某220 kV變電站線路開關(guān)遙控合閘故障分析

張知宇，張威，操晨潤，周剛

（1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司海鹽縣供電公司，浙江 海鹽 314300；2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興市供電公司，浙江 嘉興 314000）

隨著自動化控制、通信等技術(shù)的飛速發(fā)展，遙控操作作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一項重要功能已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用[1]，對電網(wǎng)的運行方式、故障事故的緊急處理、供電質(zhì)量的優(yōu)化等多方面都起到了極其重要的作用。遙控技術(shù)的發(fā)展為變電站的無人值班運行奠定了基礎(chǔ)，監(jiān)控人員只須在調(diào)度主站即可完成遙控、遙調(diào)操作。遙控的可靠性對電網(wǎng)的安全可靠運行起著至關(guān)重要的作用。但是遙控也常常會因為通信中斷、斷路器執(zhí)行機構(gòu)等設(shè)備不可預(yù)料的缺陷而操作失敗，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了嚴重的威脅[2]。本文基于一起某220 kV線路開關(guān)遙控操作失敗故障，深入分析遙控失敗的原因與故障排查方法，并給出了有效的應(yīng)對措施。

1 故障經(jīng)過

2021年2月2日19:37—20:19，在某220 kV變電站線路開關(guān)工作結(jié)束復(fù)役過程中，開關(guān)遙控合閘失敗。詳細過程如下：2月2日19:37，省調(diào)下令該線路開關(guān)由熱備用改運行操作，地調(diào)集控遙控合閘，開關(guān)合閘不成功，并報間隔事故總信號。地調(diào)人員隨即通知運維班人員到現(xiàn)場檢查。值班員現(xiàn)場檢查開關(guān)及機構(gòu)外觀無異常，合閘線圈完好、無異味，并對匯控柜KK開關(guān)進行復(fù)位操作后，事故總信號消失。值班員在現(xiàn)場后臺進行遙控合閘，再次控合失敗，并匯報省調(diào)、區(qū)調(diào)，省調(diào)收回正令。經(jīng)檢查，自動化系統(tǒng)運行正常，設(shè)備無任何異常。

2 故障理論分析

為了及時準確判斷故障的原因，對此遙控操作失敗的故障進行全方位的理論分析。遙控故障原因具體理論層面可分為：遙控返校超時、遙控返校錯誤與遙控執(zhí)行不成功[2]。

2.1 遙控返校超時

誤碼率是導(dǎo)致遙控返校超時的重要原因，其表現(xiàn)為影響信息的處理和傳輸速度，同時增加信息拒收率[2]。此外，惡劣天氣、載波通信線路傳輸距離過長以及主站與子站的通信異常都會導(dǎo)致遙控返校超時[2]。

2.2 遙控返校錯誤

調(diào)度主站數(shù)據(jù)庫中遙控對象點號定義錯誤、關(guān)聯(lián)錯誤以及遙控禁止標志填寫錯誤等都將會導(dǎo)致遙控返校錯誤[2]。

2.3 遙控執(zhí)行不成功

斷路器不動作是導(dǎo)致遙控執(zhí)行不成功的重要原因。斷路器不動作的主要原因有：斷路器機構(gòu)或二次回路故障、測控裝置內(nèi)部某接點不閉合以及機構(gòu)箱保護屏遠方就地控制把手位置問題[2]。

基于上述理論分析，展開故障原因排查。本次故障原因排查的邏輯路線框圖如圖1所示，即：

圖1 排查故障邏輯框架

（1）進行全方位的理論分析；

（2）詳細調(diào)查故障發(fā)生前的工作情況；

（3）對設(shè)備進行冷/熱備用一、二次排查；

（4）提出并驗證潛在原因；

（5）確定最終故障原因調(diào)研市場上主流的自動化解決方案，根據(jù)當(dāng)前軟件的開發(fā)過程和開發(fā)特點，總結(jié)了軟件當(dāng)中存在的優(yōu)、缺點。

3 故障原因排查

運維人員進行全面故障排查，分別調(diào)查了設(shè)備的信息、故障前的工作情況，同時進一步展開冷/熱備用一二次側(cè)的故障排查。

3.1 設(shè)備信息

設(shè)備型號：ZF11B-252（L）；設(shè)備投運日期：2017年1月19日；設(shè)備出廠編號：2015.570；上次設(shè)備檢修日期：2019年1月11日。

