一種基于SOE的斷路器異常跳閘故障定位方法

敖健永

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

0 引 言

SOE，全稱為Sequence of Event，指事件順序記錄，是記錄故障發(fā)生的時間和事件的類型[1]。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，斷路器的穩(wěn)定運行對整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的影響。而斷路器異常跳閘事件的發(fā)生，特別是在無保護動作情況下跳閘時，為了查找故障點，通常使用預(yù)試、定檢等常規(guī)試驗項目對一、二次設(shè)備進行地毯式全覆蓋逐項檢查測試。該常規(guī)檢查方法存在耗時長、定位難、效率低等缺點。而斷路器偷跳這種異常跳閘，一般具有很大的偶然性，通常不具備可再現(xiàn)性，所以經(jīng)常成為電氣檢修人員遇到的最難解決的問題之一[2]。通常情況下，出現(xiàn)一、二次專業(yè)各檢查試驗項目的試驗結(jié)果均合格，但故障現(xiàn)象卻無法重現(xiàn)，也無法找到故障原因，從而造成停電時間長，甚至導(dǎo)致設(shè)備隱患無法消除，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，影響地區(qū)電網(wǎng)用戶正常供電。本文針對一起500 kV斷路器異常跳閘案例，提出一種基于SOE毫秒級因果關(guān)系的斷路器異常跳閘故障定位方法，以實現(xiàn)有效辨別斷路器偷跳和電氣跳閘。

1 故障過程及初步原因分析

500 kV諜影站500 kV一次主接線采用3/2接線方式。某年3月8日13:03:04，500 kV諜影站500 kV回諜乙線5043邊斷路器A相跳閘，922 ms后，斷路器保護裝置重合閘動作出口，斷路器重合成功。經(jīng)查閱保護動作情況，發(fā)現(xiàn)500 kV回諜乙線兩側(cè)主一、主二保護均無保護動作。故障錄波圖如圖1所示。經(jīng)調(diào)閱錄波發(fā)現(xiàn)，斷路器跳閘前后，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，無故障電流，排除該電力線路存在短路故障點的可能[3]。

圖1 故障錄波圖

導(dǎo)致斷路器異常跳閘的因素較多，包括監(jiān)控系統(tǒng)、測控裝置、人為操作、保護裝置、二次回路、直流系統(tǒng)、電磁干擾等。斷路器異常跳閘后，一、二次專業(yè)檢修人員立即開展異常跳閘原因查找，使用預(yù)試、定檢常規(guī)試驗項目對一、二次設(shè)備進行了全覆蓋逐項檢查測試。檢查情況簡述如下：監(jiān)控系統(tǒng)方面原因排查，經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)，排除了由監(jiān)控系統(tǒng)、測控裝置、人為操作等方面的原因[4]；保護裝置方面原因排查，經(jīng)現(xiàn)場試驗檢查確認(rèn)，排除了保護裝置及操作箱方面的原因[5]；二次回路方面原因排查，經(jīng)現(xiàn)場試驗檢查確認(rèn)，排除了由直流系統(tǒng)一點或多點接地或交流串入直流、二次回路絕緣、電磁干擾等方面的原因[6]；斷路器本體二次元件及回路方面原因排查，經(jīng)現(xiàn)場試驗檢查確認(rèn)，排除了斷路器本體二次元件及回路方面的原因；斷路器本體一次專業(yè)方面的分閘線圈動作電壓、分合閘特性檢查等相關(guān)試驗結(jié)果正常。經(jīng)過一、二次專業(yè)檢查，常規(guī)試驗結(jié)果均合格，故障沒有重現(xiàn)，故障原因查找工作一度陷入停滯。

2 斷路器異常跳閘過程全面分析

2.1 SOE故障定位的理論分析

由于故障現(xiàn)象在斷路器異常跳閘后沒有重現(xiàn)，為了定位故障，擬結(jié)合電氣原理圖，對故障時刻監(jiān)控后臺記錄的SOE報文進行全面深入的分析，探索故障定位方法。

操作回路圖（簡圖）如圖2所示。

圖2 操作回路圖（簡圖）

當(dāng)斷路器偷跳時，斷路器由合變分，斷路器本體常開接點由合變分，繼而使得斷路器合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ因負(fù)電源端開路而失電，基于該因果關(guān)系，斷路器本體常開輔助接點變位將先于斷路器合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ返回，從而“斷路器合位由合變分”SOE報文先于“合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ常閉接點串聯(lián)分閘位置監(jiān)視繼電器TWJ常閉接點（分閘位置監(jiān)視繼電器在斷路器分閘未到位前一直處于閉合狀態(tài)）構(gòu)成的控制回路斷線動作”SOE報文發(fā)出。

當(dāng)保護動作或二次回路絕緣等問題使得跳閘回路導(dǎo)通時，合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ兩端等電位和跳閘線圈TQ勵磁將同時發(fā)生，合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ失電返回，跳閘線圈TQ勵磁驅(qū)動斷路器脫扣分閘。合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ返回一般比斷路器本體機構(gòu)機械變位要快，即合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ常閉接點比斷路器本體常開輔助接點變位要快，從而“合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ常閉接點串聯(lián)分閘位置監(jiān)視繼電器TWJ常閉接點（分閘位置監(jiān)視繼電器在斷路器分閘未到位前一直處于閉合狀態(tài)）構(gòu)成的控制回路斷線動作”SOE報文先于“斷路器合位由合變分”SOE報文發(fā)出。

