一种基于PLC的PT二次电压并列回路故障检测装置研制.docx

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一种基于PLC的PT二次电压并列回路故障检测装置研制

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摘要：为了减少电压互感器（PT）二次电压并列回路故障造成电力事故，特研制出一种基于三菱PLC（可编程控制器）的具备检测PT二次电压并列回路故障功能的装置。本文详细介绍了该装置的工作原理、总体构成、I/O分布、梯形图的设计。该装置通过采集PT并列装置切换把手、PT二次电压空气开关位置和PT二次空气开关下端口电压，经过程序处理，实现检测PT二次电压并列回路故障，防止PT反充电、PT二次电压空开跳闸、烧毁PT并列装置插件、造成保护装置误动、计量不准确等功能。该装置极大的减少电力系统的事故，提高供电可靠性。

关键词：PT并列；故障检测；反充电；可靠性

0引言

近年来，因PT二次电压并列回路故障造成电压互感器反充电引发的电力事故时有发生。2017年2月，某变电站在进行220kV倒母线操作过程中，因为某条线路二次电压切换装置故障，造成两组母线二次电压并列回路接通，在操作断开母联断路器时，因为运行母线电压互感器通过二次电压并列回路向停电母线电压互感器反充电，造成运行母线电压互感器二次电压空气开关跳闸，使得运行母线上所有元件二次失压，进而引起相关线路自动备自投装置误动作，误合线路因为保护电压为零，再次手合加速动作跳闸，最终造成与之相连的一个变电站全站失压。

根据云南电网有限责任公司的母线停送电操作规定，对于220kV及以上母线停电操作，应按照先断开待停电母线侧电压互感器二次空气开关、断开待停电母线侧电压互感器隔离开关、断开母联断路器、拉开待停电母线侧隔离开关、拉开运行母线侧隔离开关的顺序进行操作；断开母联断路器后应检查各母线电压互感器二次电压，此规定能够避免停电时电压互感器反充电事故。但是对母线充电的操作，一般情况下应带电压互感器直接进行充电，若PT二次电压并列回路存在故障，仍然存在电压互感器反充电的风险。

本装置通过采集PT二次电压并列把手位置接点、PT二次电压空气开关位置接点和PT二次电压空开下端头电压来判断PT二次电压并列回路是否存在故障。该装置的研制具有以下意义：

（1）倒闸操作时及时发现PT二次电压并列回路的故障；

（2）避免母线停电时断开母联断路器后，操作人现场检查各母线电压互感器二次电压，减少了操作的时间和提高了操作质量；

（3）防止母线由冷备用转运行的过程中带PT对母线进行充电时，由于PT二次电压异常并列造成反充电事故；

（4）防止PT异常并列，造成PT二次电压并列回路始终接通，两段母线PT二次电压回路的环流造成装置主板烧坏及PT二次电压空气开关跳闸问题，引起PT二次回路失压，造成保护误动作；

（5）防止PT二次电压回路异常并列运行，如母线相间短路，将造成PT反充电，使运行母线PT二次电压空气开关跳闸，造成低周或低压保护动作；

（6）倒闸操作及时发现PT二次电压并列插件损坏，及时跟换，防止需要并列时不能正常并列。

1设计原理

在将电气倒闸操作任务为“将XX母线由运行转为冷备用”的操作任务过程中，在断开母联断路器之前断PT二次电压空气开关时，只要满足以下三个条件：（1）PT二次电压空气开关分位；（2）PT二次电压空气开关下端口有电压；（3）PT并列把手在分列位置，则可判断PT二次电压并列回路故障。

针对双母接线，如图1（a）所示逻辑图。满足：（1）PT二次电压空气开关分位；（2）PT二次电压空气开关下端口有电压；（3）Ⅰ、Ⅱ母PT并列把手在分列位置，则Ⅰ、Ⅱ母PT并列回路故障。

为了能适应多段母线之间的并列情况，此装置根据双母双分段接线形式，增加了如图1（b）、（c）、（d）、（e）所示的逻辑图。最多适用于4条母线PT二次电压之间的相互并列回路检测。

2PLC地址分布表

整个装置和PLC所对应的地址分配如表一所示。

图一并列回路故障检测装置逻辑图

3主电路图

本装置采用三菱FX_2n-32MR-D作为核心存储运算和逻辑判断单元。输入电源采用PLC内部24V电源。输出电源采用交流220V，采用两个熔断器作为过流保护。PT下端口的电压采用JWY-31AB过电压继电器采集，由于静电感应的影响，定值根据现场规程整定，同时作为一个隔离继电器防止PT高压串入PLC装置。关于PT的分合位置信号采用带有辅助接点的电压二次空气开关。通过五个发光二极管提示其并列情况。

双母线接线和双母双分段接线（即多母线接线方式）通过一个切换开关进线切换。具体主电路图如图二所示。

表一：PLC地址分布表

图二并列回路故障检测装置主电路图

4梯形图

根据装置实现的功能（逻辑图）和PLC地址分布表，选取PLC的X1到X16地址作为输入采集地址，其中X15和X16作为双母线接线和双母双分段接线（即多母线接线方式）的选择输入地址。同时作为原理逻辑图的闭锁条件（即装置工作的接线方式）。输出选取Y1