继电保护二次回路压板的电压测量方法研究

继电保护二次回路压板的电压测量方法研究

蔡静飞1，戚汇鑫2，梁浩泉3

（1. 2. 3. 广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门529300）

摘要： 变电站继电保护装置的二次回路压板作为投入或退出保护装置及二次回路的关键元件，近年来不断出现误操作压板造成断路器跳闸的电力安全事故。二次回路的压板正确投退与否直接关系到保护跳闸动作，本文首先详细介绍压板的四种类型与其对应的电压数值的测量方法，随后根据现场实际提出依据无异极性电压与正负零相关的基于电压数值的二次回路压板电压改良测量新方法，并实物建模验证了该方法的正确性，为后续运行人员技术水平提高以及压板电压测量原理与方法提供了借鉴思路。

关键词:变电站；继电保护；二次回路；压板测量

0 引言

当前随着用电需求和电网日益发展，变电站内设备数量不断增加，对电力系统的安全运行以及继电保护和安全自动装置的应用提出了新的要求。继电保护装置在一次设备发生故障时，会依据故障类型和保护功能进行判别后，迅速动作并跳开对应的故障设备，从而将设备与系统进行隔离，减少了故障对电网运行稳定性的影响。保护连接片一般工程上称为压板，作为变电站继电保护装置二次回路与外部设备接线连接的桥梁与通道。变电站运维人员会依据保护屏和测控屏不同压板的投退状态来判断保护装置的跳闸回路能否可以导通对应断路器的跳闸线圈，从而确保电网安全稳定运行。目前新投运的智能站已部份实现远程自动化投退压板，但在运行的大部分变电站仍需运维人员在现场进行投退、维护和测试的操作。在过往事故案例中，因技术和管理水平有限，存在保护装置的出口跳闸接点粘连或者动作继电器未返回而运维人员无法辨识不同压板、未经测量或错误测量电位造成断路器跳闸的错投、漏投等问题。为提高压板投退正确性，减少重大电力安全事故，提升电网运行的经济型与稳定性，需迫切对二次回路压板的电压测量方法进行总结和研究。

1 二次回路压板的电压测量

1.1二次回路压板的分类

继电保护二次回路的压板按是否直观可视为硬压板和软压板二种，硬压板是安装在变电站功能室的保护屏柜下方，不同连接片之间保持足够的距离，扭紧固定的螺栓后能够可靠接通回路，穿过保护屏的压板导电杆应装有有绝缘套，并与屏孔距离合适，跳闸连接片的朝向设置为顺时针方向，上端开口处连接至断路器的跳闸回路。硬压板的闭合和断开分别表示对应保护装置的投入与退出。硬压板按外观设计主要分为分立式和线簧式二种，如图1所示：

图1-1-1 分立式压板图1-1-2 线簧式压板

图1-1硬压板示意图

硬压板按使用功能分为功能压板、出口压板和备用压板三种类型。软压板在保护屏柜没有实体连接片，而是对应于相应设备的微机保护装置中软件系统的各个保护与控制功能，通过在操作系统上修改控制字可以对保护实现投入与退出。功能压板常为黄色，分为强电功能压板与弱电功能压板，它依据不同的保护类型进行布置，主要有过流保护、距离保护、零序过流保护、纵联差动保护等功能，投退对应的功能压板可以实现保护装置的相应功能的投入与退出。强电功能压板如下图2所示，一般安装在主变保护屏与线路保护屏，由220V或110V的强电直流系统电源进行供电，主要应用于较长距离的二端回路的连接开入，误投退会造成继电保护装置误动作，如线路保护启动母差失灵开入、母差刀闸位置开入等类型。弱电功能压板如图3所示，由保护装置的电源模块整流后的直流24V电源进行供电，主要应用于保护屏内部的连接线之间的功能开入。

图1-2 强电功能压板回路

图1-3 弱电功能压板回路

出口压板通常采用红色，分为直接出口压板和间接出口压板二种。直接出口压板如下图4所示，为直接串接于跳合闸回路的压板，应用于线路保护动作跳本开关，主变保护动作跳本主变三侧开关等压板，间接出口压板入图5所示，会先连接于中间继电器，再经其接点连接于跳合闸回路的压板，应用于母差保护动作跳母线上开关，非电量保护动作跳本主变三侧开关等压板。

图1-4直接出口压板回路

图1-5间接出口压板回路

备用压板采用浅驼色，是指考虑到长期电力建设安装规划，安装在保护屏柜下方的并没有接线的压板。

1.2二次回路压板测量方法

在投入压板前，运维人员需测量出口、联跳连接片各端对地无异极性电压，以及对地电位正常。无异极性电压可以直接用万用表进行测量，而对地电位正常与否需要依据电压数值的实际大小进行分析判断，故需按照硬压板的类型分别进行讨论。

1.2.1直接出口压板测量

直接出口压板测量需依据开关位置开断状态，保护接点是否动作等因素分别进行分析。如下图6指示标所示，当开关在合闸位置时，保护接点没有动作时，辅助接点DL闭合，由于跳闸线圈TQ的电阻远远小于合位继电器HWJ的电阻，所以测量跳闸出口压板上端1电压近似于测量负端电压。此时通过万用表所测的压板上端1电压为负值，压板下端电压2为0V，此时可以投入此出口压板。

