变电站计算机监控系统控制回路的改进

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本文分析了一例变电站计算机监控系统断路器的控制回路的原理,阐述了在就地控制、远方遥控两种方式实现断路器跳闸、合闸的过程,指出了就地同期合闸时微机五防电脑钥匙不能正常跳步的原因,提出具体的解决方案。在不增加任何设备、不改变原来的操作方式的条件下,合理利用原有装置内部元件,优化控制回路,远方操作和就地操作、同期和闭锁同期等均无异常,解决了就地同期合闸时电脑钥匙不跳步的问题。

2009年2月,万州供电局对110kV梁平变电站进行无人值班改造,采用xx公司研制的PS6000综合自动化系统,测控单元型号为PSR651,采用一对一方式对变电站每个间隔实现遥测、遥信、遥控等功能,对部分联络线断路器还要实现检同期或检无压方式合闸。

在进行联调时,能够通过测控单元实现断路器就地手动、远方遥控进行分合操作,也能实现同期和解除同期合闸,但在就地手动同期合闸时,虽然已经成功合闸,但五防系统的电脑钥匙不能检测到合闸操作已经执行,不能正常跳步,导致下一步操作不能正常进行。

测控回路控制原理

1 微机五防系统简介

110kV梁平变电站采用珠海优特UT-2000系列微机防误系统,对每台断路器和电动操作的隔离开关均安装了电编码五防锁。手动操作前,需要在五防系统进行预演,将预定的操作步骤传输到电脑钥匙,根据电脑钥匙显示的步骤逐一单步操作。

操作时,将电脑钥匙插在相应的五防锁上,当前操作步骤正确时,电脑钥匙自动将五防锁内部接通,才可以通过KK开关对断路器进行分合操作,否则禁止操作,防止误操作。所有操作步骤均按照预定顺序进行,不可跳步,当前操作步骤完成后,电脑钥匙显示下一步操作任务,下一步操作任务才能进行。

电动操作的瞬间,电脑钥匙根据流经电脑钥匙的电流大小,判断该项任务是否已经执行,电流门槛值一般设为20mA,当流经电脑钥匙的电流大于20mA时,才认为已经操作,操作步骤才跳到下一步,否则电脑钥匙认为当前操作没有执行。

2 断路器控制原理

PSR651测控装置具有就地分合、遥控分合断路器的功能,也具有自动检同期和检无压的功能。测控装置上有一个QK开关和一个KK开关,QK开关是同期或闭锁同期的切换开关,KK开关是进行就地分合的控制开关。

图1是测控装置的控制回路原理图,电路101、102分别表示控制电源的正端(+KM)和负端(­-KM),电路133表示跳闸出口,电路103表示合闸出口,电路105表示捕捉同期,LP表示遥控压板,WF表示五防锁,OUT1表示遥控跳闸继电器接点,OUT2表示遥控合闸继电器接点,OUT3表示同期继电器接点;表1、表2分别是QK开关、KK开关的接点表,“X”表示该接点接通。

下面简述就地手动分合断路器和遥控分合断路器的过程。

A:就地手动跳闸过程

在测控装置上就地手动断开断路器时,需要在微机五防系统预演,并将电脑钥匙插在即将操作的断路器电编码五防锁上,逻辑正确时,导通五防锁;这时,KK开关置于“就地”,KK接点17-18接通。操作瞬间KK接点3-4接通。+KM经遥控压板LP、五防锁WF到达KK17-18,KK3-4,电路133带正电,实现断路器跳闸。

B:就地手动合闸过程

在测控装置上就地手动合上断路器时,与就地跳闸一样,先进行五防预演,把电脑钥匙插在断路器五防锁上,KK开关置于“就地”,KK接点17-18接通。合闸瞬间KK接点1-2接通。+KM经遥控压板LP、五防锁WF到达KK17-18、KK1-2,QK7接点带正电,QK置于“闭锁同期”时,QK接点7-8接通,电路103带正电,实现断路器闭锁同期合闸;当QK开关置于“同期”时,QK接点1-2接通,电路105带正电,测控装置进行检同期或检无压,满足同期条件并捕捉到同期点或满足检无压条件时,OUT3闭合,+KM经遥控压板LP、OUT3,电路103带正电,断路器实现检同期或检无压合闸。

C:遥控断开断路器的过程

遥控操作包含后台工作站遥控和集控站远方遥控两种方式。后台工作站遥控时需要五防预演,对后台工作站解锁后才能遥控操作。遥控操作时,KK开关要置于“远方”,KK接点19-20一直接通。遥控跳闸命令下发时,OUT1闭合,这时+KM经遥控压板LP、OUT1、KK19-20、KK4,电路133带正电,实现断路器跳闸。

D:遥控合闸断路器的过程

同样,遥控合闸时,KK开关置于“远方”,KK接点15-16一直接通。遥控合闸命令下发时,OUT2闭合,这时+KM经遥控压板LP、OUT2、KK15-16、KK2,到达QK7,与就地合闸过程(B过程)一样,根据QK开关置于“同期”或“闭锁同期”,实现断路器的合闸,这里不赘述。

