朱戎，朱吉然，冷華，唐海國，龔漢陽

(1.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056038；2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長沙 410007)

1例10 kV配電自動(dòng)化開關(guān)誤動(dòng)作分析

Analysis of a 10 kV distribution automation switch malfunction

朱戎1，朱吉然2，冷華2，唐海國2，龔漢陽2

(1.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056038；2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南 長沙 410007)

結(jié)合現(xiàn)場測試、配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站歷史事故記錄、環(huán)網(wǎng)柜及配電終端遙控二次回路原理等方面對(duì)事故原因開展分析，通過系統(tǒng)化測試，確定此次事故為配電終端電磁兼容性能不過關(guān)導(dǎo)致配電自動(dòng)化開關(guān)誤動(dòng)作。

事件順序記錄；配電自動(dòng)化；配電終端；電磁兼容性能

1 事故概述

2012年6月15日，某局配調(diào)人員通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站對(duì)10 kV云川線大陶開關(guān)站進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控分閘操作，當(dāng)調(diào)度人員對(duì)305間隔負(fù)荷開關(guān)下發(fā)遠(yuǎn)方遙控分閘命令時(shí)，305間隔負(fù)荷開關(guān)分閘成功，同時(shí)，現(xiàn)場工作人員觀察到307間隔負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作跳閘，發(fā)生開關(guān)誤動(dòng)作事故。

2 事故分析

2.1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站

考慮遠(yuǎn)方遙控操作時(shí)，在配電主站歷史數(shù)據(jù)庫中保存有當(dāng)時(shí)操作相關(guān)報(bào)文和事故記錄。由于故障發(fā)生時(shí)間距調(diào)查時(shí)間相差15天左右，而配電主站內(nèi)歷史報(bào)文信息保存僅7天時(shí)間，已經(jīng)無法從主站中調(diào)出當(dāng)時(shí)的報(bào)文信息。因此從配電主站中調(diào)出相關(guān)遙控操作事故記錄信息，見表1。

由表1可看出，2012年06月15日07時(shí)07分01秒，配電主站調(diào)度人員首先完成大陶開關(guān)站303開關(guān)遙控分操作，執(zhí)行成功；然后進(jìn)行305間隔開關(guān)遙控分操作時(shí)，305間隔開關(guān)和307間隔開關(guān)在07時(shí)07分05秒623時(shí)刻同時(shí)跳閘。此時(shí)，305開關(guān)分閘原因碼為 “遙控變位跳閘”，與實(shí)際遙控操作相符。307開關(guān)分閘原因碼為“跳閘”，且當(dāng)時(shí)現(xiàn)場工作人員也未進(jìn)行307開關(guān)就地操作，可初步判斷307開關(guān)誤動(dòng)作。

表1 配電主站中遙控操作事件記錄信息

2.2 一次設(shè)備及DTU遙控回路

大陶開關(guān)站10 kV一次開關(guān)設(shè)備控制回路原理如圖1所示。

圖1 大陶開關(guān)站一次10 kV開關(guān)控制回路原理圖

一次開關(guān)的合閘控制回路通過遠(yuǎn)方開關(guān)1QK，2個(gè)開關(guān)合閘繼電器的常閉觸點(diǎn)DL、儲(chǔ)能信號(hào)常開觸點(diǎn)2XK、隔離開關(guān)常閉觸點(diǎn)1HK1和DTU遙控合閘輸出繼電器串聯(lián)組成。在一次開關(guān)處于合閘位置時(shí)，遠(yuǎn)方開關(guān)閉合、隔離開關(guān)分閘、開關(guān)完成儲(chǔ)能，當(dāng)DTU輸出遙控合閘命令后，開關(guān)合閘繼電器得電驅(qū)動(dòng)開關(guān)合閘。分析可知，可能存在DTU遙控輸出繼電器回路觸點(diǎn)發(fā)生粘連導(dǎo)致開關(guān)合閘。因此，需現(xiàn)場對(duì)該繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行絕緣性能檢查。

大陶開關(guān)站DTU附柜為國內(nèi)N品牌產(chǎn)品，其控制回路如圖2所示。分析可知，N品牌DTU控制回路設(shè)計(jì)過于簡單，未充分考慮遙控操作的可靠性，存在以下缺陷:

圖2 N品牌配電終端遙控驅(qū)動(dòng)回路原理圖

1)遙控回路未配置遙控選擇、返校的信號(hào)繼電器，僅有遙控執(zhí)行繼電器。

2)配電終端的CPU遙控出口信號(hào)直接經(jīng)過圖2中的8路總線緩沖門芯片74 HC245及D類觸發(fā)器74 HC574后，直接驅(qū)動(dòng)圖3中的遙控執(zhí)行合閘繼電器K1和分閘繼電器K2，配電終端內(nèi)遙控執(zhí)行回路中的4個(gè)間隔開關(guān)的分合閘回路之間沒有任何互鎖和自鎖功能。

