关于110kV线路保护RCS-941内置控制回路的操作分析及技术改善 李展能

关于110kV线路保护RCS-941内置控制回路的操作分析及技
术改善李展能
摘要：随着社会经济的不断发展，人们生活水平的不断提高，对供电的安全性、稳定性要求也越来越高。

继电保护中二次回路是对一次回路起着控制、保护、测量、调节等作用，其接线复杂，环节多，涉及面广，综合各种因素，存在的缺陷
隐蔽性强，有些隐患只有在遇到设备故障或大的系统故障冲击时才被发现，危害
极大，往往影响继电保护装置的正确动作，造成设备损坏或电网瓦解等重大事故。

因此二次回路对电力系统的安全稳定运行发挥着重要的作用。

二次回路是继电保护技术重要环节，是现代电网中一项重要工作，同时关系
到电力设施的安全运行，是电力企业及继电保护工作人员必须加以重视的部分，
因此我国电力系统工作人员应当对于可能出现的隐患有着清晰的了解，从而能够
在此基础上通过实践工作的进行来促进我国电力系统整体水平的有效提升。

基于
此本文分析110kV开关操作箱二次回路的操作技巧。

关键词：110kV；线路保护；RCS-941；控制回路；操作分析；技术改善
1.二次回路的含义
1.1二次回路的基本工作原理
二次回路是测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部低压回路。

由二次设备互相连接，构成
对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。

是在电气系
统中由互感器的次级绕组、测量监视仪器、继电器、自动装置等通过控制电缆联
成的电路。

用以控制、保护、调节、测量和监视一次回路中各参数和各元件的工
作状况。

用于监视测量表计、控制操作信号、继电保护和自动装置等所组成电气
连接的回路均称为二次回路或称二次接线。

1.2二次回路包括交流回路（即电流电压回路）、直流回路、控制回路、信号回路。

（详见图1）
图1
2.断路器控制回路及其分类
2.1电力系统控制对象主要包括断路器、隔离开关、接地刀闸等。

断路器是用来连接电网，控制电网设备与线路通断，送出或断开负荷电流，切除故障的重要
设备。

其控制回路尤为重要。

2．2断路器控制回路的分类
（1）按操作方式可分为：对象操作、选线操作；
（2）按控制地点可分为：集中控制、就地控制；
（3）按监视方式可分为：灯光监视、音响监视；
（4）按操作电源可分为：直流操作、交流操作。

3. 对断路器控制回路的要求
（1）能手动跳、合闸，能由继电保护与自动装置实现自动跳、合闸，跳、合闸后，能自动切断跳合闸脉冲电流。

（2）能指示断路器分、合闸位置状态，自动跳、合闸对应有明显信号。

（3）能监视电源、分闸回路、合闸回路的完整性。

（4）有防止断路器多次合闸“跳跃”闭锁装置。

（5）气动操作机构，应有气压低闭锁；弹簧机构，应有弹簧未储能闭锁；液
压机构，应有液压低闭锁。

4.110kV线路保护RCS-941内置控制回路的操作应用中存在的问题分析
在110kv线路继电保动作分析护过程中，尽管RCS-941内置控制回路的技术
能够在一定程度上可以保护电力系统供电设备运行的稳定性也可以在供电设备发
生故障时及时的对故障处进行处理，但依然存在着一些问题，比如在线路保护过
程中常见的二次回路的故障、CT、PT的接线故障故障，这些故障的发生都会影响输电线路的正常运行，所以改善110kV线路保护RCS-941内置控制回路的操作技术。

5.110kV线路保护RCS-941内置控制回路操作分析及技术改善
5.1 工作原理
TWJ1～TWJ3-跳闸位置继电器 B01/B9/B13-接线端子 R9/R10-电阻
QF1断路器的辅助接点（常闭） HC-合闸线圈
介绍元件：
1.HWJ合闸位置继电器，HWJ1-HWJ2和前面的TWJ继电器功能是一致的，主要是HWJ接点不够用，扩展接点用于保护和信号；B15-接线端子，在保护屏后面的端子排；R11/R12的
作用，限制了合位监视回路的电流，防止跳闸线圈TQ误动作。

2.虚线部分是开关机构。

QF2断路器的辅助接点，常开接点，当断路器处于跳位时，该接点保持其自然状态，即常开，反之，断路器处于合位时，接点闭合；TC 跳闸线圈，经过线圈
的电流达到跳闸电流，线圈动作励磁，带动电动机跳闸。

