黃智華，劉洪兵，侯斌，鄒學(xué)翔

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局，云南 昆明 650011）

0 引言

斷路器控制回路是操作斷路器分合閘的二次回路，在所有斷路器二次回路中有著最為重要的定位，也是二次系統(tǒng)切除故障最直接的回路。因此，針對斷路器控制回路專門設(shè)計了一套監(jiān)視回路，并通過監(jiān)視回路對控制回路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時報警或預(yù)警，以保證控制回路在故障到來時，必須具備分合斷路器的能力[1]?！翱刂苹芈窋嗑€”信號便是針對該回路設(shè)計的報警信號回路，控制回路斷線時，斷路器將無法分合，故障來臨時斷路器也將喪失故障切除的能力。但目前控制回路采取的監(jiān)視回路只具備簡單的監(jiān)視回路完好與否的功能，并不能定位控制回路斷線點的具體位置，檢修人員針對此類型缺陷進(jìn)行處理時，無法掌握最及時的缺陷情況及信息，缺陷處理效率并不高，而控制回路斷線缺陷未消除，巨大的電網(wǎng)風(fēng)險就會一直存在。因此，需要針對目前系統(tǒng)內(nèi)斷路器控制回路的監(jiān)視設(shè)計滿足日益劇增的電網(wǎng)風(fēng)險相匹配的解決方案[2]。

1 斷路器控制回路及其監(jiān)視回路工作原理

斷路器控制回路主要涉及到斷路器操作箱及斷路器機(jī)構(gòu)箱兩部分，兩部分相互配合，完成斷路器的分合，而斷路器控制回路的監(jiān)視回路都設(shè)計在操作箱內(nèi)。

1.1 斷路器操作箱控制回路及其監(jiān)視回路工作原理

目前系統(tǒng)內(nèi)主流繼電保護(hù)設(shè)備廠商設(shè)計的斷路器操作箱在斷路器控制回路的設(shè)計上都大同小異，主要原理接線如圖1。

圖1 斷路器控制回路二次接線原理圖

從圖1中可以看出，分合閘回路中都設(shè)計了一個用于回路監(jiān)視的二次回路，分閘監(jiān)視回路中啟動HWJ，分閘回路完好則HWJ繼電器動作，合閘監(jiān)視回路中啟動TWJ，合閘回路完好則TWJ繼電器動作。而“控制回路斷線”報警信號則使用HWJ與TWJ的常閉節(jié)點串聯(lián)后發(fā)出，即斷路器分閘回路、合閘回路均斷開，則報斷路器控制回路斷線[3]。從工作原理上分析，該信號可以正確監(jiān)視斷路器分合閘回路的完好性，日常斷路器運(yùn)行中也通過該信號判定控制回路正常與否，“控制回路斷線”信號原理接線如圖2。

圖2 “控制回路斷線”信號原理圖

1.2 斷路器操作箱控制回路監(jiān)視回路存在的問題

通過進(jìn)一步分析上述斷路器分合閘監(jiān)視回路，結(jié)合日常針對斷路器報“控制回路斷線”后現(xiàn)場缺陷處理的總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)：目前廠商設(shè)計的監(jiān)視回路，只能監(jiān)視整段回路完好與否，不具備斷線點定位的功能。從操作箱出口回路至機(jī)構(gòu)箱內(nèi)元器件直至分合閘線圈，均有可能出現(xiàn)斷線點，而斷線后，意味著斷路器已經(jīng)無法進(jìn)行操作，必須立即找到斷線點并進(jìn)行處理[4]。

查找斷線點目前均采用測量控制回路上電位的方法，沿著控制回路一側(cè)進(jìn)行逐一排查。如圖3，回路完好時，監(jiān)視回路內(nèi)TWJ、HWJ與控制回路上斷路器分合閘線圈形成通路，控制電源負(fù)電經(jīng)過斷路器分合閘線圈以及斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)所有節(jié)點，送至TWJ或HWJ繼電器線圈。當(dāng)控制回路斷線后，該通路被斷線點斷開，操作箱內(nèi)TWJ與HWJ繼電器無法勵磁返回，發(fā)出“控制回路斷線”信號。

斷線點前后所帶電位分別是通過監(jiān)視回路送至斷線點的控制電源正電位與控制電源負(fù)極送至斷線點的負(fù)電位?，F(xiàn)場查找控制回路斷線正是利用此電位變化，對照控制回路圖逐一摸排，并定位斷線點。

上述方法針對斷線點比較穩(wěn)定的斷線故障，故障查找并不復(fù)雜，但是目前系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)控制回路斷線后，一段時間后斷線故障自行恢復(fù)，這就對缺陷處理工作造成較大困難，往往人員到達(dá)現(xiàn)場后缺陷已恢復(fù)，斷線點無法查找。但是實際斷線點仍然較為脆弱，環(huán)境溫度震動等外部因素變化時，缺陷往往還會發(fā)出，極為致命的是在斷路器分合的瞬間大電流造成斷線點斷線，從而導(dǎo)致斷路器分合失敗，造成重大電網(wǎng)風(fēng)險事故。