圖3 N品牌DTU遙控回路原理圖

3)由于缺乏相互閉鎖、遙控選擇和執(zhí)行繼電器未獨(dú)立分開，當(dāng)各類邏輯和驅(qū)動(dòng)芯片受到電磁干擾時(shí)可能出現(xiàn)抖動(dòng)，導(dǎo)致進(jìn)行遙控分合閘操作時(shí)可能出現(xiàn)開關(guān)誤動(dòng)的情況。

4)可能存在絕緣性能差的情況，引起遙控執(zhí)行繼電器觸點(diǎn)粘連導(dǎo)通，在遙控分合閘選擇時(shí)，遙控正電源接通后，可能引起其他回路誤動(dòng)作。

2.3 現(xiàn)場開關(guān)站檢查

1)連接配電終端后臺(tái)軟件對(duì)裝置的各項(xiàng)配置進(jìn)行檢查，各項(xiàng)配置均無誤；

2)對(duì)N品牌DTU外部端子線路、許繼開關(guān)站二次回路以及DTU與開關(guān)站一次本體之間二次電纜連接進(jìn)行檢查，均連接正確且牢固；

3)將遙控壓板退出，DTU停電后以及將開關(guān)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)電源斷開后，對(duì)大陶開關(guān)站4個(gè)間隔的遙控回路用2 000 V搖表進(jìn)行絕緣性能測試，測試結(jié)果均大于20 MΩ，不存在觸點(diǎn)粘連情況；

4)拔除遙控電路板進(jìn)行檢查，未發(fā)生明顯燒壞點(diǎn)和鼓脹點(diǎn)；

5)對(duì)系統(tǒng)的直流電源系統(tǒng)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)接地和短路情況，電源系統(tǒng)工作正常；

6)按照事故前遙控操作順序?qū)Υ筇臻_關(guān)站進(jìn)行現(xiàn)場遙控操作，操作過程未能重現(xiàn)開關(guān)誤動(dòng)作；

以上檢查均未發(fā)現(xiàn)異常，因此做好現(xiàn)場安全措施后，將DTU裝置拆回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)化試驗(yàn)。

2.4 試驗(yàn)室電磁兼容測試

在進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)過程中，首先進(jìn)行電快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗(yàn)，在測試過程中出現(xiàn)開關(guān)誤動(dòng)作現(xiàn)象。

對(duì)配電終端進(jìn)行Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)EMC測試，測試結(jié)果見表2。

由表2可見，對(duì)此現(xiàn)場故障DTU進(jìn)行Ⅳ級(jí)快速瞬變脈沖群測試時(shí)，電源回路 (4 kV/5 kHz)、交流電壓回路 (－4 kV/5 kHz)、交流電流回路、開入回路 (－2 kV/5 kHz)均出現(xiàn)無規(guī)律的開關(guān)誤動(dòng)作；進(jìn)行Ⅲ級(jí)快速瞬變脈沖群測試時(shí)，交流電壓回路、交流電流回路 (2kV/5kHz)、開入回路 (－1kV/5kHz)均出現(xiàn)無規(guī)律的開關(guān)誤動(dòng)作。

為了排除個(gè)體差異，更換新的遙控I/O板進(jìn)行Ⅲ，Ⅳ級(jí)EMC測試，同樣出現(xiàn)了表2中開關(guān)誤動(dòng)作的情況。

2.5 結(jié)論及建議

分析以上EMC測試結(jié)果可知，N品牌配電終端遙控回路設(shè)計(jì)不合理，無法滿足國標(biāo)規(guī)定的電磁兼容Ⅲ級(jí)要求，進(jìn)行遙控分合閘操作時(shí)，存在其他遙控回路出口誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。

建議采取如下措施:

1)為每個(gè)間隔配置單獨(dú)遙控選擇的信號(hào)繼電器，將此繼電器輔助觸點(diǎn)接到遙控執(zhí)行回路中；建議每個(gè)間隔配置獨(dú)立的遙控執(zhí)行繼電器。

2)增加遙控操作回路的性質(zhì)保護(hù)、數(shù)量保護(hù)等各類保護(hù)功能，避免多個(gè)開關(guān)同時(shí)出口的情況發(fā)生:

①當(dāng)配電終端接收到遙控操作命令時(shí)，首先校驗(yàn)其合理性，如果不正確或已超出遙控路數(shù)的范圍，則自動(dòng)撤消此次遙控操作，并以返校錯(cuò)誤的形式報(bào)告主站。

