一起35kV并聯電抗器組斷路器異常變位的分析

高彥軍

（國網河南省電力公司超高壓公司）

0 引言

斷路器作為電力系統中重要的電氣設備之一，在電力生產、傳輸和分配的各個過程中，是非常重要的控制和保護設備，主要有兩個作用：①正常情況下開斷、關合和承載運行設備的空載及負荷電流。②在系統發生故障時能與保護裝置和自動裝置相配合，在規定時間內承接、關合和開斷規定的故障電流。并聯電抗器作為電力系統中改善電力系統電壓質量，提高電力系統穩定性的無功補償裝置，其斷路器是否可靠運行將直接影響電能的質量，嚴重時將導致電壓越限，影響系統穩定運行。

1 基本情況

某500kV常規敞開式變電站，站內分三個電壓等級，分別是500kV、220kV、35kV，其35kV母線分東母和西母，出現異常變位的某抗5斷路器運行在35kV西母線上，異常前，該站設備均運行正常，AVC系統在閉環狀態。2022年3月9日6時45分超高壓公司生產監控指揮中心監控班D5000系統（電網調度技術支持系統）報出以下信息：

2022年3月9日6時45分20秒129毫秒，某站35kV某抗5分閘；

2022年3月9日6時45分20秒701毫秒，某站35kV某抗5合閘；

2022年3月9日6時50分18秒696毫秒，某站35kV某抗5分閘。

當值監控員發現35kV某抗5異常動作后，及時將該站 AVC 系統開環并通知站端和檢修人員進行檢查。

2 異常變位分析

2.1 AVC系統動作分析

2.1.1 AVC系統簡介

自動電壓控制系統AVC（Automatic Voltage Control）是對全網無功電壓狀態進行集中監視和分析計算，從全局的角度對廣域分散的電網無功裝置進行協調優化控制，是保持系統電壓穩定、提升電網電壓品質和整個系統經濟運行水平、提高無功電壓管理水平的重要技術手段。

2.1.2 AVC系統的基本原理

AVC系統的基本原理是與地區監控中心主站平臺一體化設計，從高級應用軟件PAS（Power Application Software）網絡建模獲取控制模型、從數據采集與監控系統SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）獲取實時采集數據，根據電網無功電壓實時狀態進行在線分析和計算，通過SCADA遠動通道下發遙控遙調指令，逐步逼近全網無功電壓潮流優化狀態，是一個再分析、再決策逐次逼近的反饋閉環控制過程。

2.1.3 容抗器操作安全策略

有研究發現TPPU可減輕博萊霉素誘導的小鼠肺纖維化5],同時抑制肺內炎癥反應。而肺纖維化與ALI都存在一定的炎癥放大效應,因此,本研究嘗試探索TPPU是否也能減輕LPS誘導的ALI,并對其可能的機制進行探討。實際上,實驗結果證實了我們最初的猜想,本研究觀察到采用TPPU抑制s EH活性,增加小鼠體內EETs含量后,可減輕LPS誘導的小鼠ALI,其機制可能與抑制ALI小鼠肺組織TNF-α的表達有關,從而為s EH抑制劑TPPU用于治療ALI提供了一定的思路和實驗基礎。

AVC系統正常運行時，當出現如下情況時，AVC系統會針對電容器、電抗器進行閉鎖控制。①設備不參與控制（或不允許控制）；②設備關聯的保護動作；③設備連續2次控制拒動；④設備動作次數達到上限；⑤設備在上次周期動作投切過，即設備連續投切間隔不小于5min；⑥設備在冷備用狀態；⑦設備遠方、就地把手在就地位置。

2.1.4 分析

AVC系統安全策略中針對容抗器有一條規定：設備在上次周期動作投切過，即設備連續投切間隔不小于5min，會閉鎖該斷路器，而某抗5第一次動作分閘到某抗5第二次動作合閘的時間差是572ms，小于上述安全策略規定的5min時限。也就是說，從AVC系統的安全策略上分析，AVC系統下發某抗5的跳閘指令，某抗5分閘動作后，AVC系統在5min之內不會再次選擇某抗5斷路器，不會再次對某抗5下發合閘指令。查閱AVC主站端系統歷史指令得知：在某抗5分閘后，AVC系統沒有向站端下發抗5的合閘指令，因此，從AVC安全策略和AVC主站端歷史指令分析，某抗5在分閘后AVC系統并未下發某抗5再次合閘、分閘的遙控指令。

2.2 斷路器動作分析

該站35kV某抗5斷路器是戶外敞開式斷路器，該斷路器型號是LW30-72.5，廠家為山東泰開高壓開關有限公司，其操作機構是CT-26彈簧機構。該彈簧機構在斷路器合閘位置時（分閘彈簧已儲能，合閘彈簧已釋放）對斷路器的合閘彈簧進行儲能，并觸發“斷路器彈簧未儲能動作和復歸”的相關信號。查閱D5000系統和站端監控系統報文得知：某抗5在分閘后的異常合、分變位過程中并沒有觸發“斷路器彈簧未儲能動作和復歸”的相關信號，這表明某抗5斷路器在分閘后沒有進行合閘，其操作機構也未動作，沒有達到斷路器合閘彈簧的儲能條件。因此，從斷路器彈簧機構的儲能條件以及未報出“斷路器彈簧未儲能動作和復歸”相關信號分析，某抗5在分閘后并未再次合閘、分閘。

