断路器保护屏原理图相关知识分享
我们在学习如何识图的时候断路器保护屏操作原理图是非常常见也是非常重要的回路图之一，也是我们必须应该掌握的基础知识，下面我就图纸中出现的常见继电器以及相关工作逻辑逐一进行分享，希望能对大家有帮助！
断路器操作屏原理图
操作回路基本概念
1、 KKJ（合后继电器）
1.1 KKJ的由来
它是从电力系统KK操作把手的合后位置接点延伸出来的，所以叫KKJ。传统的二次控制回路对开关的手合手分是采用一种俗称KK开关的操作把手。该把手有“预分-分-分后、预合-合-合后”6个状态。其中“分、合”是瞬动的两个位置，其余4个位置都是可固定住的。当用户合闸操作时，先把把手从“分后”打到“预合”，这时一副预合接点会接通闪光小母线，提醒用户注意确认开关是否正确。从“预合”打到头即“合”。开关合上后，在复位弹簧作用下，KK把手返回自动进入“合后”位置并固定在这个位置。分闸操作同此过程类似，只是分闸后，KK把手进入“分后” 位置。KK把手的纵轴上可以加装一节节的接点。当KK把手处于“合后” 位置时，其“合后位置”接点闭合。
KK把手的“合后位置” “分后位置”接点的含义就是用来判断该开关是人为操作合上或分开的。“合后位置”接点闭合代表开关是人为合上的；同样的“分后位置” 接点闭合代表开关是人为分开的。“合后位置”接点在传统二次控制回路里主要有两个作用：一是启动事故总音响和光字牌告警；二是启动保护重合闸。这两个作用都是通过位置不对应来实现的。所谓位置不对应，就是KK把手位置和开关实际位置对应不起来，开关的TWJ（跳闸位置）接点同“合后位置”接点串联就构成了不对应回路。开关人为合上后，“合后位置”接点会一直闭合。保护跳闸或开关偷跳，KK把手位置不会有任何变化，自然“合后位置”接点也不会变化，当开关跳开TWJ接点闭合，位置不对应回路导通，启动重合闸和接通事故总音响和光字牌回路。事故发生后，需要值班员去复归对位，即把KK把手扳到“分后位置”。不对应回路断开，事故音响停止，掉牌复归。
因为传统二次回路主要是考虑就地操作。当90年代初电力系统进行“无人值守”改造时，碰到的一个很棘手的问题就是遥控如何和上述传统二次回路配合。因为当时设备自动化水平的限制，“无人值守”实现的途径是通过在传统二次回路基础上，增加具备 “四遥”（ 遥控/遥调/遥测/遥信）功能的集中式RTU来实现，也即我们常说的老站改造（单纯保护配集中式RTU）模式。遥控是通过RTU遥控输出接点并在手动接点上实现，当开关遥控分闸时，因为KK把手依旧不能自动变位，会因为位置不对应启动重合闸和事故音响。无人值守站不可能靠人去手动对位，同时也不可能在KK把手上加装电机，遥控时同时驱动电机让KK把手变位，成本太高也不可靠。对此问题，当时普遍采取的解决办法是遥控输出2付接点，一付跳开关，一付给重合闸放电（当时的重合闸功能是通过在一定条件下，对储能电容储能。重合闸动作时由该电容对合闸线圈放电实现。RCS96XX系列线路保护的重合闸充电过程就是模拟的对电容充电的过程）。对于误发事故总信号，没有什么太好的办法解决，考虑到改造的目的是实现无人值守，所以一般是采取直接取消不对应启动事总回路的办法。
操作回路里通过增加KKJ继电器，巧妙的解决了不对应启动的问题。KKJ继电器实际上就是一个双圈磁保持的双位置继电器。该继电器有一动作线圈和复归线圈，当动作线圈加上一个“触发”动作电压后，接点闭合。此时如果线圈失电，接点也会维持原闭合状态，直至复归线圈上加上一个动作电压，接点才会返回。当然这时如果线圈失电，接点也会维持原打开状态。手动/遥控合闸时同时启动KKJ的动作线圈，手动/遥控分闸时同时启动KKJ的复归线圈，而保护跳闸则不启动复归线圈（以96XX系列操作回路为例，保护跳闸和手动/遥控跳闸回路之间加有的二极管就是为实现此目的）。这样KKJ继电器（其常开接点的含义即我们传统的合后位置）就完全模拟了传统KK把手的功能，这样既延续了电力系统的传统习惯，同时也满足了变电站综合自动化技术的需要。
