一种继电保护直流操作回路及其全工况监视和故障预警方法与流程

本发明属于继电保护技术领域，特别涉及一种继电保护直流操作回路及其全工况监视和故障预警方法。

背景技术：

电力系统发生灾难性连锁故障，与继电保护隐性故障导致的不正确动作有着密切关系。随着保护原理研发和配置的不断完善，由软件设置和定值错误引起的保护错误动作的情况逐渐减少，而继电保护硬件缺陷称为导致继电保护隐性故障发生的主要原因之一。微机保护依靠自检能够发现保护自身存在的大多数硬件缺陷，但保护装置外部的直流操作回路不具备自检功能，由直流操作回路缺陷引起的保护不正确动作仍占相当高的比例。常规的红绿灯回路直接监视或位置继电器常闭触点串接信号回路间接监视的方法，在断路器合闸后无法监视合闸回路，跳闸后无法监视跳闸回路，即两种方法均不是全工况监视。另外，当断路器拒动或断路器辅助触点分接不良时，的跳、合闸线圈或继电器等元件会因长时间流过动作电流而烧毁，操作回路缺少相应预警保护措施，直到回路元件烧毁后才能感知回路断线情况。因此，需对继电保护直流操作回路进行全工况在线监视设计，并使得操作回路具有故障预警功能，以保障电力系统的安全稳定运行。

请参阅图1所示，当断路器跳闸时，其常闭触点qf1闭合，此时跳位继电器twj、常闭触点qf1、合闸线圈hq构成闭合回路，利用跳位继电器twj的辅助触点能够实现断路器跳闸状态判断，同时能够判断与跳位继电器twj串联的电缆、断路器常闭触点qf1和合闸线圈hq等合闸回路部分元件是否损坏。

请参阅图2所示，当断路器合闸时，其常开触点qf2闭合，此时合位继电器hwj、常开触点qf2、跳闸线圈tq构成闭合回路，利用合位继电器hwj的辅助触点能够实现断路器跳闸状态判断，同时能够判断与合位继电器hwj串联的电缆、断路器常闭触点qf2和跳闸线圈tq等跳闸回路部分元件是否损坏。

现有技术的缺点：

1、断路器跳闸后，无法监视直流操作回路中跳闸回路的电缆是否断线、跳闸线圈是否损坏。

2、断路器合闸后，无法监视直流操作回路中合闸回路的电缆是否断线、合闸线圈是否损坏。

3、如果断路器辅助触点qf1或qf2拒动，在自保持继电器tbj和hbj的自保持作用下，直流操作回路将长时间导通，回路中的跳闸或合闸线圈、自保持继电器等元件可能因长时间流过动作电流而烧毁。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种继电保护直流操作回路及其全工况监视和故障预警方法，以解决上述技术问题。本发明实现继电保护直流操作回路全工况监视，即跳闸或合闸后均能够同时监视跳闸回路和合闸回路是否存在断线等情况，从而向运行维护人员及时发出告警信号并确定故障回路，便于运行维护人员掌握直流操作回路运行状态，并对保护动作行为进行正确分析。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种继电保护直流操作回路，包括合闸回路和跳闸回路；

合闸回路包括合闸保持继电器常开触点hbj、自动合闸触点zhj、第手动合闸触点shj、合闸保持继电器hbj、断路器常闭辅助触点qf1、合闸线圈hq和跳位继电器twj；合闸保持继电器常开触点hbj、自动合闸触点zhj、手动合闸触点shj并联后，一端连接直流母线+km，另一端串联合闸保持继电器hbj一端；跳位继电器twj所在支路串联跳位自保持继电器tbj常开触点，同时在该支路两端并联一条由合闸后合位继电器hhwj和合位自保持继电器hbj常开触点串联组成的支路；

跳闸回路包括跳位自保持继电器tbj常开触点、自动合闸触点ztj、手动合闸触点stj、跳位自保持继电器tbj、断路器常开辅助触点qf3、跳闸线圈tq和跳合位继电器hwj；跳位自保持继电器tbj常开触点、自动合闸触点ztj、手动合闸触点stj并联后，一端连接直流母线+km，另一端串联跳位自保持继电器tbj一端；合位继电器hwj所在支路串联合位自保持继电器hbj常开触点，同时在该支路两端并联一条由跳闸后跳位继电器ttwj和跳位自保持继电器tbj常开触点串联组成的支路。