②當(dāng)收到某開關(guān)遙控分 (合)閘命令時(shí)，遙控處理板發(fā)出對(duì)應(yīng)遙控路號(hào)的對(duì)象分 (合)繼電器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并對(duì)所有的分 (合)閘繼電器的驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行采樣返校，保證每次只能有1路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有效，否則就自動(dòng)撤消操作，即數(shù)量保護(hù)。

③返校正確后以遙控返校正確的形式報(bào)告主站，同時(shí)發(fā)出遙控分 (合)性質(zhì)信號(hào)，性質(zhì)分(合)繼電器動(dòng)作，完成性質(zhì)保護(hù)功能，即對(duì)象合(分)繼電器電源回路斷開，保證只能進(jìn)行分(合)閘操作。

2.6 現(xiàn)場改進(jìn)后運(yùn)行情況

1)臨時(shí)處理措施

對(duì)于所有配置N品牌DTU的開關(guān)站，將遙控壓板退出、遠(yuǎn)方就地把手轉(zhuǎn)到就地，暫停遙控操作；如確實(shí)需要進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，建議遠(yuǎn)控時(shí)將需要進(jìn)行遙控操作的間隔轉(zhuǎn)至遠(yuǎn)方、投入壓板，其他間隔均轉(zhuǎn)至就地、退出壓板。

表2 配電終端進(jìn)行EMC測試結(jié)果

2)N品牌改進(jìn)情況

N品牌DTU改進(jìn)后的遙控回路硬件整體原理如圖4所示。改進(jìn)后遙控回路圖具有以下特點(diǎn):

①JF0－JH9為遙控接線板上出口繼電器的線圈，其他為單元內(nèi)部信號(hào)繼電器的觸點(diǎn)，ZX為遙控執(zhí)行的繼電器，BH繼電器的信號(hào)來源由硬件產(chǎn)生 (來自電源監(jiān)視、遙控返校、遙控寄存器數(shù)據(jù)監(jiān)視等)。設(shè)置了單獨(dú)的遙控選擇的繼電器，遙控選擇分閘繼電器F0－F9、遙控選擇合閘繼電器H0－H9。

②為防止開關(guān)誤動(dòng)作，設(shè)置了遙控回路相關(guān)閉鎖保護(hù)功能，含性質(zhì)保護(hù)、數(shù)量保護(hù)等。

改進(jìn)后的N品牌DTU控制回路具備性質(zhì)保護(hù)、數(shù)量保護(hù)等功能，基本接受了事故調(diào)查人員提出的改進(jìn)意見，具有較高可靠性。

技術(shù)人員對(duì)改進(jìn)后的DTU開展電磁兼容測試，通過Ⅳ級(jí)快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌、靜電等測試，滿足國標(biāo)Ⅳ電磁兼容性能的要求。

3)改進(jìn)后運(yùn)行情況

采取以上改進(jìn)措施，共對(duì)長沙地區(qū)60余套N品牌DTU遙控板進(jìn)行了改進(jìn)、更換，到2014年上半年為止，未出現(xiàn)類似的開關(guān)誤動(dòng)作情況，運(yùn)行情況良好。

3 結(jié)束語

通過分析一起由于配電終端電磁兼容性能不過關(guān)導(dǎo)致10 kV配電自動(dòng)化開關(guān)誤動(dòng)作的事故，提出了應(yīng)對(duì)策略和解決方案，并對(duì)改進(jìn)后情況進(jìn)行了分析。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)工作涉及專業(yè)多、現(xiàn)場一、二次設(shè)備融合，且現(xiàn)場配電終端運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)配電一、二次設(shè)備可靠性要求更高，需要配電自動(dòng)化管理層在建設(shè)、運(yùn)維過程中提高對(duì)設(shè)備可靠性的要求，認(rèn)真分析細(xì)節(jié)性問題，不斷總結(jié)提煉，為配電自動(dòng)化建設(shè)把好關(guān)，提升配電自動(dòng)化實(shí)用化水平。

〔1〕DL/T 814—2013配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范 〔S〕.北京:中國電力出版社，2014.

〔2〕DL/T 721—2013配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端 〔S〕.北京:中國電力出版社，2013.

〔3〕GB/T 17626.2—2006靜電放電抗擾性試驗(yàn) 〔S〕.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

〔4〕GB/T 17626.4—2008快速瞬變電脈沖群抗擾性試驗(yàn) 〔S〕.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

〔5〕GB/T 17626.5—2008浪涌 (沖擊)抗擾性試驗(yàn).北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.01.012

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1008-0198(2015)01-0045-03

2014-07-23