3.2 故障前當(dāng)日工作情況

2021年2月2日，結(jié)合對側(cè)某變220 kV正母II段綜合檢修停電機會，某地供電公司對該側(cè)220 kV某4P45開關(guān)彈簧機構(gòu)軸承軸銷更換、機構(gòu)凸輪間隙測量、斷路器特性試驗等反措工作，該4P45線開關(guān)及線路改檢修狀態(tài)，工作終結(jié)時間為當(dāng)日15:30。

本次開關(guān)機構(gòu)隱患治理主要工作包括：

更換機構(gòu)合閘保持摯子部位軸銷和軸承，并測量軸承與鏈刀頭間隙尺寸為0.7 mm，符合廠家技術(shù)條件要求。

對凸輪間隙進行復(fù)測，A相1.45 mm；B、C相1.5 mm（廠家標準值1.5±0.2 mm），數(shù)據(jù)合格。

開展機構(gòu)特性試驗，試驗數(shù)據(jù)如表1所示，結(jié)果均符合廠家技術(shù)標準。

表1 機構(gòu)特性試驗數(shù)據(jù)

其中，機構(gòu)隱患治理工作時，未涉及機構(gòu)箱及匯控柜內(nèi)相關(guān)二次線拆接工作，分合閘試驗時從端子排上加壓。分析表1數(shù)據(jù)可知，該設(shè)備機構(gòu)特性工作均正常，未發(fā)現(xiàn)任何異常。

3.3 操作過程中異常情況

本次遙控操作相關(guān)SOE信息如下：

某地集控值班監(jiān)控員于19:37在OPEN3000監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)操作遙控某線路4P45開關(guān)，監(jiān)控信號顯示控合失敗，并出現(xiàn)間隔事故總信號和閉鎖重合閘信號。

運維人員于20:02進行現(xiàn)場檢查，并對匯控柜KK開關(guān)進行復(fù)位，事故總信號復(fù)歸。

某地集控值班監(jiān)控員于20:06在OPEN3000監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)再次操作遙控合閘操作，合閘失敗，信號與上一次相同。

運維人員于20:15再次對現(xiàn)場匯控柜KK復(fù)位操作，事故總信號再次復(fù)歸。

運維人員于20:19再次在后臺機上遙控合某線路開關(guān)，操作失敗，相關(guān)信號仍然相同。

3.4 故障現(xiàn)場排查

運維人員結(jié)合理論知識與現(xiàn)場考察情況，對出現(xiàn)事故總信號進行分析，調(diào)閱監(jiān)控信息發(fā)現(xiàn)：當(dāng)開關(guān)合閘操作失敗時，監(jiān)控均會報事故總信號。故障線路開關(guān)第一套智能終端為南瑞繼保公司的PCS-222B分相智能終端，其判事故總的邏輯如圖2所示，在智能終端收到遙控命令且開關(guān)實際未合上的情況下，報事故總信號為正常現(xiàn)象。

圖2 排查故障邏輯框架

KK位置說明：當(dāng)收到測控GOOSE遙合命令或手合開入動作時，KK合后位置（KKJ）為“1”，且在GOOSE遙合命令或手合開入返回后仍保持，當(dāng)且僅當(dāng)收到測控的GOOSE遙分命令或手跳入動作后才返回。

由圖2可知：當(dāng)且僅當(dāng)KK繼電器合后位置狀態(tài)為“1”、A/B/C三相至少有一相分位開入才能觸發(fā)整套繼保裝置動作。

檢修人員進一步分別進行熱備用與冷備用狀態(tài)下一、二次設(shè)備排查。

熱備用一、二次排查。檢修人員至現(xiàn)場后，在開關(guān)熱備用狀態(tài)下對開關(guān)機構(gòu)、二次接線牢固、電源空開狀態(tài)、壓板位置等進行檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。遙控合閘回路中經(jīng)過外部中間重動繼電器2ZJ去分相合閘，接線無異常。

