重磅視頻——講解“合后繼電器詳解 KKJ、TWJ、HWJ位置繼電器"

1.1 KKJ的由來 

包括RCS和LFP系列在內幾乎所有類型的操作回路都會有KKJ繼電器。它是從電力系統KK操作把手的合后位置接點延伸出來的，所以叫KKJ。傳統的二次控制回路對開關的手合手分是采用一種俗稱KK開關的操作把手。該把手有“預分-分-分后、預合-合-合后”6個狀態。其中“分、合”是瞬動的兩個位置，其余4個位置都是可固定住的。當用戶合閘操作時，先把把手從“分后”打到“預合”，這時一副預合接點會接通閃光小母線，提醒用戶注意確認開關是否正確。從“預合”打到頭即“合”。開關合上后，在復位彈簧作用下，KK把手返回自動進入“合后”位置并固定在這個位置。分閘操作同此過程類似，只是分閘后，KK把手進入“分后” 位置。KK把手的縱軸上可以加裝一節節的接點。當KK把手處于“合后” 位置時，其“合后位置”接點閉合。

KK把手的“合后位置” “分后位置”接點的含義就是用來判斷該開關是人為操作合上或分開的。“合后位置”接點閉合代表開關是人為合上的；同樣的“分后位置” 接點閉合代表開關是人為分開的。“合后位置”接點在傳統二次控制回路里主要有兩個作用：一是啟動事故總音響和光字牌告警；二是啟動保護重合閘。這兩個作用都是通過位置不對應來實現的。所謂位置不對應，就是KK把手位置和開關實際位置對應不起來，開關的TWJ（跳閘位置）接點同“合后位置”接點串聯就構成了不對應回路。開關人為合上后，“合后位置”接點會一直閉合。保護跳閘或開關偷跳，KK把手位置不會有任何變化，自然“合后位置”接點也不會變化，當開關跳開TWJ接點閉合，位置不對應回路導通，啟動重合閘和接通事故總音響和光字牌回路。事故發生后，需要值班員去復歸對位，即把KK把手扳到“分后位置”。不對應回路斷開，事故音響停止，掉牌復歸。

因為傳統二次回路主要是考慮就地操作。當90年代初電力系統進行“無人值守”改造時，碰到的一個很棘手的問題就是遙控如何和上述傳統二次回路配合。因為當時設備自動化水平的限制，“無人值守”實現的途徑是通過在傳統二次回路基礎上，增加具備 “四遙”（ 遙控/遙調/遙測/遙信）功能的集中式RTU來實現，也即我們常說的老站改造（單純保護配集中式RTU）模式。遙控是通過RTU遙控輸出接點并在手動接點上實現，當開關遙控分閘時，因為KK把手依舊不能自動變位，會因為位置不對應啟動重合閘和事故音響。無人值守站不可能靠人去手動對位，同時也不可能在KK把手上加裝電機，遙控時同時驅動電機讓KK把手變位，成本太高也不可靠。對此問題，當時普遍采取的解決辦法是遙控輸出2付接點，一付跳開關，一付給重合閘放電（當時的重合閘功能是通過在一定條件下，對儲能電容儲能。重合閘動作時由該電容對合閘線圈放電實現。RCS96XX系列線路保護的重合閘充電過程就是模擬的對電容充電的過程）。對于誤發事故總信號，沒有什么太好的辦法解決，考慮到改造的目的是實現無人值守，所以一般是采取直接取消不對應啟動事總回路的辦法。

目前階段，變電站綜合自動化的實現方式發生了很大的變化。傳統的燈光音響、信號回路已全部取消，開關的控制操作回路和重合閘功能都已集中在高集成度的保護測控單元內部。但上述幾方面的問題依然存在，只是各廠家采取的解決方式不同。有些廠家的設備對此問題采取了回避，直接采用保護動作來啟動重合閘和事總信號。也就是說沒法實現不對應啟動原理，如果開關偷跳則不能啟動重合閘和發出事總信號。這種方法并不可取，雖然廠家宣稱開關偷跳概率極小，但畢竟存在這種可能。

南瑞公司產品的操作回路里通過增加KKJ繼電器，巧妙的解決了不對應啟動的問題。KKJ繼電器實際上就是一個雙圈磁保持的雙位置繼電器。該繼電器有一動作線圈和復歸線圈，當動作線圈加上一個“觸發”動作電壓后，接點閉合。此時如果線圈失電，接點也會維持原閉合狀態，直至復歸線圈上加上一個動作電壓，接點才會返回。當然這時如果線圈失電，接點也會維持原打開狀態。手動/遙控合閘時同時啟動KKJ的動作線圈，手動/遙控分閘時同時啟動KKJ的復歸線圈，而保護跳閘則不啟動復歸線圈（以96XX系列操作回路為例，保護跳閘和手動/遙控跳閘回路之間加有的二極管就是為實現此目的）。這樣KKJ繼電器（其常開接點的含義即我們傳統的合后位置）就完全模擬了傳統KK把手的功能，這樣既延續了電力系統的傳統習慣，同時也滿足了變電站綜合自動化技術的需要。

1.2 KKJ的含義和應用

在傳統二次控制回路里，KK合后(/分后位置)接點主要用在下列幾方面：

a、開關位置不對應啟動重合閘。

b、手跳閉鎖重合閘。保護跳閘分后接點不會閉合，只有手動跳閘后，分后接點才會閉合，給重合閘電容放電， 從而實現對重合閘的閉鎖。

    c、 手跳閉鎖備自投。原理同手跳閉鎖重合閘一樣。

d、開關位置不對應產生事故總信號。

操作回路中的KKJ繼電器同傳統KK把手所起作用一致，也主要應用在上述方面。我們只采用了其常開接點的含義（即合后位置）：KKJ=1代表開關為人為（手動或遙控）合上；KKJ=0代表開關為人為（手動或遙控）分開。

