一起110 kV變電站防誤閉鎖裝置異常引起的故障分析處理

劉善軍

（鎮(zhèn)江供電公司，江蘇鎮(zhèn)江212000）

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已知定子側(cè)有功功率和無功功率表達(dá)式：

一起110 kV變電站防誤閉鎖裝置異常引起的故障分析處理

劉善軍

（鎮(zhèn)江供電公司，江蘇鎮(zhèn)江212000）

摘要：110 kV SF6封閉式組合電器（GIS）設(shè)備的隔離開關(guān)防誤閉鎖邏輯由電氣閉鎖和間隔邏輯閉鎖在控制回路上前后串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了雙重化閉鎖，提高了防誤閉鎖的能力。對(duì)雙重化防誤閉鎖裝置異常導(dǎo)致隔離開關(guān)拉不開異常情況進(jìn)行了分析處理，并從變電運(yùn)維角度提出了改進(jìn)方案和避免異常發(fā)生的措施。

關(guān)鍵詞：間隔邏輯閉鎖；電氣閉鎖；防誤閉鎖裝置；運(yùn)維一體化；誤動(dòng)作

隨著電力系統(tǒng)信息化的推進(jìn)，新建變電站運(yùn)行設(shè)備實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化控制，變電站生產(chǎn)運(yùn)行管理向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性進(jìn)一步提高。電氣誤操作是威脅電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一，主要包括帶電誤合（掛）接地閘刀（接地線）、帶負(fù)荷分合隔離開關(guān)、帶接地閘刀（接地線）合斷路器、誤入帶電間隔等。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)《防止電氣誤操作裝置管理規(guī)定》，凡有可能引起事故的一次電氣設(shè)備，均應(yīng)裝設(shè)防誤裝置。防誤閉鎖裝置為人身、電網(wǎng)、設(shè)備提供一道安全的屏障，但當(dāng)防誤閉鎖裝置發(fā)生異常時(shí)會(huì)影響設(shè)備正常操作，甚至?xí)?dǎo)致電氣設(shè)備不安全運(yùn)行。因而，防誤裝置故障的判斷、處理及改進(jìn)具有重要的探討價(jià)值。

1　110 kV變電站防誤閉鎖裝置簡(jiǎn)介

變電站防誤裝置類型主要包括：電磁閉鎖、機(jī)械聯(lián)鎖、機(jī)械程序鎖、機(jī)械鎖、帶電顯示裝置、微機(jī)防誤、電氣閉鎖、邏輯閉鎖等。傳統(tǒng)變電站設(shè)備大多采用電磁閉鎖、機(jī)械程序閉鎖、機(jī)械鎖、帶電顯示裝置閉鎖、微機(jī)閉鎖等傳統(tǒng)閉鎖裝置，這些閉鎖裝置需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，導(dǎo)致傳統(tǒng)變電站閘刀等設(shè)備不具備遠(yuǎn)方操作功能，因而傳統(tǒng)防誤閉鎖裝置已不能滿足變電站運(yùn)行管理的需要。作為變電站自動(dòng)化運(yùn)用發(fā)展方向的間隔邏輯防誤閉鎖系統(tǒng)則擁有更完善的防誤要求，能夠通過電氣設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的自我判斷來實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖；新建變電站的110 kV設(shè)備大多為SF6封閉式組合電器（GIS）設(shè)備，滿足電氣閉鎖對(duì)環(huán)境高標(biāo)準(zhǔn)要求。因而，目前新建變電站主要采用電氣閉鎖和間隔邏輯閉鎖相結(jié)合的方式，該閉鎖方式既實(shí)現(xiàn)了閘刀的雙重化防誤閉鎖功能，又使閘刀具有了遠(yuǎn)方操作功能。

1.1電氣閉鎖

電氣閉鎖是利用斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的位置輔助接點(diǎn)接入需要閉鎖的接地閘刀或隔離開關(guān)的操作回路，通過出入接點(diǎn)的接通或斷開來實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的相互閉鎖［ 1 ］。電氣防誤閉鎖的優(yōu)點(diǎn)是操作可靠，既可實(shí)現(xiàn)間隔內(nèi)閉鎖，又可實(shí)現(xiàn)間隔外防誤閉鎖。缺點(diǎn)是二次回路復(fù)雜，安裝、維護(hù)工作量大，目前110 kV及以上室內(nèi)隔離開關(guān)大多采用此類閉鎖裝置［ 2 ］。

