斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作回路設(shè)計(jì)7頁

1、三、斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作回路設(shè)計(jì) 目前斷路器、隔離開關(guān)與二次系統(tǒng)的控制操作命令的實(shí)現(xiàn)主要通過操作箱或操作繼電器屏實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)比較普遍采用操作箱實(shí)現(xiàn)跳閘回路自保持、發(fā)出斷路器、隔離開關(guān)跳合閘命令、完成對(duì)斷路器、隔離開關(guān)電氣防跳功能，及手動(dòng)操作斷路器、隔離開關(guān)的控制功能。3.1 斷路器、隔離開關(guān)的配置原則與規(guī)范3.1.1 斷路器控制回路的設(shè)計(jì)原則在變電站內(nèi)，斷路器的控制類型按控制方式對(duì)斷路器控制可分為一對(duì)一控制盒一對(duì)N控制的選線方式。一對(duì)一般使用于重要且操作機(jī)會(huì)少的設(shè)備，如調(diào)相機(jī)。變壓器等。一對(duì)N的選線控制是利用一個(gè)控制開關(guān)，通過控制多臺(tái)斷路器，一般適用于饋線較多，接線和要求基本相同的高壓和

2、廠用饋線。按其操作電源的不同，斷路器的控制又可分為強(qiáng)電控制和弱電控制。強(qiáng)電控制電壓為110V或220V，弱電控制電壓為48V及以下。對(duì)于強(qiáng)電控制，按其控制地點(diǎn)可分為遠(yuǎn)方控制和就地控制。就地控制一般適用于不重要設(shè)備。遠(yuǎn)方控制是在幾十米至幾百米的主控制室的主控制屏（臺(tái)）上，裝設(shè)能發(fā)出跳、合閘命令的控制開關(guān)或按鈕，一般適用于重要設(shè)備。根據(jù)DL/T5136-2001火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，斷路器在控制回路時(shí)應(yīng)滿足一下要求：（1) 應(yīng)有對(duì)控制電源的監(jiān)視回路；（2) 應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視斷路器跳閘、合閘回路的完好性；（3) 應(yīng)有防止斷路器“跳躍”的電氣閉鎖裝置；（4) 跳閘、合閘命令應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)

3、間，并且當(dāng)跳閘或合閘完成后，命令脈沖應(yīng)能自動(dòng)解除；（5) 對(duì)斷路器的合閘、跳閘狀態(tài)，應(yīng)有明顯的位置信號(hào)，故障自動(dòng)跳閘、自動(dòng)合閘時(shí)，應(yīng)有明顯的動(dòng)作信號(hào)；（6) 斷路器的操作動(dòng)力消失或不足時(shí)，應(yīng)閉鎖斷路器的動(dòng)作并發(fā)信號(hào)。3.1.2 隔離開關(guān)控制回路的設(shè)計(jì)原則隔離開關(guān)的控制分就地控制和遠(yuǎn)方控制兩種。110KV及以下的隔離開關(guān)一般采用就地控制；220KV及以上的隔離開關(guān)既可以采用就地控制，也可采用遠(yuǎn)方控制。根據(jù)DL/T5136-2011 火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定隔離開關(guān)控制回路應(yīng)滿足一下要求：（1）由于隔離開關(guān)沒有滅弧機(jī)構(gòu)，不允許用來切斷和接通負(fù)載電流，因此控制回路必須受相應(yīng)斷路器的閉鎖

4、，以保證斷路器在合閘狀態(tài)下，不能操作隔離開關(guān)，閉鎖裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)“五防”功能。（2）為防止帶接地合閘，控制回路必須受接地刀閘的閉鎖，以保證接地刀閘在合閘狀態(tài)下，不能操作隔離開關(guān)。（3）操作脈沖應(yīng)是短時(shí)的，完成操作后，應(yīng)能自動(dòng)解除。（4）隔離開關(guān)應(yīng)有所處狀態(tài)的位置信號(hào)。3.2 斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作回路設(shè)計(jì)3.2.1 智能操作箱的選擇智能控制技術(shù)的發(fā)展將意味著變電站二次系統(tǒng)全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的可能，整個(gè)變電站信息的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)“可控、在控”；并具備實(shí)現(xiàn)過程層和間隔層總線集成應(yīng)用的可能。利用在操作箱或操作繼電器屏上實(shí)現(xiàn)的功能完全可以分解到不同的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，可以有效的簡(jiǎn)化二次回路，實(shí)現(xiàn)斷路器操作、隔離開關(guān)操