1.2 KKJ的含义和应用
在传统二次控制回路里，KK合后(/分后位置)接点主要用在下列几方面：
a、 开关位置不对应启动重合闸。
b、 手跳闭锁重合闸。保护跳闸分后接点不会闭合，只有手动跳闸后，分后接点才会闭合，给重合闸电容放电，从而实现对重合闸的闭锁。
c、 手跳闭锁备自投。原理同手跳闭锁重合闸一样。
d、开关位置不对应产生事故总信号。
操作回路中的KKJ继电器同传统KK把手所起作用一致，也主要应用在上述方面。我们只采用了其常开接点的含义（即合后位置）：KKJ=1代表开关为人为（手动或遥控）合上；KKJ=0代表开关为人为（手动或遥控）分开。
1、 HBJ（合闸保持继电器）和TBJ（跳闸保持继电器）
2.1 跳合闸保持回路的作用
传统电磁式保护的操作回路是同保护继电器互相独立的。操作回路主要起三个作用：a) 增加接点容量。由保护元件的接点直接通断开关的跳合闸回路，容易导致保护出口接点烧毁，所以由操作回路的大容量中间继电器来重动。b) 增加接点数量，如开关本体所能提供的TWJ和HWJ等接点数量有限，通过操作回路，增加接点从而实现如跳合位指示和控制回路监视及不对应启动重合闸等逻辑功能。c) 防止开关跳跃（简称防跳）功能。随着变电站综合自动化技术的发展，低压保护测控一体化、分层分布结构、分散式安装等已成为业界公认的发展趋势，操作回路必然要集成到保护装置内部。而操作回路主要由继电器等分立元件组成，它往往体积较大，这同保护装置体积要小型化的要求产生了矛盾。各厂家对此采取的处理方式，往往是采用小型继电器（工作电源一般为DC24V），并对传统操作回路做适量的简化。一些厂家直接取消了保持回路,采用出口继电器加适量延时的方式。这种方式国外的保护常用，如ABB、西门子等。微机保护测控装置采用小型密封继电器后，虽然各厂家的说明书上一般都标有接点容量为DC220V，5A等，目前最常用的开关操作机构是弹簧操作机构，而弹操机构的分合电流一般较小，10KV开关0.5A~1A左右，110KV开关2~4A左右，这样单从跳合闸参数来看，似乎没有问题，但实际上这是接点的导通容量，而我们重点要考虑的是接点的分断能力。因为跳合闸回路接有跳合闸线圈，属于感性负载，接点在断开时，会承受线圈产生的很高的反向浪涌电压，往往会造成接点拉弧，导致接点烧毁。而采用保持回路后，保护出口接点在导通跳合闸回路的同时启动保持回路，由保持回路来保证即使保护接点断开，而跳合闸回路仍旧导通，切断跳合闸线圈回路由具有一定灭弧能力的断路器辅助触点在开关主触头动作后完成。从而既保证了开关的可靠分合，也避免了保护接点直接拉弧。所以在电力部的继电保护反措要求中明确规定应有保持回路。
采用取消保持继电器，通过增加继电器接点动作时间，靠时间躲过接点拉弧的方式。看似巧妙，实际上并不可取。首先这种方式就违背了反措的要求，采用保持回路，并不仅仅是为了防止接点损坏，最主要的是保证开关可靠分合。通过软件设置接点闭合时间，仅仅是避免了接点烧毁，可靠性并没有提高，而且接点闭合时间的多少，也是很重要的参数，如果设置不当，也会出问题。另外即使时间设置合适，如果开关本身辅助触点不能及时分开，到达预定延时后，还是由保护接点分断跳合闸回路，还是会导致接点烧毁。
2、 TWJ/HWJ位置继电器和控制回路断线
4.1 TWJ/HWJ（跳闸位置/合闸位置继电器）的作用