图1-6 开关合闸，保护接点未动作

如下图7指示标所示，当开关在合闸位置时，保护接点TJ动作后，通过万用表所测量的跳闸出口压板上端1电压为负值，压板下端2电压为正值，此时由于保护已经动作，而记录得到出口压板两端对地有异极性电压，不能投入此跳闸出口压板。

图1-7 开关合闸，保护接点动作

如下图8指示标所示，当开关在分闸位置，保护接点未动作时，开关辅助接点DL断开，通过万用表测量压板上端电压1为正值，测量下端电压2为0V，此时二端无异极性电压，符合规程可以投入此出口压板。

图1-8 开关分闸，保护接点未动作

如下图9所示，开关在分闸位置，保护接点动作后，此时开关辅助接点DL断开，但保护接点TJ已经接通，故通过万用表测量压板上端电压1为正值，下端电压2也为正值，此时出口压板的两端对地虽没有异极性电压，但由下图可知此时不能投入压板，故无异极性电压这一判据需要更详细的电压数值来进行判断，于下一部分进行介绍。

图1-9 开关分闸，保护接点动作

1.2.2间接出口压板测量

如下图10所示，保护接点TJ没有动作时，通过万用表测量得到压板上端电压为1负值，测量2下端电压为0V，此时出现出口压板两端对地有异极性电压，故不能投入此跳闸出口压板。保护接点TJ动作后，测量压板上端电压1为负值，测量下端电压2为正值，此时出现出口压板两端对地有异极性电压，故也不能投入此跳闸出口压板。

图1-10 间接出口压板测量

1.2.3功能压板测量

如上图2所示，强电功能压板采用220V或110V直流系统电源进行供电，不受开关状态影响，接点TJ未闭合时下端1的对地电压1为0V，当接点TJ闭合后压板下端1的对地电压1为正值。强电功能压板上端2是通过光耦二极管后并接于直流系统电源负端，因此无法通过万用表测量上端1对地电压值。如上图3所示，由于弱电功能压板时是由继电保护装置整流后的24V电源进行供电，没有共地点，故无法测量。

2 基于保护回路的压板测量方法

在压板测量中缺少普适性原则，无法规范相关压板测量流程，根据直接出口压板，间接出口压板，强电功能压板和弱电功能压板四种不同压板的测量电压数值与实际情况进行分析，本文总结出在压板投退前进行判断的原则，以避免误操作的发生。

2.1.1直接跳闸出口压板

由图6，7，8，9的四种情况分析可知，下端电压进行测量防止保护已经投入，测量上端电压可以检查跳闸线圈是否正常，同时避免跳闸回路断线不通，最终得到结论如下：在开关合位时，下端电压为非正值，以及上端电压为负值时可以投入压板，而在开关处于分位时，下端电压为非正值，以及上端电压为正值时可以投入压板。具体总结如下表2-1所示：

表2-1 直接跳闸出口压板测量

2.1.2间接跳闸出口压板

由1.2.3节分析可知间接跳闸出口压板压板的测量不受到开关位置的影响，最终将结果总结如下表2-2所示：

表2-2 间接跳闸出口压板测量

2.1.3功能压板

由于强电功能压板上端2经过耦二极管再接于电源负端无法进行测量，故按0V进行处理，不进行压板的测量；而弱电功能压板不共地无法进行测量，故不进行原则的讨论。

2.1.4小结

由上表2-1，2-2，最终汇总得到表2-3如下：

表2-3 硬压板压板测量

由表2-3得到解决规程不清晰的新出口压板测量方法，总结为四点：压板两端存在异极性电压不能投入压板，下端测量有正电压时不能投入压板；上端测量没有电压时不能投入压板。；下端测量无电压，上端测量有电压时能投入压板。而对于功能回路的压板，则是弱电功能压板二端电压为0V无需进行测量，强电功能压板下端为正电压，上端无电压时不能投入对应的压板。

3 建模与分析

因变电站实际现场压板进行试验存在一定风险，并考虑对所总结的结论进行测试与教学，于PSCAD搭建仿真模型，并构造实物如下图11，12，13，14所示，现取不同情况分别进行案例分析以验证结论正确性。

图3-12 实物构造

图3-12 面板布局

图3-13 侧面面板布局

图3-14 电路布局

对培训面板上1LP1、1LP2、1LP3三个压板分别进行测试，改变相应的开关位置与保护接点状态，记录所测得的结果，最终汇总如下表3-4：

表3-4多种工况下的电压测量情况

由上表可知测试结果符合节2.1.4的原则，可以有效指导运维人员是否投入压板。

4 总结

变电站继电保护装置根据故障情况，由不同功能的保护退出故障设备减少其对电网运行设备的影响，压板的正确投退保护与否直接影响到电力系统的安全稳定积极运行，对当前存在的操作人员误投退压板造成电力安全事故的问题，本文提出一种二次回路压板测量新方法，能够根据电压的正负以及无电压三种情况对压板是否可投给出准确的判断，并制作出实物教学模型，能够对变电运维人员进行培训，有效减少了当前人工操作压板投退的风险，做到了人机工效的闭环，为压板的测量提供了一定借鉴思路。

参考文献

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