2.2 SOE故障定位的試驗驗證

為了驗證上述理論分析的正確性，現(xiàn)場對機械跳閘（斷路器本體機械跳閘）和電氣跳閘（機構(gòu)箱內(nèi)電氣點跳、利用保護動作傳動開關(guān)）分別開展了多次試驗，各種試驗類型下的試驗結(jié)果如表1所示。

試驗結(jié)果表明，在機械跳閘時，斷路器合位變位SOE報文先于控制回路斷線動作SOE報文；在電氣跳閘時，斷路器合位變位SOE報文后于控制回路斷線動作（第一組控制回路斷線，或第二組控制回路斷線，或兩組控制回路斷線）SOE報文。由此驗證了現(xiàn)場試驗結(jié)果與理論分析一致。

2.3 斷路器異常跳閘故障定位

從500 kV諜影站監(jiān)控后臺查閱500 kV回諜乙線5043斷路器跳閘時刻的SOE報文如表2所示。

表1 試驗結(jié)果

表2 5043斷路器異常跳閘時刻的SOE報文列表

由表2可知，500 kV回諜乙線5043斷路器的“開關(guān)合位變分”SOE報文分別比“第一組控制回路斷線動作”和“第二組控制回路斷線動作”SOE報文早了9 ms和10 ms。根據(jù)第3.1章節(jié)和第3.2章節(jié)所述分析方法，5043斷路器跳閘過程分析如下：斷路器本體機械跳閘，斷路器本體機構(gòu)先發(fā)生機械變位，從而斷路器輔助接點變位，繼而引起合閘位置監(jiān)視繼電器的負(fù)電源端開路，使得合閘位置監(jiān)視繼電器失電返回，從而使“斷路器合位變位”SOE報文先于由合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ常閉接點串聯(lián)分閘位置監(jiān)視繼電器TWJ常閉接點（分閘位置監(jiān)視繼電器在斷路器分閘未到位前一直處于閉合狀態(tài)）構(gòu)成的“控制回路斷線動作”SOE報文發(fā)出。因此，500 kV回諜乙線5043斷路器異常跳閘的故障定位為斷路器本體機構(gòu)。后來，經(jīng)進一步檢查分析，確認(rèn)為分閘掣子老化導(dǎo)致斷路器偷跳。

3 基于SOE的斷路器異常跳閘故障定位方法歸納總結(jié)

3.1 查閱監(jiān)控后臺SOE報文

查閱監(jiān)控后臺報文，獲取斷路器跳閘時段的“斷路器合位由合變分”SOE報文時間（精確到毫秒）（記為TDL），獲取斷路器跳閘時段的“第一組控制回路斷線動作”SOE報文時間（精確到毫秒）（記為T1），獲取斷路器跳閘時段的“第二組控制回路斷線動作”SOE報文時間（精確到毫秒）（記為T2）。

3.2 SOE報文時序分析及故障判別

將斷路器跳閘時段的“斷路器合位由合變分”SOE報文時間TDL、“第一組控制回路斷線動作”SOE報文時間T1、“第二組控制回路斷線動作”SOE報文時間T2作比較，判斷斷路器跳閘原因為斷路器偷跳還是電氣跳閘。

若TDL最早，則說明斷路器常開輔助接點先由合變分，合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ的常閉接點后由分變合；繼而由此判斷斷路器本體機構(gòu)先由合變分，造成合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ因為負(fù)電源端開路而后返回。由此，判別斷路器跳閘原因為斷路器偷跳。

若T1最早，或T2最早，或T1、T2同時最早，則說明合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ常閉接點先由分變合，斷路器常開輔助接點后由合變分；繼而由此判斷跳閘回路導(dǎo)通使合閘位置監(jiān)視繼電器HWJ兩端等電位（相當(dāng)于短路）而先返回，跳閘回路導(dǎo)通使跳閘線圈TQ勵磁驅(qū)動斷路器本體機構(gòu)后由合變分。由此，判別斷路器跳閘原因為電氣跳閘。

若TDL、T1同時最早，或TDL、T2同時最早，或TDL、T1、T2三者同時，則說明斷路器偷跳和電氣跳閘同時發(fā)生（概率接近于零）。

綜上，若斷路器跳閘時段的“斷路器合位由合變分”SOE報文比“控制回路斷線動作”SOE報文出現(xiàn)的時間早，則可判別斷路器跳閘原因為斷路器偷跳；若斷路器跳閘時段的“控制回路斷線動作”SOE報文比“斷路器合位由合變分”SOE報文出現(xiàn)的時間早，則可判別斷路器跳閘原因為電氣跳閘。

4 結(jié) 論

本文基于SOE毫秒級因果關(guān)系的斷路器異常跳閘故障定位方法，通過SOE報文時序分析判別斷路器跳閘原因為斷路器偷跳還是電氣跳閘，相當(dāng)于“二分法”，直接將故障定位到斷路器本體機構(gòu)的機械故障，還是二次設(shè)備或回路的電氣故障，大大縮小了故障查找范圍。該方法安全、準(zhǔn)確、高效、適用范圍廣，與常規(guī)的全覆蓋逐項檢查方法相比，顯著提高了故障查找效率，在縮短故障停電時間、減少停電損失和提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定等方面均具有重要的意義。