进一步的，合位自保持继电器hbj两端并联合位时间继电器htj，并与跳位自保持继电器tbj常闭触点和合位时间继电器htj的延时断开辅助触点串联。

进一步的，合位时间继电器htj的延时断开辅助触点、断路器常闭辅助触点qf1和合闸线圈hq串联，合闸线圈hq连接直流母线-km。

进一步的，断路器常闭辅助触点qf1上并联常开辅助触点qf2。

进一步的，合位继电器hwj所在支路串联合位自保持继电器hbj常开触点，同时在该支路两端并联一条由跳闸后跳位继电器ttwj和跳位自保持继电器tbj常开触点串联组成的支路。

进一步的，跳位自保持继电器tbj两端并联跳位时间继电器ttj，并与跳位时间继电器ttj的延时断开辅助触点串联。

进一步的，断路器常开辅助触点qf3上并联常闭辅助触点qf4；跳位时间继电器ttj、断路器常开辅助触点qf3和跳闸线圈tq依次串联并连接直流母线-km。

一种继电保护直流操作回路的全工况监视和故障预警方法，包括：

当断路器接受跳闸指令而处于跳闸状态时，断路器常闭触点qf1和qf4闭合，跳位自保持继电器tbj常开触点闭合，正常情况下，直流母线±km经跳位继电器twj、已闭合的跳位自保持继电器tbj常开触点、电缆、断路器常闭触点qf1和合闸线圈hq构成闭合回路并导通；若电缆破损断开、断路器常闭触点qf1拒动、合闸线圈hq毁坏中任何一种或几种情况发生，跳位继电器twj无法动作，表明合闸回路存在断开故障；

另外，在跳闸回路中，正常情况下，直流母线±km经跳闸后跳位继电器ttwj、已闭合跳位自保持继电器tbj常开触点、电缆、断路器常闭触点qf4和跳闸线圈tq构成闭合回路并导通；若电缆破损断开、断路器常闭触点qf4拒动、跳闸线圈tq毁坏中任何一种情况发生，跳闸后跳位继电器ttwj无法动作，表明跳闸回路存在断开故障；

通过跳位继电器twj和跳位继电器ttwj的动作，实现断路器跳闸后合闸回路和跳闸回路的运行状态的监视。

一种继电保护直流操作回路的全工况监视和故障预警方法，包括：

当断路器接受合闸指令而处于合闸状态时，断路器常开触点qf2和qf3闭合，合位自保持继电器hbj常开触点闭合，正常情况下，直流母线±km经合位继电器hwj、已闭合合位自保持继电器hbj常开触点、电缆、断路器常开触点qf3和跳闸线圈tq构成闭合回路并导通；若电缆破损断开、断路器常开触点qf3拒动、跳闸线圈tq毁坏中任何一种或几种情况发生，则合位继电器hwj无法动作，表明跳闸回路存在断开故障；

另外，在合闸回路中，正常情况下，直流母线±km经合闸后合位继电器hhwj、已闭合合位自保持继电器hbj常开触点、电缆、断路器常开触点qf2和合闸线圈hq构成闭合回路并导通；若电缆破损断开、断路器常开触点qf2拒动、合闸线圈hq毁坏中任何一种或几种情况发生，则合闸后合位继电器hhwj无法动作，表明合闸回路存在断开故障；

通过合位继电器hwj和合位继电器hhwj的动作，实现断路器合闸后合闸回路和跳闸回路的运行状态的监视。

一种继电保护直流操作回路的全工况监视和故障预警方法，包括：

在断路器接受跳闸指令后，直流母线±km经跳位自保持继电器tbj或跳位时间继电器ttj、跳位时间继电器延时断开触点、电缆、已闭合断路器常开触点qf3和跳闸线圈tq构成闭合回路并导通，跳位时间继电器ttj得电后开始计时；若断路器常开触点qf3拒动，则经过整定时间后，由跳位时间继电器ttj延时断开辅助触点切断跳闸回路并发出告警信号；