回路动作过程：当开关在合位时，断路器常开辅助接点QF2闭合，回路（+）-HWJ1-
HWJ2 –R11/R12-QF2-TQ-（-）接通，HWJ线圈励磁，发断路器合闸信号，HWJ1，HWJ2动作，输出接点到保护及有关信号回路，HWJ=1表明开关合位。

5.3合位监视回路
图4
HWJ1～HWJ2-合闸位置继电器 B15-接线端子 R11/R12-电阻
QF2-断路器的辅助接点（常开） TQ-跳闸线圈
介绍元件：
1.HWJ合闸位置继电器，HWJ1-HWJ2和前面的TWJ继电器功能是一致的，主要是HWJ接点不够用，扩展接点用于保护和信号；B15-接线端子，在保护屏后面的端子排；R11/R12的
作用，限制了合位监视回路的电流，防止跳闸线圈TQ误动作。

2.虚线部分是开关机构。

QF2断路器的辅助接点，常开接点，当断路器处于跳位时，该接点保持其自然状态，即常开，反之，断路器处于合位时，接点闭合；TC 跳闸线圈，经过线圈
的电流达到跳闸电流，线圈动作励磁，带动电动机跳闸。

回路动作过程：当开关在合位时，断路器常开辅助接点QF2闭合，回路（+）-HWJ1-
HWJ2 –R11/R12-QF2-TQ-（-）接通，HWJ线圈励磁，发断路器合闸信号，HWJ1，HWJ2动作，输出接点到保护及有关信号回路，HWJ=1表明开关合位。

5.4跳合位监视继电器的作用
（1）由于一个继电器提供的接点有限，而在控制回路中要使用很多个TWJ和HWJ的接点，所以使用了1TWJ-3TWJ，1HWJ-2HWJ用于扩展接点。

举例：TWJ接点在跳位灯信号回路中的运用。

图4
（2）TWJ在合闸回路中，该回路在开关合闸线圈之前串有断路器常闭辅助触点，用来监
视合闸回路的完好性。

（3）HWJ在跳闸回路中，该回路在开关跳闸线圈之前串有断路器常开辅助触点，用来监视跳闸回路的完好性。

（4）由跳闸位置继电器TWJ和合闸位置继电器HWJ组合，可实现对控制回路的监视。

正常状态下，TWJ和HWJ中仅有一组励磁，若TWJ和HWJ都不励磁，则说明控制回路电源
可能出现了故障。

举例：控制回路断线信号。

图5
举例：TWJ接点在灯光回路中的运用。

2、跳闸监视回路中，如果开关合闸线圈HC烧坏
或断路器常闭辅助触电QF1接触不良，TWJ无法励磁，同时，HC和QF1也在合闸回路中，
所以TWJ可以监视到合闸回路的完整性。

3、合闸监视回路中，如果开关跳闸线圈TQ烧坏或断路器常闭辅助触电QF2接触不良，HWJ无法励磁，同时，TQ和QF2也在合闸回路中，所
以HWJ可以监视到跳闸回路的完整性。

5.5保护跳闸及跳闸保持回路
图6
TJ-保护跳闸继电器接点 1LP1-保护跳闸出口压板 S1～S3-短接端子
TYJ1、TYJ2-跳闸压力继电器辅助接点 TBJ-跳闸保持继电器
1.元件介绍：TJ 保护跳闸继电器接点，当保护逻辑判断线路有故障，输出该接点用于跳闸；1LP1 保护跳闸出口压板，在保护屏前面，由运行人员负责投退，压板不投，即使保护动
作也不能出口；TYJ1/TYJ2 跳闸压力继电器辅助接点，SF6机构如果压力过低，将分别闭锁跳闸、合闸、重合闸，如果压力低到跳闸压力继电器动作，TYJ1/TYJ2常闭接点将打开，保护无
法跳闸。

使用TYJ1/TYJ2是防止单接点抖动导致保护拒动。

S3 短接端子，在保护内部的插件上，如短接该端子这取消了跳闸压力闭锁功能。

2.动作过程：保护跳闸过程正电-TJ-LP-TYJ1/TYJ2-TBJ-QF2-TQ-负电，使TQ励磁动作，但由
于TJ接点是瞬动接点，无法使回路保持通电。

所以增加了跳闸保持回路，当TBJ跳闸保持继
电器动作时，其常开接点TBJ闭合，保持保护跳闸过程即正电-TBJ接点-TBJ继电器-QF2-TQ-
负电，直到保护跳开断路器，QF2常开接点打开，TBJ继电器
5.6重合闸及合闸保持回路
图7
HJ-重合闸继电器接点 1LP2-重合闸出口压板 S1～S3-短接端子
TBJV-防跳闭锁继电器辅助接点 HBJ-合闸保持继电器
1.元件介绍：HJ-重合闸继电器接点，当保护逻辑判断线路有故障跳闸后重合闸，输出该
接点用于重合闸；1LP2 重合闸出口压板，同样在保护屏前面，由运行人员负责投退，压板不投，重合闸不能出口；TBJV-防跳闭锁继电器辅助接点，TBJV常闭接点打开，将断开合闸回路；S2 短接端子，在保护内部的插件上，如短接该端子这取消了防跳功能。

