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

（鎮江供電公司，江蘇鎮江212000）

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已知定子側有功功率和無功功率表達式：

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

（鎮江供電公司，江蘇鎮江212000）

摘要：110 kV SF6封閉式組合電器（GIS）設備的隔離開關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，實現了雙重化閉鎖，提高了防誤閉鎖的能力。對雙重化防誤閉鎖裝置異常導致隔離開關拉不開異常情況進行了分析處理，并從變電運維角度提出了改進方案和避免異常發生的措施。

關鍵詞：間隔邏輯閉鎖；電氣閉鎖；防誤閉鎖裝置；運維一體化；誤動作

隨著電力系統信息化的推進，新建變電站運行設備實現了綜合自動化控制，變電站生產運行管理向信息化、網絡化、智能化方向發展，電力系統運行的可靠性進一步提高。電氣誤操作是威脅電力系統穩定運行的主要因素之一，主要包括帶電誤合（掛）接地閘刀（接地線）、帶負荷分合隔離開關、帶接地閘刀（接地線）合斷路器、誤入帶電間隔等。根據國家電網《防止電氣誤操作裝置管理規定》，凡有可能引起事故的一次電氣設備，均應裝設防誤裝置。防誤閉鎖裝置為人身、電網、設備提供一道安全的屏障，但當防誤閉鎖裝置發生異常時會影響設備正常操作，甚至會導致電氣設備不安全運行。因而，防誤裝置故障的判斷、處理及改進具有重要的探討價值。

1　110 kV變電站防誤閉鎖裝置簡介

變電站防誤裝置類型主要包括：電磁閉鎖、機械聯鎖、機械程序鎖、機械鎖、帶電顯示裝置、微機防誤、電氣閉鎖、邏輯閉鎖等。傳統變電站設備大多采用電磁閉鎖、機械程序閉鎖、機械鎖、帶電顯示裝置閉鎖、微機閉鎖等傳統閉鎖裝置，這些閉鎖裝置需要現場進行操作，導致傳統變電站閘刀等設備不具備遠方操作功能，因而傳統防誤閉鎖裝置已不能滿足變電站運行管理的需要。作為變電站自動化運用發展方向的間隔邏輯防誤閉鎖系統則擁有更完善的防誤要求，能夠通過電氣設備實時狀態的自我判斷來實現防誤閉鎖；新建變電站的110 kV設備大多為SF6封閉式組合電器（GIS）設備，滿足電氣閉鎖對環境高標準要求。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合的方式，該閉鎖方式既實現了閘刀的雙重化防誤閉鎖功能，又使閘刀具有了遠方操作功能。

1.1電氣閉鎖

電氣閉鎖是利用斷路器、隔離開關等設備的位置輔助接點接入需要閉鎖的接地閘刀或隔離開關的操作回路，通過出入接點的接通或斷開來實現設備間的相互閉鎖［ 1 ］。電氣防誤閉鎖的優點是操作可靠，既可實現間隔內閉鎖，又可實現間隔外防誤閉鎖。缺點是二次回路復雜，安裝、維護工作量大，目前110 kV及以上室內隔離開關大多采用此類閉鎖裝置［ 2 ］。

1.2間隔邏輯閉鎖

間隔邏輯閉鎖系統是通過設備I/O測控單元對斷路器、隔離開關、接地閘刀等設備的位置輔助接點進行采樣，并通過A/D變換轉換為數字量并進行邏輯判斷，實現對現場一次設備的防誤閉鎖。測控裝置本身具有可編程邏輯功能，可以根據電氣設備的位置變化信息實現在線閉鎖，同時可以有效防止在集控中心或調度遠方遙控操作變電站斷路器和電動閘刀時誤操作，使得防誤措施更安全。

間隔層防誤閉鎖包括間隔間聯鎖和間隔內閉鎖2種方式。間隔內閉鎖采用裝置本地實時庫，間隔間聯鎖則通過網絡和協議，實現測控裝置間的信息交換，達到閉鎖目的。間隔間聯鎖的信息一部分來源于裝置本地，另一部分源于聯鎖裝置。測控裝置通過網絡獲取聯鎖信息的方法有2種，即定尋檢和定時查詢。網絡中的各個測控裝置通過這2種方式可以及時地從其他測控裝置獲取聯鎖信息，實現全站防務［ 3 ］。

1.3隔離開關的雙重化防誤閉鎖

110 kV GIS設備的隔離開關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，達到雙重化閉鎖的目的，其邏輯原理如圖1所示。

圖1　隔離開關操作防誤邏輯原理

正常操作情況下，隔離開關后臺遙控操作需要后臺防誤邏輯（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。隔離開關測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。隔離開關匯控柜就地電動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隔離開關都采用了“電氣閉鎖”+“間隔邏輯閉鎖”相結合的閉鎖方式，即無論是監控后臺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現。這種防誤閉鎖方式在提高防誤閉鎖裝置可靠性的同時，也給運維人員驗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 （如圖2所示），1號主變壓器運行，2號主變壓器冷備用，710、720、9N0在合位，913為分位。2013年05月4日，調度下令“將2號主變由冷備用改為運行”、“1號主變由運行改為冷備用（913開關、710開關冷備用）”。運行維護人員在執行“拉開9131隔離開關”操作任務時，9131隔離開關拒動。