TWJ/HWJ主要作用是提供开关位置指示。HWJ并接于跳闸回路，该回路在开关跳圈之前串有断路器常开辅助触点。当开关在合位时，其常开辅助触点闭合，HWJ线圈带电，HWJ=1表明开关合位。TWJ一般并接于合闸回路，该回路在开关合圈之前串有断路器常闭辅助触点。当开关在分位时，其常闭辅助触点闭合，TWJ线圈带电，TWJ=1表明开关分位。注意：当开关在分位时，其实合闸线圈是带电的。TWJ为电压圈，线圈本身电阻就较大，加上回路上串的电阻，整体阻值约40K（测量控制正和TWJ负端）。因为国内开关跳合闸线圈为电流型，其阻值较小（常见的为50~200Ω）。虽然整个合闸回路是导通的，但因为控制回路电压大部分加在TWJ上，TWJ部分电阻很大，电流很小，不足以使合圈动作。TWJ线圈上串联的电阻，也是为了防止TWJ线圈击穿短路，导致合圈误动。当手动或遥控合闸时，合闸回路接通相当于直接将TWJ短接，电压直接加在合闸线圈上，使线圈动作。HWJ回路同此基本一致。断路器位置可以用合位也可以用跳位表示, 保护和监控习惯采用的位置信号略有不同:按照传统习惯，保护程序判断开关位置一般采用TWJ，比如备投装置需接入的开关位置都采用TWJ（断路器常闭触点）。远动监控方面一般都采用HWJ（断路器常开触点）,如果只有TWJ，往往还要在数据库里取反。
4.2 断路器位置和HWJ的区别
我们从96XX系列装置里开关量状态显示菜单（/通讯信息表）里可以看到除了有TWJ和HWJ状态外,还有断路器状态。那么，这个断路器状态跟HWJ是否一样呢？其实并不完全一致。不论我们是采用TWJ还是HWJ来判断开关位置，都有一个一旦控制回路断线，就会导致位置判断错误的问题。比如开关在合位，此时HWJ=1；如果这时控制电源掉了，则HWJ失电，HWJ=0，就会错误判断为开关分开。为了避免这种情况发生，装置提供了“断路器位置”这个经过程序判断处理后的状态量。正常情况下，TWJ和HWJ状态是相反的，程序会判为状态有效，断路器状态和HWJ状态是一致的；当TWJ和HWJ全部为0或全部为1时，程序认为该状态变位为无效状态，断路器位置还是会保持原状态不变。大家可以做个试验，先让开关在合位，看开关量状态，HWJ和断路器位置都为1；再拔掉开关控制保险，此时HWJ=0，但断路器状态不变，仍为1。与这种情况相类似的，还有开关手车试验位置和运行位置，两种状态必须是相反的，才是有效的状态（构成一个异或关系），具有这种关系的遥信，我们一般称为双位置遥信。现场组态时，除非用户有特殊要求，一般都采用“断路器位置”这个开关量来表征开关位置，而不是单独采用HWJ或TWJ。对手车试验位置，一般通过在后台遥信数据库里设置它的双位置遥信关联属性，同时在画面编辑器里，对开关量图符的属性选择工程值（四态）而不是常规的工程值来实现。
4.3 控制回路断线
位置继电器除了提供位置指示外，还有一个重要作用是监视控制回路是否完好。因为正常情况下，不论开关处于何状态，TWJ和HWJ必有一个带电，状态为1。如果全为0，则代表控制回路异常，也即我们常说的控制回路断线。按照部颁技术要求，必须监视跳闸回路（相比而言，跳闸回路断线要比合闸回路断线后果严重的多）。这也是HWJ线圈负端没有引出装置直接在内部就和跳闸回路并在一起的原因（9661/RCS941的操作回路，HWJ负也单独引出装置，主要是为了配合开关的方便）。TWJ负端单独引出，主要是为了同不同类型开关控制回路配合（比如防跳），但常规设计上，一般也在端子排上直接同合闸回路并接。
装置产生的控制回路断线信号=TWJ常闭接点+HWJ常闭接点。无论是通讯还是硬接点输出的该信号，都加了3S的判断延时。主要是因为断路器常开和常闭触点并不是完全同步的。比如开关由分到合，常闭触点（TWJ）打开时，常开触点（HWJ）还没有闭合，中间一般会有几十个毫秒两者都为0的情况，如果不加判断延时，则会误报控制回路断线。注意对主变各侧开关的控制回路断线，同上文所讲事故总信号采集一样，是通过测控装置（出厂设计一般是本侧后备保护的开入2）采集操作回路的硬接点输出。硬接点信号开出是没有任何时间延时的，为了避免因为TWJ和HWJ不同步误发控制回路断线信号，现场要通过增加该开入采集的遥信去抖时间来躲过这段时间，一般可设为0.3S。