5、作的就地化。PCS-222C智能操作箱是用于110kV 及以下電壓等級(jí)數(shù)字化變電站開關(guān)或者主變間隔的智能終端。它支持實(shí)時(shí)GOOSE通信，通過與保護(hù)和測(cè)控等裝置相配合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)斷路器、刀閘的分合操作，同時(shí)能夠就地采集斷路器、刀閘等一次設(shè)備的開關(guān)量信號(hào)，滿足GOOS點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直跳的需求。在此設(shè)計(jì)中操作回路的設(shè)計(jì)選用南瑞PCS-222C智能操作智能保護(hù)測(cè)控裝置。如圖3.1裝置硬件框圖所示。3.2.2 PCS-222C-I智能操作箱功能及特點(diǎn)接收保護(hù)和測(cè)控裝置通過GOOSE 網(wǎng)下發(fā)的斷路器或刀閘的分、合及閉鎖命令，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的繼電器硬接點(diǎn)輸出。對(duì)于斷路器操作，需要將其分、合閘輸出接點(diǎn)再接入裝置本身的操

6、作回路插件，由該插件來實(shí)現(xiàn)斷路器跳合閘電流自保持、防跳以及壓力閉鎖等功能。裝置同時(shí)能夠就地采集斷路器、刀閘以及變壓器本體等一次設(shè)備的開關(guān)量狀態(tài)，并通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)上送給保護(hù)和測(cè)控裝置。主要功能如下：1）斷路器跳合閘裝置具有一組TJQ跳閘出口、TJR跳閘出口以及重合閘出口，其中TJQ為不閉鎖的跳閘出口，TJR為閉鎖重合閘的跳閘出口。2）遙控輸入裝置具有33路開出，除斷路器跳、合閘及閉鎖出口外，還具有4把隔刀、4把地刀的遙控分。合及閉鎖24付出口接點(diǎn)。裝置能接收測(cè)控發(fā)來的各種GOOSE命令，然后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的出口繼電器動(dòng)作，將其GOOSE命令轉(zhuǎn)換成硬接點(diǎn)輸出。GOOSE命令包括斷路器分合閘、隔刀和地

7、刀的分合閘及閉鎖控制命令。3）遙信輸入遙信輸入電壓為110V/220V，采用無源接點(diǎn)輸入，經(jīng)光耦隔離。該裝置具有54路開入，能夠就地采集斷路器位置、刀閘位置、斷路器機(jī)構(gòu)和主變本體信號(hào)等開關(guān)量，并通過GOOSE網(wǎng)上送給相應(yīng)的保護(hù)和測(cè)控裝置。4）其他接口裝置具有2個(gè)獨(dú)立的光纖GOOSE通訊接口，支持基于新一代變電站通訊標(biāo)準(zhǔn)IEC61850的實(shí)時(shí)GOOSE通信，還具有一個(gè)用調(diào)試的RS-232接口。裝置具有1個(gè)光纖IRIG-B時(shí)間輸入對(duì)時(shí)接口，采用常有光工作方式，多模ST型接頭。3.2.3 PCS-222C裝置的硬件構(gòu)成 PCS-222C只能能操作箱采用4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，由電源插件、DSP插件？智能開入插