在断路器接受合闸指令后，直流母线±km经合位自保持继电器hbj或合位时间继电器htj、合位时间继电器延时断开触点、电缆、断路器常闭触点qf1和合闸线圈hq构成闭合回路并导通，合位时间继电器htj得电后开始计时；若断路器常闭触点qf1拒动，则经过整定时间后，由合位时间继电器htj延时断开辅助触点切断合闸回路并发出告警信号。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明在原有继电保护直流操作回路基础上，添加和原有合位和跳位继电器相同型号的继电器，并充分合理利用继电器辅助触点，实现了继电保护直流操作回路全工况运行状态监视，元件选型简单，能够监视跳闸或合闸状态下跳闸回路和合闸回路是否存在接触不良、断线等问题。同时，利用时间继电器实时监视跳闸回路和合闸回路的工作状况，起到直流操作回路保护和预警作用，避免回路元件长时间流过动作电流而烧毁。上述改进，都能够有效避免因为继电保护直流操作回路硬件故障而造成的保护拒动或误动，保证了电力系统的安全可靠运行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有合闸回路的结构示意图；

图2为现有跳闸回路的结构示意图；

图3为本发明合闸回路的结构示意图；

图4为本发明跳闸回路的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

本发明提供一种继电保护直流操作回路，以防止因直流操作回路引起保护拒动或者误动。

本发明提供一种继电保护直流操作回路包括合闸回路和跳闸回路。

请参阅图3所示，合闸回路包括合闸保持继电器常开触点hbj、自动合闸触点zhj、第手动合闸触点shj、合闸保持继电器hbj、断路器常闭辅助触点qf1、合闸线圈hq和跳位继电器twj。合闸保持继电器常开触点hbj、自动合闸触点zhj、手动合闸触点shj并联后，一端连接直流母线+km，另一端串联合闸保持继电器hbj一端。

本发明对现有合闸回路的改进在于：

首先，对于现有的跳位继电器twj所在支路进行改进，即在跳位继电器twj所在支路串联跳位自保持继电器tbj常开触点，同时在该支路两端并联一条由合闸后合位继电器hhwj和合位自保持继电器hbj常开触点串联组成的支路。跳位自保持继电器tbj常开触点上并联跳位继电器twj常开触点。

其次，对合位自保持继电器hbj所在支路进行改进，即在合位自保持继电器hbj两端并联合位时间继电器htj，并与跳位自保持继电器tbj常闭触点和合位时间继电器htj的延时断开辅助触点串联。合位时间继电器htj的延时断开辅助触点、断路器常闭辅助触点qf1和合闸线圈hq串联，合闸线圈hq连接直流母线-km。

最后，在机构箱中对断路器常闭辅助触点qf1进行改进，即改为断路器常闭辅助触点qf1和常开辅助触点qf2并联。

请参阅图4所示，跳闸回路包括跳位自保持继电器tbj常开触点、自动合闸触点ztj、手动合闸触点stj、跳位自保持继电器tbj、断路器常开辅助触点qf3、跳闸线圈tq和跳合位继电器hwj。跳位自保持继电器tbj常开触点、自动合闸触点ztj、手动合闸触点stj并联后，一端连接直流母线+km，另一端串联跳位自保持继电器tbj一端。

本发明对于现有跳闸回路的改进在于：

首先，对于现有的合位继电器hwj所在支路进行改进，即在合位继电器hwj所在支路串联合位自保持继电器hbj常开触点，同时在该支路两端并联一条由跳闸后跳位继电器ttwj和跳位自保持继电器tbj常开触点串联组成的支路。跳位自保持继电器tbj常开触点两端并联跳闸后跳位继电器ttwj常开触点；合位自保持继电器hbj常开触点两端并联合位继电器hwj常开触点。