因为现在开关内部接线经常会把弹簧储能或气压闭锁等接点串入合闸回路。所以在现场时，有时开关分开后，储能电机运转给弹簧储能。在储完能之前，合闸回路是断开的，TWJ状态上不来，会报控制回路断线。储能完毕，合闸回路接通，控制回路断线信号复归。现场调试时这种现象也是经常碰到的。
3、 防跳回路及同开关防跳的配合
5.1 防跳回路的作用和实现方式
操作回路的一个重要作用是提供防跳功能。防跳是防止“开关跳跃”的简称。所谓跳跃是指由于合闸回路手合或遥合接点粘连等原因，造成合闸输出端一直带有合闸电压。当开关因故障跳开后，会马上又合上，保护动作开关会再次跳开，因为一直加有合闸电压，开关又会再次合上。所以对此现象，通俗的称为“开关跳跃”。一旦发生开关跳跃，会导致开关损坏，严重的还会造成开关爆炸，所以防跳功能是操作回路里一个必不可少的部分。
防跳功能的实现是通过跳闸保持继电器TBJ和防跳继电器TBJV来共同实现的。（以RCS96XX线路保护操作回路图为例）。保护或人为跳闸时，TBJ动作，在启动跳闸保持回路的同时，接于TBJV线圈回路的TBJ常开接点也闭合。如果此时合闸接点（包括手合或遥合或重合闸）是闭合的，则TBJV线圈带电，并且串于其线圈回路的TBJV常开接点闭合，构成一自保持回路。接于合闸线圈回路的TBJV常闭接点打开，切断合闸回路。整个回路主要有两点：1）防跳功能是在跳闸时才启动的，通过TBJ来启动，如果TBJ跳闸保持没有启动，则也不能启动防跳2）TBJV一旦启动后，通过自身的保持回路自保持，这样虽然开关跳开后TBJ会返回，但防跳回路仍然会起作用，直到合闸接点分开，TBJV才会返回。
现场验证防跳功能试验也很简单，开关在合位，一直合着手合把手的同时加故障电流。如果保护动作把开关跳开后，开关没有合闸，说明防跳回路起作用。如果发生跳跃，则说明防跳没起作用，重点应检查TBJ回路，看是否跳闸保持没有启动。（注意：一旦发生跳跃，应马上松开合闸把手，防止开关发生故障）
有关保护的外部量接入的问题
保护的接入量包括交直流模拟量和开关量。模拟量有电压和电流量，对于交流量来说存在极性问题，直流量则是正负不能接反。按照部颁规定交流量的N端接地点只能有一处，CT本体处一般不接地。要求一面屏上的所有交流电流量的N端接地点短接在一起，并在本盘接地排上接地，接地排再通过大于20mm²电缆线接入控制室接地网，然后控制室接地网要通过专用接地电缆与升压站设备本体处接地网连通，保证两网间压降小于一定数值。CT极性是特别需要注意的地方，这里重点介绍一下CT的结构标称。
每个CT（电流互感器）有两到四组变比和精度不同的绕组线圈分别用于不同保护装置及测量回路。0.5级用于电度测量，B、D级用于保护。CT的一次大接线端子上有极性标称：L1、L2，而CT二次的接线端子上也有极性标称：K1、K2，它们的对应关系是：一次电流从L1流进L2流出，二次感应电流就从K1流出，称L1、K1为同极性端或星端（*）。而每相的K1极性端就应该接入我们保护的对应极性端（a\b\c），电流从非极性端（aˊ\bˊ\cˊ）流出串入其它保护或三相短接成N端接回CT的非极性端K2。
在线路保护中，一般电流的极性端是在母线侧；而在元件保护中，由于要构成差动保护，电流的极性端都在元件外侧，在发生内部短路故障时，各路电流之间是同相的。 发电机差动保护是个特例，从后一页系统图中可以看出，机端CT（TA6）与中性点CT（TA7）极性标注与常规差动保护不尽相同，正常运行时的机端和中性点流过的二次电流是同相的，而其动作方程为
为确保正常运行时，上式中矢量I1与I2反相，内部短路故障时，两电流同相，发电机差动保护在程序中对TA6进行了反相处理。发变组保护中，交流量接入是最多也是最容易出错的，所以这里以RCS985A保护用于300MW-500KV系统的图例作为研究对象。我们仔细注意各侧TA的极性不难发现，保护电流的配置遵循着上述原则。