2.2隔離開關拉不開原因分析

隔離開關拒動原因主要有以下幾點：（1）隔離開關不滿足防誤裝置閉鎖條件；（2）隔離開關遙控壓板取下；（3）隔離開關操作回路或機構出現問題；（4）公用測控裝置故障；（5）間隔邏輯閉鎖裝置中閉鎖邏輯設置錯誤；（6）電氣閉鎖裝置故障；（7）閘刀、開關等位置輔助接點接觸不良［ 4 ］。

運維人員先后檢查確認操作票操作順序正確、后臺機、測控裝置、匯控柜無告警異常信號、該隔離開關遙控壓板在投入狀態、隔離開關操作電源、電機電源正常。因而，進一步對913隔離開關控制回路進行檢查，其控制回路如圖3所示，該控制回路中隔離開關防誤裝置聯鎖部分為圖4所示。在圖3和圖4中，CB31為913開關、DS31為9131隔離開關、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、SA2為913隔離開關遠方/就地操作切換開關。

根據現場圖紙，運用二次系統事故分析的逆序檢查法，檢查到圖4中XL：1處對地電壓為-110 V，XL：10處對地電壓為-110 V，說明電氣閉鎖回路良好。當檢查到 XL：9處時發現對地電壓為 0，因而判斷為9131隔離開關控制回路中邏輯閉鎖接點未接通，導致9131隔離開關操作失敗。按照《安規》中解鎖鑰匙使用的相關規定，對9131隔離開關邏輯閉鎖切換開關由聯鎖位置切至解鎖位置，9131隔離開關被成功拉開。待全部操作結束后，聯系檢修人員對9131隔離開關邏輯閉鎖裝置進行檢查處理。

2.3異常分析判斷

圖2　110 kV某變電站一次系統（110 kV部分）

該變電站的測控裝置型號為PCS-9705，在邏輯閉鎖功能投入時，裝置能夠接受邏輯閉鎖編程，當遠方遙控或就地操作時，裝置自動啟動邏輯閉鎖程序，以決定控制操作是否允許。在裝置的監控參數中，為每一個控制對象提供了對應的邏輯閉鎖控制字，該控制字置“1”，表示對應控制對象的閉鎖功能投入。閉鎖邏輯可通過專用的邏輯組態工具軟件編輯，經以太網口直接下載到裝置。

圖3　隔離開關控制回路

圖4　隔離開關防誤裝置聯鎖

檢查發現該測控裝置無任何告警現象，無任何模塊異常現象。在測控裝置上翻看邏輯菜單無法查出實現該閉鎖邏輯功能的條件哪一個不滿足。

對照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線路三相無流構成，必需同時滿足以上條件時，才能允許操作9131隔離開關。

現場一次設備運行狀態為913開關處于分位、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隔離開關分閘條件，其邏輯如圖5所示。檢修人員到現場后通過專用的邏輯組態工具軟件編輯調出測控裝置的9131閉鎖邏輯，如圖6所示。

圖5　隔離開關設計閉鎖邏輯

圖6　隔離開關測控裝置邏輯閉鎖

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

結合白龍山變電站設備運行情況，9131隔離開關拒在驗收操作時，線路尚未投運，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。變電站投運時913開關、9131隔離開關、9133隔離開關均在合上位置，由上級電源對母線充電，所以9131隔離開關拒絕操作問題未暴露。但該操作為投運后的第一次操作，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隔離開關出現拒絕操作的現象。

3　改進措施

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

（1）將邏輯閉鎖“可視化”。間隔測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收工作增加了難度。對于新設備采購應傾向于具有閉鎖條件顯示功能的間隔測控裝置，或在具備條件的情況下，聯系廠家對現有間隔測控裝置進行技術改造，或者在變電站后臺機顯示邏輯關系。

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

4　結束語

通過9131閘刀拒動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合的雙重化閉鎖方式，其相比傳統防誤閉鎖具有一定復雜性，因而防誤裝置異常的判斷處理更加復雜，對變電運維人員技術水平提出更高要求，應加強對運維人員有關防誤閉鎖知識的培訓，包括防誤裝置原理、防誤操作流程、日常管理和維護中注意事項等。在保證安全的前提下，可以考慮通過優化變電運維工作方式、培訓內容，來提高變電運維管理水平。變電站防誤閉鎖裝置的運行維護、異常處理則可以作為變電運維一體化工作一項有效嘗試，運維人員正確迅速對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，確保電網安全穩定運行。

參考文獻：

［1］ 李艷軍. 綜合自動化變電站防誤閉鎖系統應用研究［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用［J］. 江蘇電機工程，2010，29（4）：59-64.

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

［4］ 王一清. 綜合自動化變電站中隔離刀閘防誤操作的閉鎖策略分析［J］. 電力自動化設備，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：TM76

文獻標志碼：B

文章編號：1009-0665（2016）03-0080-04

作者簡介：

收稿日期：2015 -12-11；修回日期：2016-01-26