其次，对跳位自保持继电器tbj所在支路进行改进，即在跳位自保持继电器tbj两端并联跳位时间继电器ttj，并与跳位时间继电器ttj的延时断开辅助触点串联。

最后，在机构箱中对断路器常开辅助触点qf3进行改进，即改为断路器常开辅助触点qf3和常闭辅助触点qf4并联。跳位时间继电器ttj、断路器常开辅助触点qf3和跳闸线圈tq依次串联并连接直流母线-km。

改进后的直流操作回路全工况监视和故障预警方法如下：

当断路器接受跳闸指令而处于跳闸状态时，断路器常闭触点qf1和qf4闭合，跳位自保持继电器tbj常开触点闭合，正常情况下，直流母线±km经跳位继电器twj、跳位自保持继电器tbj常开触点(已闭合)、电缆、断路器常闭触点qf1和合闸线圈hq构成闭合回路并导通。若电缆破损断开、断路器常闭触点qf1拒动、合闸线圈hq毁坏等任何一种或几种情况发生，则跳位继电器twj无法动作，表明合闸回路存在断开故障。另外，在跳闸回路中，正常情况下，直流母线±km经跳闸后跳位继电器ttwj、跳位自保持继电器tbj常开触点(已闭合)、电缆、断路器常闭触点qf4和跳闸线圈tq构成闭合回路并导通。同样的，若电缆破损断开、断路器常闭触点qf4拒动、跳闸线圈tq毁坏等任何一种情况发生，则跳闸后跳位继电器ttwj无法动作，表明跳闸回路存在断开故障。因此，根据改进后的直流操作回路设计方案，断路器跳闸后合闸回路和跳闸回路的运行状态均得到有效监视。

当断路器接受合闸指令而处于合闸状态时，断路器常开触点qf2和qf3闭合，合位自保持继电器hbj常开触点闭合，正常情况下，直流母线±km经合位继电器hwj、合位自保持继电器hbj常开触点(已闭合)、电缆、断路器常开触点qf3和跳闸线圈tq构成闭合回路并导通。若电缆破损断开、断路器常开触点qf3拒动、跳闸线圈tq毁坏等任何一种或几种情况发生，则合位继电器hwj无法动作，表明跳闸回路存在断开故障。另外，在合闸回路中，正常情况下，直流母线±km经合闸后合位继电器hhwj、合位自保持继电器hbj常开触点(已闭合)、电缆、断路器常开触点qf2和合闸线圈hq构成闭合回路并导通。同样的，若电缆破损断开、断路器常开触点qf2拒动、合闸线圈hq毁坏等任何一种或几种情况发生，则合闸后合位继电器hhwj无法动作，表明合闸回路存在断开故障。因此，根据改进后的直流操作回路设计方案，断路器合闸后合闸回路和跳闸回路的运行状态均得到有效监视。

综上，改进后的直流操作回路够实现直流操作回路的全工况运行状态监视。

在断路器接受跳闸指令后，直流母线±km经跳位自保持继电器tbj或跳位时间继电器ttj、跳位时间继电器延时断开触点、电缆、断路器常开触点qf3(已闭合)和跳闸线圈tq构成闭合回路并导通，跳位时间继电器ttj得电后开始计时。若断路器常开触点qf3拒动，则经过整定时间后，由跳位时间继电器ttj延时断开辅助触点切断跳闸回路并发出告警信号。同理，在断路器接受合闸指令后，直流母线±km经合位自保持继电器hbj或合位时间继电器htj、合位时间继电器延时断开触点、电缆、断路器常闭触点qf1和合闸线圈hq构成闭合回路并导通，合位时间继电器htj得电后开始计时。若断路器常闭触点qf1拒动，则经过整定时间后，由合位时间继电器htj延时断开辅助触点切断合闸回路并发出告警信号。因此，改进方案能够避免回路元件长时间流过动作电流而烧毁。

为保证断路器完成跳闸或合闸操作后再切断动作电流，时间继电器整定时间应略大于断路器固有的跳闸或合闸时间与辅助接点电弧燃烧时间之和，这段时间通常不超过200ms，且考虑到断路器操作回路元件最长只能承受2s的动作电流，可将时间继电器的断开延时设置为400ms。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。