冷備用一、二次排查。為進一步驗證缺陷情況，某供電公司于當(dāng)天23:59向省調(diào)申請將故障線路改回冷備用狀態(tài)并進一步檢查處理。

一次人員將“遠方/就地”開關(guān)切換至就地位置后，操作匯控箱面板上的KK開關(guān)，斷路器分合閘動作正常。

二次人員通過對回路分析判斷：因為三相均合閘不成功，所以回路問題應(yīng)存在于三相公共部分。經(jīng)分析后有兩種可能性：

智能終端遙控板異常，導(dǎo)致遙控合閘接點（如圖3中1209-1210“HJ”接點）未閉合，合閘回路不通。

圖3 斷路器遙控合閘回路圖

合閘中間重動繼電器2ZJ卡澀，導(dǎo)致合閘回路不通。

為進一步驗證原因，2月3日0:23，檢修人員通過短接1209—1210接點模擬遙控合閘，開關(guān)未正常合閘。因擔(dān)心合閘線圈燒毀，對斷路器的操作電源進行拉合。隨后依次進行如下操作：

0:27，再次對1209—1210接點進行短接合閘，開關(guān)能正常合閘；

0:33，通過后臺遙控分閘正常；0:39，通過后臺遙控合閘成功；

0:40—1:30，對開關(guān)進行6次遙控分合閘，均正常；期間同步對回路情況進行排查，未發(fā)現(xiàn)異常；

2:39，現(xiàn)場向調(diào)度匯報后，開始改熱備用操作；2:54，故障線路開關(guān)恢復(fù)運行。

3.5 故障原因確定

根據(jù)現(xiàn)場檢查處理情況，在對故障線路開關(guān)操作電源進行拉合后，異常情況消失，后續(xù)的試分合與二次回路排查中均未發(fā)現(xiàn)異常。

根據(jù)此前的情況判斷，因第一次短接1209-1210接點時，合閘失敗，基本可判斷異常可能由中間重動2ZJ繼電器引起（如果短接遙控成功則可判斷為智能終端遙控板開出的HJ可能異常）。因此判斷可能的原因為：合閘中間重動2ZJ繼電器存在卡澀，由于檢修人員在檢查過程中曾經(jīng)有過敲擊，且開關(guān)電源進行拉合后恢復(fù)正常，斷路器后續(xù)分合均正常。

4 暴露問題

在本次異常的排查處理過程中，暴露出了以下方面問題：由于本次開關(guān)僅處理了彈簧機構(gòu)軸承軸銷更換、機構(gòu)凸輪間隙測量、斷路器特性試驗，未動及二次回路，因此在工作終結(jié)的驗收中未在后臺對開關(guān)進行遙控試分合。在異常排查過程中，部分排查步驟未有效掌握異常信號，排查的順序和排查技能存在不足，未能快速明確異常原因。在多次試分合均正常后，在具體原因未完全確定、未得到上級專業(yè)的許可下，即進行了復(fù)役操作。基于上述存在的問題，本文結(jié)合本次排查故障的經(jīng)驗給出如下合理化建議，以減少此類故障的發(fā)生。

5 合理化建議

應(yīng)加強驗收相關(guān)要求的宣貫，后續(xù)凡涉及與開并機構(gòu)有關(guān)的檢修作業(yè)，工作終結(jié)前應(yīng)進行一次遙控分合閘試驗，確保控制回路完好性。

提高專業(yè)管控力和信息報送的及時性，在發(fā)生類似原因未完全明確的異常情況下，應(yīng)在查明原因并匯報上級專業(yè)部門獲得認可后，方可進行復(fù)役操作，防止設(shè)備帶病復(fù)役。

進一步提高專業(yè)人員業(yè)務(wù)技能水平，尤其是對智能站變電站設(shè)備的檢修技能水平，以及在異常情況下的故障排查能力。

提高設(shè)備異常時的應(yīng)急處置能力，做好相應(yīng)的預(yù)想，提前做好處理故障所需的設(shè)備狀態(tài)，提高搶修工作效率。

加強對2ZJ繼電器運行狀況和動作狀況的檢查與跟蹤，若有異常則進行更換。

為方便后期檢修與故障排查，在每次工作后都應(yīng)有詳細的工作記錄。

加強機械設(shè)備各項指標的監(jiān)視與排查，出現(xiàn)異常應(yīng)及時反饋。