8、件、智能開出插件和操作回路插件組成。DSP插件負(fù)責(zé)GOOSE通信和裝置運(yùn)行的管理；智能開入插件能夠采集斷路器、刀閘等一次設(shè)備的開關(guān)量信息，然后通過DSP插件發(fā)送給保護(hù)和測(cè)控裝置；智能開出插件能根據(jù)保護(hù)和測(cè)控裝置通過GOOSE網(wǎng)送來的分、合閘命令驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的出口繼電器動(dòng)作，并且出口繼電器經(jīng)DSP啟動(dòng)控制，保證其動(dòng)作的可靠性；智能開出插件的跳、合閘出口接點(diǎn)連接至操作回路插件，由操作回路插件完成跳、合閘電流自保持功能，從而作于斷路器和隔離開關(guān)。1） DSP插件DSP插件即裝置的GOOSE插件，由高性能嵌入式DSP處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門列陣（FPGA）、以太網(wǎng)控制器及其他外設(shè)組成。主要實(shí)現(xiàn)裝置管理、跳合閘

9、邏輯、GOOSE通訊、事件記錄等功能。DSP插件通過CAN總線與裝置內(nèi)其他插件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，通過RS-232總線實(shí)現(xiàn)顯示和調(diào)試數(shù)據(jù)通信。該插件具有兩組光纖以太網(wǎng)接口，可以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)的實(shí)時(shí)GOOSE通信，負(fù)責(zé)與保護(hù)和測(cè)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，一方面接收保護(hù)和測(cè)控裝置的動(dòng)作命令進(jìn)行解析處理，另一方面可以講開入插件采集到的一次設(shè)備狀態(tài)量信號(hào)通過GOOSE報(bào)文傳送給保護(hù)測(cè)控裝置。插件上方6個(gè)LED指示燈用于顯示GOOSE通信狀態(tài)；下面是兩組光纖GOOSE網(wǎng)絡(luò)接口，RX是接收端，TX是發(fā)送端，在此采用ST型接頭；GOOSE網(wǎng)口下方有一個(gè)開口，開口內(nèi)側(cè)有一個(gè)溫濕度傳感器，能夠測(cè)量環(huán)境溫度和濕度。最下方是一個(gè)光纖

10、 IRIG-B 對(duì)時(shí)接口，采用常有光工作方式，ST型接頭。2） 智能開入插件裝置有三塊智能開入插件用于采集斷路器位置、刀閘位置以及斷路器本體信號(hào)在內(nèi)的一次設(shè)備的狀態(tài)量信號(hào)，每塊插件可提供18路開入量，然后通過內(nèi)部CAN總線送給DSP插件，然后通過智能開入插件可以把間隔內(nèi)所有的開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行就地集中采集，然后通過GOOSE網(wǎng)上送給保護(hù)和測(cè)控裝置；該插件中的工作電壓均為直流220V。由于采用了 A/D 采樣的方式來檢測(cè)開入電壓，因此當(dāng)開入電壓額定工作電壓的 60%時(shí)，開入保證為 0，當(dāng)開入電壓額定工作電壓的 70%時(shí)，開入保證為1。NR1504插件還能夠給每個(gè)開入變位信號(hào)打上準(zhǔn)確的時(shí)標(biāo)，記錄下變位

11、的時(shí)刻，誤差1ms，該時(shí)標(biāo)可以隨變位信號(hào)一起通過GOOSE送給測(cè)控裝置。光耦電源為裝置電源，用作正常運(yùn)行開關(guān)量的供電電源，其正端接外部無源開入接點(diǎn)的一端，同時(shí)電源正需直接接入本板401端子以便讓裝置監(jiān)視其是否正常，電源負(fù)應(yīng)與422端子直接相連。401端子定義為光耦電源監(jiān)視開入，狀態(tài)為“1”，表示裝置光耦電源正常，狀態(tài)為“0”，表示裝置光耦電源異常。 402端子是投檢修輸入，一般在屏上裝設(shè)“投檢修態(tài)”壓板，在裝置檢修時(shí)，將該壓板投上，在此期間進(jìn)行試驗(yàn)的動(dòng)作報(bào)告帶有檢修標(biāo)志；運(yùn)行時(shí)應(yīng)將該壓板退出。403端子是信號(hào)復(fù)歸輸入，用于復(fù)歸裝置面板的跳、合閘 LED 指示燈，一般在屏上裝設(shè)信號(hào)復(fù)歸按鈕。 4

