备用，总共只需辅助接点8开8闭。虽然减少的辅助接点数量有限，节省的费用有限，但可减少二次回路的维护工作量。

2 智能终端、断路器机构防跳回路融合

2.1 方案一：采用智能终端防跳

设计方案采用智能终端防跳时，需将断路器机构防跳中的52Y防跳继电器回路断开，并短接合闸回路中接点52YB，以拆除机构防跳接线。

此设计方案的缺陷主要是在一些特殊情况下，需要手动就地操作断路器时(如试验检修、线路充电等)，不具备防跳功能；机构自身原因跳闸时(如断路器内三相不一致保护动作或偷跳等)，不能启动防跳功能。

此外，还需注意两套智能终端的配合。由于一般仅采用第一套智能终端内的合闸回路，所以需将第二套装置内的相关信号送至第一套装置，完善防跳逻辑。

2.2 方案二：采用断路器机构防跳

设计方案采用断路器机构防跳时，需将防跳回路中的TBJ继电器电压线圈回路断开，并短接合闸回路中接点TBJ-4，以拆除操作箱防跳接线。当智能终端采用软件逻辑输出接点时，可直接短接该接点。

此设计方案下回路较为简单，且无论远方操作还是就地操作，均具备防跳功能。国家电网公司2013年修订的保护“六统一”企标中考虑智能终端已经布置在就地，不存在运行环境区别，且双套智能终端配合复杂，也规定：宜采用断路器机构防跳。因此无论是常规变电站还是智能变电站，均推荐采用断路器机构防跳回路。

2.3 两种方案对比

如采用方案一智能终端防跳，在手动就地操作断路器时不具备防跳功能，机构自身原因跳闸时不能启动防跳功能，且存在双套回路对应单套机构合闸线圈的问题，原先研究认为采用操作箱防跳能防止保护接点先断弧实际上是由跳闸保持回路，而非防跳回路完成的，所以宜采用方案二断路器机构就地防跳。

因此，推荐方案二，采用断路器机构防跳。

2.4 断路器机构防跳的衍生回路解决方案

采用断路器机构防跳回路的方案简单、可靠、全面，但在实际应用中经常出现衍生回路的问题，典型表现为防跳继电器不能返回而引起的“只能合一次、第二次无法合闸”。如图2所示，合闸命令结束后，操作箱跳位监视回路仍与断路器机构的防跳继电器回路，形成“正-TWJ-52YA-52a/1-52Y-负”通路，该情况均造成52Y继电器无法降至返回电压，继续导通，52YB接点一直断开合闸回路，无法合闸。

该问题本质在于操作箱中跳位监视回路或合闸保持回路与断路器机构防跳回路的配合问题，对于跳位监视与断路器防跳的衍生回路问题，可在TWJ继电器接入机构合闸回路前先串入防跳继电器或断路器的常闭接点，以阻止通路形成。该方法也不会影响合闸回路监视的完成性。

常见的固定电阻方案，在出现匹配问题时需拆下电阻，更换合适阻值的电阻来解决。因此，前述可调电阻方案明显优于常规方案。

3 结语

本文在GIS机构回路优化方面，并充分利用智能组件GOOSE信息的多播与共享机制，取消机构内信号和闭锁回路等冗余二次接线，取消就地横向电气联闭锁接线，减少断路器、刀闸辅助接点、辅助继电器、本体端子排数量，简化断路器控制回路。通过上述技术方案，可有效提高设计效率，减少机构和智能组件的元器件配置，节省投资。