HBJ-合闸保持继电器，功能和TBJ是一致的。

2.动作过程：重合闸过程正电-HJ-LP-TBJV-HBJ-QF1-HC-负电，使HC励磁动作，同样由于
HJ接点是瞬动接点，无法使回路保持通电。

所以增加了合闸保持回路，当HBJ合闸保持继电
器动作时，其常开接点HBJ闭合，重合闸过程即正电-HBJ接点-TBJV-HBJ继电器-QF1-HC-负电，直到保护合上断路器，QF1常闭接点打开，HBJ继电器失磁，HBJ常开接点打开。

5.7跳合闸保持继电器的作用
（1）TBJ/HBJ继电器能提供跳合闸保持回路，确保断路器完成跳合操作。

断路器跳合线圈TQ/HC动作的条件：电流足够大且电流持续一定时间。

就地手动分合闸时，可以通过人力保证足够的分合闸电流持续时间；
保护跳闸/重合闸/遥控分合闸时，分合闸脉冲持续时间比较短，若分合闸脉冲在分合闸
线圈启动之前消失，则分合闸操作就会失败，这时候就需要TBJ/HBJ，保证在断路器分合闸操作完成之前，断路器的分合闸回路一直保持导通状态，确保断路器能够完成分合闸操作。

（2）TBJ继电器合闸于预伏性故障时还能启动TBJV线圈，从而启动防跳功能。

5.8手动跳闸回路
图8
TYJ1、TYJ2-跳闸压力继电器辅助接点 S1～S3-短接端子
TBJ-跳闸保持继电器
1.手跳回路包括：调度遥控分闸、变电站内后台分闸、测控屏分闸、控制屏分闸几种，
都是通过人为输出分闸脉冲，接通正电与Ｂ１４端子。

2.手动跳闸过程：正电-手跳脉冲－Ｂ１４-TYJ1/TYJ2-TBJ-QF2-TQ-负电，TBJ跳闸保持继电
器动作时，其常开接点TBJ闭合，保持手动跳闸过程即正电-TBJ接点-TBJ继电器-QF2-TQ-负电，直到手动跳开断路器，QF2常开接点打开，TBJ继电器失磁，TBJ常开接点打开。

后半部
分与保护跳闸相同。

5.9手动合闸回路
图9
HYJ1、HYJ2-合闸压力继电器辅助接点 TBJV-防跳闭锁继电器辅助接点
HBJ-合闸保持继电器 S1～S3-短接端子
1.手合回路与手跳回路相似包括：调度遥控合闸、变电站内后台合闸、测控屏合闸、控
制屏合闸几种，都是通过人为输出合闸脉冲，接通正电与B12端子。

2.元件介绍：HYJ1、HYJ2-合闸压力继电器辅助接点，当SF6压力低时，合闸压力继电器
励磁，其常闭接点打开，断开手合回路；S1－短接端子，在插件内部将S1短接，可以闭锁合闸压力闭锁回路。

3.手动合闸过程：正电-手合脉冲－B12-HYJ1/HYJ2-TBJV-HBJ-QF1-HC-负电，HBJ合闸保持继电器动作时，其常开接点HBJ闭合，保持手动合闸过程即正电-HBJ接点-TBJV-HBJ继电器-
QF1-HC-负电，直到手动合上断路器，QF1常闭接点打开，HBJ继电器失磁，HBJ常开接点打开。

后半部分与重合闸回路相同。

5.10手跳手合回路中的KKJ继电器
图10
KKJ-双位置继电器
KKJ为磁保持继电器，合闸时该继电器动作并磁保持，仅手跳该继电器才复归，保护动作或开关偷跳该继电器不复归，因此其输出接点为合后KKJ位置接点。

手跳手合回路中，会启动一个辅助的KKJ继电器，即双位置继电器，该继电器是磁保持
继电器，与常规继电器不同。

常规继电器是单线圈，如前面提到的HBJ/TBJ等，线圈两端有电流或电压时，继电器励磁，相应的辅助接点动作，电流或电压消失，继电器失磁，辅助接点恢复常开或常闭状态。