3 存在的问题分析

根据上面的分析,就地操作、遥控操作都能正常实现断路器的跳闸和合闸,但在调试过程中,同期切换开关置于“同期”时,就地手动合闸时,虽然断路器已经合闸成功,但手持五防电脑钥匙不能跳到下一步操作任务,仍然显示合上该断路器。这样,下一步操作任务无法进行。

原因分析如下:

见图1,就地手动同期合闸时,需要启动同期回路,大量的合闸电流只经过OUT3,流经五防锁WF的电流很小,小于1mA,电脑钥匙没有检测到足够大的电流(门槛值20mA),认为本次操作没有做。而手动非同期合闸时,大量的合闸电流不经过OUT3,而是流经五防锁WF,电脑钥匙能够检测到满足要求的合闸电流,所以能够正常跳步。

变电站计算机监控系统控制回路的改进插图
变电站计算机监控系统控制回路的改进

图1 控制回路原理图

变电站计算机监控系统控制回路的改进插图1
变电站计算机监控系统控制回路的改进

表1 KK开关接点

变电站计算机监控系统控制回路的改进插图2
变电站计算机监控系统控制回路的改进

表2 QK开关接点

控制回路改造方案

方案一:改变电脑钥匙检测电流的门槛值。经过上面的分析,电脑钥匙不过步的原因是就地同期合闸时,合闸电流不经过五防锁,只有微弱的回路启动电流,所以,改变电脑钥匙检测电流的门槛值,在微弱电流的情况下,电脑钥匙也能检测到。

但这样有一个问题,可能遇有一个干扰信号,电脑钥匙也认为该项操作已经执行,不能起到电脑钥匙应有的作用。所以这个方案不推荐使用。

方案二:改变OUT3接点位置。同期回路是一个公用回路,无论是遥控同期合闸,还是就地手动同期合闸,最后的合闸出口都是通过OUT3实现的。要让插在五防锁的电脑钥匙检测到合闸电流,同时远方遥控时OUT3前端带电,OUT3必须接在五防锁和遥控合闸继电器OUT2两者的后端,才能在就地手动合闸和遥控合闸时,OUT3的前端均带正电。因此,OUT3可以并接在电路105端,启动同期时OUT3带正电,见图二。

但由于OUT3不是立即闭合,需要捕捉同期点,而OUT2和KK1-2都是不保持的接点,动作时间很短,这样, OUT3接点还没有来得及闭合可能就已经失电,遥控合闸的失败的可能性较高,所以也不推荐这个方案。

变电站计算机监控系统控制回路的改进插图3
变电站计算机监控系统控制回路的改进

图2 方案二控制回路原理图

方案三:KK开关和OUT3接点配合改接。若将OUT3前端改接到五防锁后端,手动同期合闸,合闸电流就能流经五防锁,电脑钥匙就能检测到强大的合闸电流。但这样也有一个问题,遥控同期合闸时,由于没有五防锁上没有电脑钥匙,五防锁两端没有接通,OUT3的前端没有正电,即使OUT3闭合,也不能实现遥控同期合闸。

为了解决这个问题,需要在五防锁两端并接一个KK接点,要求这个接点在KK开关置于“远方”的时候接点接通,而开关置于就地时接点断开。但KK开关置于“远方”时接点闭合的接点只有两副,一副用于合闸回路(KK19-20),另一副用于跳闸回路(KK15-16),没有多余的接点。市场上买不到这种规格的KK开关,必须定制;若安装从动继电器,可能会产生寄生回路,破坏回路的可靠性和安全性。

最后,经过有关人员仔细对整个控制回路进行优化,让合闸回路和跳闸回路共用一副接点(KK19-20),节约一副接点(KK15-16)并接在五防锁的两端。见图3,就地同期合闸时,KK开关置于“就地”,KK15-16断开,正电+KM经过遥控压板LP、五防锁WF使同期合闸继电器OUT3前端带电,当满足检同期或检无压条件时,OUT3闭合,可以实现断路器的合闸,并且合闸电流流经插在五防锁WF上的电脑钥匙,能够检测到合闸操作已经执行,顺利跳步;远方同期合闸时,KK开关置于“远方”,KK15-16接点接通,OUT3的前端带正电,也能实现同期合闸。推荐按照方案三进行改造。

变电站计算机监控系统控制回路的改进插图4
变电站计算机监控系统控制回路的改进

图3 方案三控制回路原理图

按照上述方案三,对110kV梁平站具有同期的断路器控制回路进行电路改接,不增加任何设备、不改变原来的操作方式,合理利用原有装置内部元件,优化控制回路,断路器的远方和就地,同期和闭锁同期,断开和闭合等各项操作无异常,没有产生寄生回路,解决了就地同期合闸时五防电脑钥匙不跳步的问题,达到了设计、运行以及有关技术标准,解决了实际问题。

(摘编自《电气技术》,原文标题为“一例变电站计算机监控系统控制回路的改进”,作者为丁明安、熊伟等。)

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