1.2間隔邏輯閉鎖

間隔邏輯閉鎖系統(tǒng)是通過設(shè)備I/O測(cè)控單元對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、接地閘刀等設(shè)備的位置輔助接點(diǎn)進(jìn)行采樣，并通過A/D變換轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進(jìn)行邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備的防誤閉鎖。測(cè)控裝置本身具有可編程邏輯功能，可以根據(jù)電氣設(shè)備的位置變化信息實(shí)現(xiàn)在線閉鎖，同時(shí)可以有效防止在集控中心或調(diào)度遠(yuǎn)方遙控操作變電站斷路器和電動(dòng)閘刀時(shí)誤操作，使得防誤措施更安全。

間隔層防誤閉鎖包括間隔間聯(lián)鎖和間隔內(nèi)閉鎖2種方式。間隔內(nèi)閉鎖采用裝置本地實(shí)時(shí)庫(kù)，間隔間聯(lián)鎖則通過網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，實(shí)現(xiàn)測(cè)控裝置間的信息交換，達(dá)到閉鎖目的。間隔間聯(lián)鎖的信息一部分來源于裝置本地，另一部分源于聯(lián)鎖裝置。測(cè)控裝置通過網(wǎng)絡(luò)獲取聯(lián)鎖信息的方法有2種，即定尋檢和定時(shí)查詢。網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)測(cè)控裝置通過這2種方式可以及時(shí)地從其他測(cè)控裝置獲取聯(lián)鎖信息，實(shí)現(xiàn)全站防務(wù)［ 3 ］。

1.3隔離開關(guān)的雙重化防誤閉鎖

110 kV GIS設(shè)備的隔離開關(guān)防誤閉鎖邏輯由電氣閉鎖和間隔邏輯閉鎖在控制回路上前后串聯(lián)，達(dá)到雙重化閉鎖的目的，其邏輯原理如圖1所示。

圖1　隔離開關(guān)操作防誤邏輯原理

正常操作情況下，隔離開關(guān)后臺(tái)遙控操作需要后臺(tái)防誤邏輯（有的變電站沒有）、間隔防誤邏輯、電氣防誤三層全通過才能遙控成功。隔離開關(guān)測(cè)控裝置操作需要間隔邏輯、電氣防誤兩層通過才能遙控成功。隔離開關(guān)匯控柜就地電動(dòng)操作除了電氣防誤外同意也需要通過間隔防誤邏輯閉鎖［ 3 ］。

2　案例分析

由于新建110 kV變電站110 kV隔離開關(guān)都采用了“電氣閉鎖”+“間隔邏輯閉鎖”相結(jié)合的閉鎖方式，即無論是監(jiān)控后臺(tái)操作還是匯控柜就地操作，其防誤閉鎖均由電氣閉鎖和間隔邏輯閉鎖共同實(shí)現(xiàn)。這種防誤閉鎖方式在提高防誤閉鎖裝置可靠性的同時(shí)，也給運(yùn)維人員驗(yàn)收工作和日常異常處理帶來了一定困難。

2.1事故案例

110 kV白龍山變電站一次系統(tǒng) （如圖2所示），1號(hào)主變壓器運(yùn)行，2號(hào)主變壓器冷備用，710、720、9N0在合位，913為分位。2013年05月4日，調(diào)度下令“將2號(hào)主變由冷備用改為運(yùn)行”、“1號(hào)主變由運(yùn)行改為冷備用（913開關(guān)、710開關(guān)冷備用）”。運(yùn)行維護(hù)人員在執(zhí)行“拉開9131隔離開關(guān)”操作任務(wù)時(shí)，9131隔離開關(guān)拒動(dòng)。

2.2隔離開關(guān)拉不開原因分析

隔離開關(guān)拒動(dòng)原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）隔離開關(guān)不滿足防誤裝置閉鎖條件；（2）隔離開關(guān)遙控壓板取下；（3）隔離開關(guān)操作回路或機(jī)構(gòu)出現(xiàn)問題；（4）公用測(cè)控裝置故障；（5）間隔邏輯閉鎖裝置中閉鎖邏輯設(shè)置錯(cuò)誤；（6）電氣閉鎖裝置故障；（7）閘刀、開關(guān)等位置輔助接點(diǎn)接觸不良［ 4 ］。