（为什么说线圈两端有电流或电压？因为继电器有电流型也有电压型的）
磁保持继电器是双线圈，一个线圈用于启动，另一个线圈用于复归。

例如：KKJ继电器，手合回路接入启动线圈，合闸时继电器动作并磁保持，即使合闸脉冲消失继电器也不会失磁；手跳回路接入复归线圈，只有手跳时继电器才能复归。

KKJ要用磁保持继电器。

只有手跳回路接入了复归线圈，也就只有手跳时才能复归继电器，而保护动作或开关偷跳继电器不复归，这样就可以监视到断路器是人为手跳的还是保护跳闸的。

所以KKJ的辅助接点也叫合后位置接点。

5.11 KKJ合后位置接点的作用
KKJ双位置继电器是从电力系统KK操作把手的合后位置接点延伸出来的。

KKJ合后位置接点在二次控制回路中的作用主要有：
1、启动保护重合闸
2、启动事故音响和光字牌告警。

通过KKJ继电器位置不对应来实现：即将TWJ的常开接点与KKJ的常开接点串联，利用KKJ保护跳闸时不启动复归线圈，KKJ状态与断路器状态不对应来实现原合后位置接点的功能。

图11
KK操作把手在控制屏上有运用，现在控制屏慢慢淘汰，测控屏都改用KKJ接点来判断合
后位置。

KKJ合后位置接点这两个作用都是反映事故跳闸的情况的，主要通过KKJ继电器位置不对
应来实现。

5.12防跳回路具有其重要的作用
（1）避免断路器机构损坏
防止因控制开关或自动装置的合闸接点未能及时返回（例如操作人员未松开手柄，自动
装置的合闸接点粘连）而正好合闸在故障线路和设备上，造成断路器连续合切现象，从而损
害断路器机构。

（2）避免保护装置损坏
对于电流启动、电压保持式的电气防跳回路还有一项重要功能，就是防止因跳闸回路的
断路器辅助接点调整不当（变位过慢），造成保护出口接点先断弧而烧毁的现象。

5.13防跳回路
图12
TBJV-防跳闭锁继电器 TBJ-跳闸保持继电器辅助接点
防跳闭锁功能的实现过程如下：
当断路器在分闸位置需要合闸时，按下“合闸”按钮，此时断路器合闸，但由于线路有故障，保护TJ接点闭合，跳闸回路接通，此时TBJ继电器励磁，TBJ常开接点闭合，由于合闸
信号没有结束，回路（+）-TBJV-TBJ-R7，R8-（-）接通，TBJV继电器励磁，使TBJV常开触点
闭合，TBJV常闭触点断开，常开触点闭合的作用是使线圈TBJV自保持，因为断路器跳开后，QF2断开，TBJ回路断开，TBJ触点断开，由于TBJV通过其常开触点闭合，断路器跳开后，
若合闸信号仍未解除，回路（+）-TBJV线圈-TBJV触点-R7，R8-（-）回路仍然保持接通。

TBJV 常闭触点断开，断开了合闸回路，使断路器不能合闸，实现了防“跳跃”闭锁功能。

控制回路中的TBJ和TBJV继电器联合作用，就可以防止断路器跳跃的发生。

5.14压力低闭锁回路的原因
当压力低时，断路器不能切断电弧，如果此时对断路器进行操作就会引起事故。

合闸压力继电器HYJ和跳闸压力继电器TYJ的作用：
在压力低时，断开合闸回路或跳闸回路，禁止对断路器的操作，防止事故的发生。

5.15压力低闭锁回路
图13
HYJ1、HYJ2-合闸压力继电器 TYJ1、TYJ2-跳闸压力继电器
以跳闸压力低闭锁为例：
当断路器跳闸压力低，GIS通过电缆向B30引来一个正电，使TYJ1、TYJ2继电器动作，
跳闸回路中的常闭接点TYJ1、TYJ2将断开，无论是手跳还是保护跳闸，正电位将不能导通，
故起到断路器压力低闭锁跳闸的作用。

6.结论
综上所述，110kV线路作为供电线路的主干线路，它供电的稳定性对于供电系统的稳定
性有很大的影响，所以110kv线路的继电保护是非常重要的，但是近年来继电保护装置中也
会由于各种原因而发生故障影响着供电线路的稳定性和安全性，所以上文通过对110kV线路
保护RCS-941内置控制回路的操作及技术改善的分析来解决保护过程中存在的问题，进而提
高继电保护技术的水平。

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