12、04端子是 KKJ 輸入，取自于操作回路插件輸出的合后 KK 位置信號(hào)，送給保護(hù)裝置。 405和406端子是跳位和合位監(jiān)視輸入，分別取自于操作回路插件輸出的TWJ和 HWJ信號(hào)，送給保護(hù)裝置。 409和410端子是跳閘壓力低和合閘壓力低輸入，分別取自于操作回路插件輸出的TYJ和HYJ信號(hào)，送給保護(hù)裝置。 411和412端子是取自斷路器輔助觸點(diǎn)的分位和合位監(jiān)視輸入，送給測(cè)控裝置作事件記錄。 413414 端子分別是取自第1把隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的分位和合位監(jiān)視輸入，送給其保護(hù)和測(cè)控裝置。 416417 端子分別是取自第2把隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的分位和合位監(jiān)視輸入，送給其保護(hù)和測(cè)控裝置。 418419 端

13、子分別是取自第3 把隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的分位和合位監(jiān)視輸入，送給其保護(hù)和測(cè)控裝置。 420421 端子分別是取自第4 把隔離刀閘輔助觸點(diǎn)的分位和合位監(jiān)視輸入，送給其保護(hù)和測(cè)控裝置。在三塊插件中，其中后兩塊插件一個(gè)提供了28路的冗余開入可用于采集斷路器機(jī)構(gòu)或主變本體的其他狀態(tài)信號(hào)。3）智能開出插件智能開出插件，提供33路無源空接點(diǎn)開出。它們通過內(nèi)部CAN總線接收DSP插件送來的動(dòng)作命令，然后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的出口繼電器動(dòng)作，并且出口繼電器的正電源經(jīng)DSP啟動(dòng)閉鎖。輸出信號(hào)重合閘的保護(hù)跳閘端子：TJQ、TJQ；閉鎖重合閘的保護(hù)跳閘端子為：TJR、TJR；保護(hù)重合閘的端子為：重合閘、重合閘。上述每種類型的斷路

14、器跳、合閘出口均給出了完全相同的兩付接點(diǎn)，它們?cè)谘b置內(nèi)部是由同一個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，其中一付接點(diǎn)接至操作回路插件以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的跳、合閘回路，另一付接點(diǎn)可引至本裝置的開入端，用作返校接點(diǎn)，即把它當(dāng)作開入量采集，并通過GOOSE上送給測(cè)控裝置和后臺(tái)，以便運(yùn)行人員檢查智能操作箱的出口是否正確動(dòng)作。 余下的端子均為遙控輸出接點(diǎn)，包括斷路器、4把隔離刀閘、4把接地刀閘的遙分、遙合和閉鎖出口接點(diǎn)，該插件中還提供4路冗余出口。3） 電源插件電源插件采用直流220V電壓，該插件可以提高電源的穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的抗干擾性能。電源插件的端子布置如圖端子001-003為裝置輸出的閉鎖和報(bào)警空接點(diǎn)，001 端子為公共端，閉鎖為

15、常閉接點(diǎn)，報(bào)警為常開接點(diǎn)。端子004-006為另外一組閉鎖和報(bào)警空接點(diǎn)。端子007、008為24V 電源輸出端子。端子010、011為電源輸入端子，其中010 為DC+，011 為DC-。輸入電源的額定電壓為220V 和110V 自適應(yīng)，其它電壓等級(jí)需要特別訂貨，投運(yùn)時(shí)請(qǐng)檢查所提供電源插件的額定輸入電壓是否與控制電源電壓相同。電源插件提供012 端子和接地柱用于裝置接地。良好接地是裝置抗電磁干擾最重要的措施，因此裝置投入使用前一定要確保裝置良好接地。4） 操作回路插件操作回路插件，具有跳合閘電流自保持功能，跳合位監(jiān)視功能，跳合閘壓力閉鎖功能，以及防跳功能。裝置開入部分直接由操作回路引入合后位置