運(yùn)維人員先后檢查確認(rèn)操作票操作順序正確、后臺(tái)機(jī)、測(cè)控裝置、匯控柜無告警異常信號(hào)、該隔離開關(guān)遙控壓板在投入狀態(tài)、隔離開關(guān)操作電源、電機(jī)電源正常。因而，進(jìn)一步對(duì)913隔離開關(guān)控制回路進(jìn)行檢查，其控制回路如圖3所示，該控制回路中隔離開關(guān)防誤裝置聯(lián)鎖部分為圖4所示。在圖3和圖4中，CB31為913開關(guān)、DS31為9131隔離開關(guān)、ES31為913101接地閘刀、ES32為913301接地閘刀、ES11為7114母線接地閘刀、KM1為合閘繼電器、KM2為分閘繼電器、SA1為電氣閉鎖解鎖切換開關(guān)、SA2為913隔離開關(guān)遠(yuǎn)方/就地操作切換開關(guān)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圖紙，運(yùn)用二次系統(tǒng)事故分析的逆序檢查法，檢查到圖4中XL：1處對(duì)地電壓為-110 V，XL：10處對(duì)地電壓為-110 V，說明電氣閉鎖回路良好。當(dāng)檢查到 XL：9處時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)地電壓為 0，因而判斷為9131隔離開關(guān)控制回路中邏輯閉鎖接點(diǎn)未接通，導(dǎo)致9131隔離開關(guān)操作失敗。按照《安規(guī)》中解鎖鑰匙使用的相關(guān)規(guī)定，對(duì)9131隔離開關(guān)邏輯閉鎖切換開關(guān)由聯(lián)鎖位置切至解鎖位置，9131隔離開關(guān)被成功拉開。待全部操作結(jié)束后，聯(lián)系檢修人員對(duì)9131隔離開關(guān)邏輯閉鎖裝置進(jìn)行檢查處理。

2.3異常分析判斷

圖2　110 kV某變電站一次系統(tǒng)（110 kV部分）

該變電站的測(cè)控裝置型號(hào)為PCS-9705，在邏輯閉鎖功能投入時(shí)，裝置能夠接受邏輯閉鎖編程，當(dāng)遠(yuǎn)方遙控或就地操作時(shí)，裝置自動(dòng)啟動(dòng)邏輯閉鎖程序，以決定控制操作是否允許。在裝置的監(jiān)控參數(shù)中，為每一個(gè)控制對(duì)象提供了對(duì)應(yīng)的邏輯閉鎖控制字，該控制字置“1”，表示對(duì)應(yīng)控制對(duì)象的閉鎖功能投入。閉鎖邏輯可通過專用的邏輯組態(tài)工具軟件編輯，經(jīng)以太網(wǎng)口直接下載到裝置。

圖3　隔離開關(guān)控制回路

圖4　隔離開關(guān)防誤裝置聯(lián)鎖

檢查發(fā)現(xiàn)該測(cè)控裝置無任何告警現(xiàn)象，無任何模塊異?，F(xiàn)象。在測(cè)控裝置上翻看邏輯菜單無法查出實(shí)現(xiàn)該閉鎖邏輯功能的條件哪一個(gè)不滿足。

對(duì)照9131閘刀邏輯閉鎖圖，可以看出9131閉鎖邏輯由本間隔91301隔離開關(guān)分位、110 kVⅠ段母線7114母線接地閘刀分位、本間隔91303接地閘刀分位和913線路三相無流構(gòu)成，必需同時(shí)滿足以上條件時(shí)，才能允許操作9131隔離開關(guān)。

現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)為913開關(guān)處于分位、91301接地閘刀處于分位、91303接地閘刀處于分位、9114接地閘刀處于分位、913線路三相無流，滿足9131隔離開關(guān)分閘條件，其邏輯如圖5所示。檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)后通過專用的邏輯組態(tài)工具軟件編輯調(diào)出測(cè)控裝置的9131閉鎖邏輯，如圖6所示。

圖5　隔離開關(guān)設(shè)計(jì)閉鎖邏輯

圖6　隔離開關(guān)測(cè)控裝置邏輯閉鎖

對(duì)比圖5和圖6可以看出，測(cè)控裝置中閉鎖邏輯與設(shè)計(jì)閉鎖邏輯不完全相同，測(cè)控裝置中閉鎖條件為檢測(cè)913線路無壓，而所設(shè)計(jì)閉鎖邏輯為檢測(cè)913線路三相無流，在913線路帶電情況下，9131隔離開關(guān)必然拉不開。檢修人員通過專用的邏輯組態(tài)工具軟件編輯修改了測(cè)控裝置的9131閉鎖邏輯，9131閘刀操作成功。