2、TWJ/HWJ位置繼電器和控制回路斷線

2.1TWJ/HWJ（跳閘位置/合閘位置繼電器）的作用

TWJ/HWJ主要作用是提供開關位置指示。HWJ并接于跳閘回路，該回路在開關跳閘線圈之前串有斷路器常開輔助觸點。當開關在合位時，其常開輔助觸點閉合，HWJ線圈帶電，HWJ=1表明開關合位。TWJ一般并接于合閘回路，該回路在開關合閘線圈之前串有斷路器常閉輔助觸點。當開關在分位時，其常閉輔助觸點閉合，TWJ線圈帶電，TWJ=1表明開關分位。注意：當開關在分位時，其實合閘線圈是帶電的。TWJ為電壓線圈，線圈本身電阻就較大，加上回路上串的電阻，整體阻值約20～40K（測量控制正和TWJ負端）。因為國內開關跳合閘線圈為電流型，其阻值較小（常見的為50~200|?）。雖然整個合閘回路是導通的，但因為控制回路電壓大部分加在TWJ上，TWJ部分電阻很大，電流很小，不足以使合閘線圈動作。TWJ線圈上串聯的電阻，也是為了防止TWJ線圈擊穿短路，導致合閘線圈誤動。當手動或遙控合閘時，合閘回路接通相當于直接將TWJ短接，電壓直接加在合閘線圈上，使線圈動作。HWJ回路同此基本一致。斷路器位置可以用合位也可以用跳位表示,保護和監控習慣采用的位置信號略有不同:按照傳統習慣，保護程序判斷開關位置一般采用TWJ，比如備投裝置需接入的開關位置都采用TWJ（斷路器常閉觸點）。遠動監控方面一般都采用HWJ（斷路器常開觸點）,如果只有TWJ，往往還要在數據庫里取反。

2.2斷路器位置和HWJ的區別

某些裝置里開關量狀態顯示菜單里可以看到除了有TWJ和HWJ狀態外,還有斷路器狀態。那么，這個斷路器狀態跟HWJ是否一樣呢？其實并不完全一致。不論我們是采用TWJ還是HWJ來判斷開關位置，都有一個一旦控制回路斷線，就會導致位置判斷錯誤的問題。比如開關在合位，此時HWJ=1；如果這時控制電源掉了，則HWJ失電，HWJ=0，就會錯誤判斷為開關分開。為了避免這種情況發生，裝置提供了“斷路器位置”這個經過程序判斷處理后的狀態量。正常情況下，TWJ和HWJ狀態是相反的，程序會判為狀態有效，斷路器狀態和HWJ狀態是一致的；當TWJ和HWJ全部為0或全部為1時，程序認為該狀態變位為無效狀態，斷路器位置還是會保持原狀態不變。大家可以做個試驗，先讓開關在合位，看開關量狀態，HWJ和斷路器位置都為1；再拔掉開關控制保險，此時HWJ=0，但斷路器狀態不變，仍為1。與這種情況相類似的，還有開關手車試驗位置和運行位置，兩種狀態必須是相反的，才是有效的狀態（構成一個異或關系），具有這種關系的遙信，我們一般稱為雙位置遙信。

2.3不同系列操作回路位置指示的區別

LFP900系列操作回路從電氣上可以說基本上是獨立的，跳合位指示燈也直接帶在操作回路上。比如LFP941操作回路，如果裝置電源不上電，只給操作回路控制電源上電。操作回路板上的跳合位燈依然會亮。RCS96系列和RCS900系列面板跳合位指示，是裝置采集到跳合位后，再驅動面板上的發光二極管，產生相應的燈光位置指示。

2.4控制回路斷線

位置繼電器除了提供位置指示外，還有一個重要作用是監視控制回路是否完好。因為正常情況下，不論開關處于何狀態，TWJ和HWJ必有一個帶電，狀態為1。如果全為0，則代表控制回路異常，也即我們常說的控制回路斷線。按照部頒技術要求，必須監視跳閘回路（相比而言，跳閘回路斷線要比合閘回路斷線后果嚴重的多）。這也是HWJ線圈負端沒有引出裝置直接在內部就和跳閘回路并在一起的原因。TWJ負端單獨引出，主要是為了同不同類型開關控制回路配合（比如防跳），但常規設計上，一般也在端子排上直接同合閘回路并接。裝置產生的控制回路斷線信號=TWJ常閉接點+HWJ常閉接點。無論是通訊還是硬接點輸出的該信號，都加了3S的判斷延時。主要是因為斷路器常開和常閉觸點并不是完全同步的。比如開關由分到合，常閉觸點（TWJ）打開時，常開觸點（HWJ）還沒有閉合，中間一般會有幾十個毫秒兩者都為0的情況，如果不加判斷延時，則會誤報控制回路斷線。注意對主變各側開關的控制回路斷線，是通過測控裝置采集操作回路的硬接點輸出。硬接點信號開出是沒有任何時間延時的，為了避免因為TWJ和HWJ不同步誤發控制回路斷線信號，現場要通過增加該開入采集的遙信去抖時間來躲過這段時間，一般可設為0.3S。 因為現在開關內部接線經常會把彈簧儲能或氣壓閉鎖等接點串入合閘回路。所以在現場時，有時開關分開后，儲能電機運轉給彈簧儲能。在儲完能之前，合閘回路是斷開的，TWJ狀態上不來，會報控制回路斷線。儲能完畢，合閘回路接通，控制回路斷線信號復歸。現場調試時這種現象也是經常碰到的，屬于正常現象.