16、KK、跳合閘位置、合閘壓力HYJ和跳閘壓力TYJ。圖中KKJ為磁保持繼電器，合閘時(shí)該繼電器動(dòng)作并磁保持，僅手跳該繼電器才復(fù)歸，保護(hù)動(dòng)作或開關(guān)偷跳該繼電器不復(fù)歸，因此其輸出接點(diǎn)為合后KK位置接點(diǎn)。用本裝置的操作回路，就不需要從KK把手取合后KK位置。也適應(yīng)了無控制屏的無人值守變電站的要求。 斷路器操作回路中跳合閘直流電流保持回路，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)斷路器跳合閘電流大小選擇相應(yīng)的并聯(lián)電阻（R1，R2，跳合電流小于等于4A時(shí)可不并）。操作回路插件原理及輸出接點(diǎn)如圖所示：3.2.4 顯示說明 LED 板為一塊相對(duì)獨(dú)立的板卡，由LED 指示燈和ARM 處理器組成，它通過內(nèi)部總線接收DSP插件的數(shù)據(jù)完成LED指示

17、燈的顯示控制，同時(shí)提供一個(gè)RS-232 調(diào)試口，便于調(diào)試人員通過PC 機(jī)下載程序和查看裝置運(yùn)行狀態(tài)?！斑\(yùn)行”燈為綠色，裝置正常運(yùn)行時(shí)點(diǎn)亮。 “報(bào)警”燈為黃色，當(dāng)發(fā)生裝置自檢異常時(shí)點(diǎn)亮。 “A 網(wǎng)異?！?、“B 網(wǎng)異?！睙魹辄S色，這兩個(gè)燈有兩種狀態(tài)顯示： 1）常亮GOOSE 網(wǎng)斷鏈或發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴 （1)當(dāng) GOOSE A 網(wǎng)的任一鏈接斷鏈或發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴時(shí) “A 網(wǎng)異?！?燈常亮。（2)當(dāng) GOOSE B 網(wǎng)的任一鏈接斷鏈或發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴時(shí)“B 網(wǎng)異常”燈常亮。由于 GOOSE 斷鏈需要一定的時(shí)間進(jìn)行確認(rèn)，所以在裝置剛上電后要過幾秒鐘才會(huì)有顯示。 2）一起閃爍檢修狀態(tài) （1)在 GOOSE 配置正確，

18、并且 A 網(wǎng)和 B 網(wǎng)鏈路均正常的情況下，如果投裝置的“檢修”壓板，則“A 網(wǎng)異?！焙?“B 網(wǎng)異?！睙魰?huì)一起閃爍。此后如果 A 網(wǎng)或 B 網(wǎng)鏈路異常，則異常網(wǎng)絡(luò)的指示燈變?yōu)槌Ａ?，而正常網(wǎng)絡(luò)的指示燈繼續(xù)閃爍。 （2)“配置錯(cuò)誤”燈為黃色，當(dāng)通信雙方的 GOOSE配置內(nèi)容不一致時(shí)點(diǎn)亮。 “保護(hù)跳閘”、“重合閘”燈為紅色，當(dāng)裝置收到保護(hù)跳、合閘命令而動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮并保持，在“信號(hào)復(fù)歸”后熄滅。 （3)“遙控分閘”、“遙控合閘”燈為紅色，當(dāng)裝置收到測(cè)控分、合閘命令而動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮。 （4)“斷路器跳位”燈為綠色，“斷路器合位”燈為紅色，指示當(dāng)前斷路器位置。 3） “隔刀1合位”、“隔刀2合位”、“隔刀3合位”、“隔刀4合位”、“地刀 1 合位”、“地刀 2 合位”、“地刀 3 合位” 燈為紅色，指示當(dāng)前 4 把隔刀、3 把地刀的位置。3.3 微機(jī)保護(hù)、測(cè)控