結(jié)合白龍山變電站設(shè)備運(yùn)行情況，9131隔離開關(guān)拒在驗(yàn)收操作時(shí)，線路尚未投運(yùn)，邏輯閉鎖裝置采線路無壓，邏輯閉鎖回路可以通過，故操作正常。變電站投運(yùn)時(shí)913開關(guān)、9131隔離開關(guān)、9133隔離開關(guān)均在合上位置，由上級(jí)電源對(duì)母線充電，所以9131隔離開關(guān)拒絕操作問題未暴露。但該操作為投運(yùn)后的第一次操作，線路帶電，邏輯閉鎖裝置采線路無壓，邏輯閉鎖回路未通過，所以9131隔離開關(guān)出現(xiàn)拒絕操作的現(xiàn)象。

3　改進(jìn)措施

基于對(duì)9131隔離開關(guān)拒絕操作的原因分析，從變電運(yùn)維角度提出以下措施，以避免再次發(fā)生此類問題。

（1）將邏輯閉鎖“可視化”。間隔測(cè)控裝置雖有邏輯閉鎖功能，但是不能直接查看邏輯閉鎖條件，給故障查找和變電驗(yàn)收工作增加了難度。對(duì)于新設(shè)備采購(gòu)應(yīng)傾向于具有閉鎖條件顯示功能的間隔測(cè)控裝置，或在具備條件的情況下，聯(lián)系廠家對(duì)現(xiàn)有間隔測(cè)控裝置進(jìn)行技術(shù)改造，或者在變電站后臺(tái)機(jī)顯示邏輯關(guān)系。

（2）管理上重視變電站防誤閉鎖裝置驗(yàn)收工作，針對(duì)新型防誤閉鎖裝置應(yīng)及時(shí)改進(jìn)驗(yàn)收方式，例如間隔邏輯閉鎖中某些條件需要由運(yùn)維人員和檢修人員共同配合驗(yàn)收，例如間隔TA無流條件閉鎖邏輯等。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過9131閘刀拒動(dòng)的異常分析處理可以看出，新建變電站采用防誤間隔邏輯閉鎖和電氣防誤閉鎖相結(jié)合的雙重化閉鎖方式，其相比傳統(tǒng)防誤閉鎖具有一定復(fù)雜性，因而防誤裝置異常的判斷處理更加復(fù)雜，對(duì)變電運(yùn)維人員技術(shù)水平提出更高要求，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)維人員有關(guān)防誤閉鎖知識(shí)的培訓(xùn)，包括防誤裝置原理、防誤操作流程、日常管理和維護(hù)中注意事項(xiàng)等。在保證安全的前提下，可以考慮通過優(yōu)化變電運(yùn)維工作方式、培訓(xùn)內(nèi)容，來提高變電運(yùn)維管理水平。變電站防誤閉鎖裝置的運(yùn)行維護(hù)、異常處理則可以作為變電運(yùn)維一體化工作一項(xiàng)有效嘗試，運(yùn)維人員正確迅速對(duì)防誤閉鎖裝置異常做出判斷，有助于提高操作效率和操作可靠性，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 李艷軍. 綜合自動(dòng)化變電站防誤閉鎖系統(tǒng)應(yīng)用研究［J］. 華中電力，2012，25（2）：34-37.

［2］ 趙旭峰. 變電站防誤閉鎖裝置的功能及應(yīng)用［J］. 江蘇電機(jī)工程，2010，29（4）：59-64.

［3］ 王鵬程. 綜合自動(dòng)化變電站防誤閉鎖系統(tǒng)的應(yīng)用分析［J］. 中國(guó)電力教育，2010（S1）：573-574.

［4］ 王一清. 綜合自動(dòng)化變電站中隔離刀閘防誤操作的閉鎖策略分析［J］. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（5）：137-140.

劉善軍（1982），男，山東臨沂人，工程師，從事變電站管理維護(hù)工作。

Analysis on a Fault Caused by Anti-mislock Device in 110 kV Substation

LIU Shanjun
（Zhenjiang Power Supply Company， Zhenjiang 212000， China）

Abstract：The anti-mislock function of 110 kV SF6based GIS is comprised of one electric blocking coupled with an interval logic blocking. The double-blocking enhanced the ability of preventing anti-mislock. The breaking failure of disconnecting switch caused by the abnormal of double-blocking anti-mislock device is analyzed. Based on the analysis， from the point of view of operation and maintenance， some improving plans and measures to prevent the abnormal of double-blocking anti-misblock devices are proposed.

Key words：interval logic blocking； electric blocking； anti-mislock； integration of operation and maintenance； mal-operation

中圖分類號(hào)：TM76

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1009-0665（2016）03-0080-04

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015 -12-11；修回日期：2016-01-26