2.3 保護裝置動作分析

該站35kV某5號電抗器配置的是保測一體機裝置，其保測裝置型號是PST -648U，廠家為南京自動化股份有限公司。查閱該站35kV某抗5的繼電保護定值單，得知35kV某5號電抗器配置并投入的保護是過流Ⅰ、Ⅱ段和過負荷保護，其具體信息如表1所示。查閱該站3號主變故障錄波繼電保護定值單，得知3號主變配置低壓側開關電流突變量啟動判據，其具體信息如表2所示。

表1 35kV某5號電抗器保護定值單

表2 3號主變故障錄波保護定值單

某抗5配置的保護是過流和過負荷保護，其動作邏輯都是致使某抗5斷路器跳閘，不是致使某抗5合閘，并且在某抗5異常變位時刻，D5000系統和站端監控系統以及某抗5保測裝置上沒有報出相關保護動作信息，因此排除保護裝置誤動作造成某抗5的異常變位的可能。另外，35kV某抗5合閘后會產生730A的電流，作為35kV西母匯流斷路器的3號主變低壓側斷路器也同樣會增加730A的電流，這個電流值遠遠大于3號主變低壓側開關電流突變量啟動值，但是在某抗5異常變位時刻，D5000系統、站端監控系統以及3號主變故障錄波系統均未報出故障錄波啟動的相關信號。因此，從保護裝置和3號主變故障錄波動作情況判斷分析，某抗5在分閘后并未再次合閘、分閘。

3 綜合分析

綜上所述，通過AVC系統的安全策略（設備在上次周期動作投切過，即設備連續投切間隔不小于5min）和AVC主站端沒有給站端下發某抗5合閘的歷史遙控指令以及某抗5斷路器機構沒有觸發“斷路器彈簧未儲能動作和復歸”的相關信號（彈簧機構在分閘彈簧已儲能，合閘彈簧已釋放，會啟動彈簧機構的儲能回路）和某抗5保護裝置和3號主變故障錄波未啟動進行綜合分析判斷，35kV某抗5在AVC系統下發分閘指令進行分閘后，并未再次進行合閘和分閘的動作。但是D5000系統和AVC系統以及站端監控系統均收到了某抗5分閘后再次合閘分閘的遙信記錄，判斷是因保測裝置誤發遙信信號引起的，需要通過試驗進行驗證。

4 試驗驗證

本次試驗采用南自PSC641U保測裝置，把端子排正共端（＋57V）接入試驗儀常開接口，再回到合位開入端子，試驗儀閉合斷開常開接點模擬開關分合，用PS61850 CONNER工具監視保測裝置。

61850（IEC61850是由IEC-國際電工標準委員會制定的一個應用于變電站自動化系統的全新通信標準）通信上送主站方式有“主動上送”和“周期上送”等方式，當人機界面HMI（Human Machine Interface）刷新數據庫時間大于周期上送時間時，由于周期查詢時HMI數據還是變位前的數據，與主動上送的位置不一致，導致遙信變位通過周期上送又上送一遍；當HMI數據刷新過來后，周期查詢到HMI數據變化后，又將遙信上送一遍，具體過程如下：

發生遙信變位后，HMI通過主動上送隊列，告知61850庫發生變化，61850庫判斷遙信值發生變化（某抗5由合-分），上送第一次報告；

HMI沒有立刻刷新數據區時，61850庫周期查詢HMI數據區時，發現該遙信值仍是老值（某抗5合位），與新值（某抗5分位）不一致，上送第二次報告；

HMI刷新數據區后，該遙信值變位新值（某抗5分位），與61850庫的當前值（某抗5合位）不一致，上送第三次報告。

5 監控應對措施及建議

針對變電站低容低抗斷路器異常變位的事件，監控員及時通知運維單位，并根據相關規程處理。

1）當值監控員上報調度，通知運維單位，加強運行監控，做好相關操作準備，采取相應的措施。

2）當值監控員及時查看AVC系統，查看AVC系統運行是否正常，并將異常變位斷路器AVC開環。

3）當值監控員聯系AVC系統廠家，調閱主站AVC后臺歷史數據，查看AVC系統下發遙控指令是否正確。

4）當值監控員通知運維單位檢查站端監控后臺、保護裝置、設備機構，通過對遙測、遙信、保護信號以及機構動作情況的綜合分析，判斷開關是否異常動作。

5）當值監控員將各類上報信息進行匯總研判，得出相應結論，并進行相應操作。如果確定是誤報信號，當值監控員將該斷路器AVC閉環，并通知相關專業人員查找誤報原因。如果確定是斷路器異常變位，當值監控員及時匯報調度，申請將該間隔轉檢修狀態，并通知相關專業人員查找斷路器異動原因。

6）為避免同類事件的再次發生，建議通過升級PST-640系列保測裝置平臺程序解決上述問題，平臺程序升級不影響保護邏輯、定值及模型。

6 結束語

通過上述試驗得知，引起本次斷路器異常變位的原因是：某抗5斷路器分閘后，其位置信號通過“主動上送”和“周期上送”兩種形式進行上送，由于某抗5保測裝置HMI數據庫未能及時刷新，引起信息重復上送，導致某抗5斷路器分閘后的異常變位情況。