圖3 控制回路斷線后斷線點電位情況示意圖

因此，該信號目前已經(jīng)逐漸無法滿足電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定的要求，控制回路配置的監(jiān)視回路無法為后期控制回路斷線后的缺陷處理工作提供實際的支持，使得此類型缺陷處理工作效率低下，控制回路斷線后電網(wǎng)風(fēng)險急劇上升，威脅電網(wǎng)安全。

2 斷路器控制回路監(jiān)視功能改進(jìn)方法討論

針對現(xiàn)階段監(jiān)視回路存在的短板，考慮在控制回路上增加監(jiān)測裝置或額外的監(jiān)視回路，在控制回路任何一點斷線后，均可立即定位斷線點，并將斷線點信息及時提供給缺陷處理人員。

斷路器整段分合閘控制回路上，有一定數(shù)量的各類型節(jié)點及操作把手等元器件，節(jié)點與節(jié)點之間依靠線芯或電纜連接[5]。綜合本地區(qū)發(fā)生控制回路斷線缺陷的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)控制回路斷線缺陷斷線點主要集中在斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，也是目前分合閘監(jiān)視回路監(jiān)視的主要部分。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1。

表1 本地區(qū)斷路器控制回路發(fā)生斷線后各部位斷線點數(shù)量統(tǒng)計表（單位：次）

因此，為實現(xiàn)上述監(jiān)視回路改進(jìn)的目的，主要考慮在機(jī)構(gòu)箱部分控制回路上對監(jiān)視回路進(jìn)行改進(jìn)。

3 斷路器“控制回路斷線”監(jiān)視回路改進(jìn)方法分析

通過上述分析，控制回路斷線后，斷線點前后回路上存在這明顯的電位差異，因此，考慮三種方式：①通過在控制回路上增加電位測量裝置的方式，通過實時測量控制回路各點電位，即可對斷線風(fēng)險較高的斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)整段控制回路實現(xiàn)全時段監(jiān)控及斷線點定位；②在控制回路上注入低頻交流小信號，利用信號檢測裝置也可以實現(xiàn)全時段監(jiān)控及斷線點定位的目的；③考慮不對控制回路增加任何監(jiān)測裝置或在回路上注入小信號，利用新技術(shù)手段，在直流控制回路上導(dǎo)線絕緣表皮上安裝電場傳感器，非接觸式測量回路上電位情況，通過在表1中斷線高風(fēng)險節(jié)點之間加裝非接觸式電壓測量傳感器，從而實時監(jiān)測回路上各點電位，達(dá)到對控制回路全時段監(jiān)控及斷線點定位的目的[6]。

現(xiàn)階段系統(tǒng)內(nèi)針對斷路器控制回路有著極其嚴(yán)格的管理和反措要求，日常工作均嚴(yán)防控制回路出現(xiàn)寄生回路，嚴(yán)防改動控制回路及在控制回路上新增檢測裝置，雖然從實現(xiàn)方式上該方案較為簡單直接，但從回路運(yùn)行規(guī)范要求上看，方式①并不適用。控制回路上注入低頻小信號的方式②，類似于系統(tǒng)內(nèi)查找直流接地的原理，但是將小信號注入在特定的控制回路中，在整個變電站直流系統(tǒng)內(nèi)信號勢必會發(fā)生雜散，同時控制回路及電纜上上存在著分布電容，對小信號也會造成干擾，信號接收端對信號敏感度會不足[7]。而相對應(yīng)的，在不改變現(xiàn)有控制回路運(yùn)行狀態(tài)的前提下，方式③通過非接觸式電壓測量傳感器，即可實現(xiàn)測量控制回路各個位置電壓的功能，同時設(shè)計一套電壓數(shù)據(jù)采集分析單元，利用斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)信號電源，在斷線時發(fā)出報警并在采集單元上圖形化顯示控制回路斷線點。

4 結(jié)語

通過上述分析，現(xiàn)階段系統(tǒng)內(nèi)斷路器控制回路監(jiān)測模式已經(jīng)越來越不能滿足日益發(fā)展的電網(wǎng)安全的要求，控制回路斷線時出現(xiàn)了無法避免的電網(wǎng)風(fēng)險劇增，控制回路監(jiān)測模式必須進(jìn)行升級改進(jìn)。文中提出的在控制回路上加裝非接觸式電壓測量傳感器及數(shù)據(jù)分析單元的方式，可完美解決控制回路監(jiān)測模式目前存在的不足，極大縮短控制回路斷線后作業(yè)人員缺陷處理的時間，大大降低因斷路器無法分合而急劇升高的電網(wǎng)風(fēng)險。