朱戎，朱吉然，冷華，唐海國，龔漢陽

(1.河北工程大學，河北 邯鄲 056038；2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙 410007)

1例10 kV配電自動化開關誤動作分析

Analysis of a 10 kV distribution automation switch malfunction

朱戎1，朱吉然2，冷華2，唐海國2，龔漢陽2

(1.河北工程大學，河北 邯鄲 056038；2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南 長沙 410007)

結合現(xiàn)場測試、配電自動化系統(tǒng)主站歷史事故記錄、環(huán)網(wǎng)柜及配電終端遙控二次回路原理等方面對事故原因開展分析，通過系統(tǒng)化測試，確定此次事故為配電終端電磁兼容性能不過關導致配電自動化開關誤動作。

事件順序記錄；配電自動化；配電終端；電磁兼容性能

1 事故概述

2012年6月15日，某局配調人員通過配電自動化系統(tǒng)主站對10 kV云川線大陶開關站進行遠方遙控分閘操作，當調度人員對305間隔負荷開關下發(fā)遠方遙控分閘命令時，305間隔負荷開關分閘成功，同時，現(xiàn)場工作人員觀察到307間隔負荷開關動作跳閘，發(fā)生開關誤動作事故。

2 事故分析

2.1 配電自動化系統(tǒng)主站

考慮遠方遙控操作時，在配電主站歷史數(shù)據(jù)庫中保存有當時操作相關報文和事故記錄。由于故障發(fā)生時間距調查時間相差15天左右，而配電主站內歷史報文信息保存僅7天時間，已經(jīng)無法從主站中調出當時的報文信息。因此從配電主站中調出相關遙控操作事故記錄信息，見表1。

由表1可看出，2012年06月15日07時07分01秒，配電主站調度人員首先完成大陶開關站303開關遙控分操作，執(zhí)行成功；然后進行305間隔開關遙控分操作時，305間隔開關和307間隔開關在07時07分05秒623時刻同時跳閘。此時，305開關分閘原因碼為 “遙控變位跳閘”，與實際遙控操作相符。307開關分閘原因碼為“跳閘”，且當時現(xiàn)場工作人員也未進行307開關就地操作，可初步判斷307開關誤動作。

表1 配電主站中遙控操作事件記錄信息

2.2 一次設備及DTU遙控回路

大陶開關站10 kV一次開關設備控制回路原理如圖1所示。

圖1 大陶開關站一次10 kV開關控制回路原理圖

一次開關的合閘控制回路通過遠方開關1QK，2個開關合閘繼電器的常閉觸點DL、儲能信號常開觸點2XK、隔離開關常閉觸點1HK1和DTU遙控合閘輸出繼電器串聯(lián)組成。在一次開關處于合閘位置時，遠方開關閉合、隔離開關分閘、開關完成儲能，當DTU輸出遙控合閘命令后，開關合閘繼電器得電驅動開關合閘。分析可知，可能存在DTU遙控輸出繼電器回路觸點發(fā)生粘連導致開關合閘。因此，需現(xiàn)場對該繼電器觸點進行絕緣性能檢查。

大陶開關站DTU附柜為國內N品牌產(chǎn)品，其控制回路如圖2所示。分析可知，N品牌DTU控制回路設計過于簡單，未充分考慮遙控操作的可靠性，存在以下缺陷:

圖2 N品牌配電終端遙控驅動回路原理圖

1)遙控回路未配置遙控選擇、返校的信號繼電器，僅有遙控執(zhí)行繼電器。

2)配電終端的CPU遙控出口信號直接經(jīng)過圖2中的8路總線緩沖門芯片74 HC245及D類觸發(fā)器74 HC574后，直接驅動圖3中的遙控執(zhí)行合閘繼電器K1和分閘繼電器K2，配電終端內遙控執(zhí)行回路中的4個間隔開關的分合閘回路之間沒有任何互鎖和自鎖功能。

圖3 N品牌DTU遙控回路原理圖

3)由于缺乏相互閉鎖、遙控選擇和執(zhí)行繼電器未獨立分開，當各類邏輯和驅動芯片受到電磁干擾時可能出現(xiàn)抖動，導致進行遙控分合閘操作時可能出現(xiàn)開關誤動的情況。

4)可能存在絕緣性能差的情況，引起遙控執(zhí)行繼電器觸點粘連導通，在遙控分合閘選擇時，遙控正電源接通后，可能引起其他回路誤動作。

2.3 現(xiàn)場開關站檢查

1)連接配電終端后臺軟件對裝置的各項配置進行檢查，各項配置均無誤；

2)對N品牌DTU外部端子線路、許繼開關站二次回路以及DTU與開關站一次本體之間二次電纜連接進行檢查，均連接正確且牢固；

3)將遙控壓板退出，DTU停電后以及將開關電動操作機構電源斷開后，對大陶開關站4個間隔的遙控回路用2 000 V搖表進行絕緣性能測試，測試結果均大于20 MΩ，不存在觸點粘連情況；

4)拔除遙控電路板進行檢查，未發(fā)生明顯燒壞點和鼓脹點；

5)對系統(tǒng)的直流電源系統(tǒng)進行檢查，未發(fā)現(xiàn)接地和短路情況，電源系統(tǒng)工作正常；

6)按照事故前遙控操作順序對大陶開關站進行現(xiàn)場遙控操作，操作過程未能重現(xiàn)開關誤動作；

以上檢查均未發(fā)現(xiàn)異常，因此做好現(xiàn)場安全措施后，將DTU裝置拆回實驗室進行系統(tǒng)化試驗。

2.4 試驗室電磁兼容測試

在進行電磁兼容試驗過程中，首先進行電快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗，在測試過程中出現(xiàn)開關誤動作現(xiàn)象。

對配電終端進行Ⅲ級、Ⅳ級EMC測試，測試結果見表2。

由表2可見，對此現(xiàn)場故障DTU進行Ⅳ級快速瞬變脈沖群測試時，電源回路 (4 kV/5 kHz)、交流電壓回路 (－4 kV/5 kHz)、交流電流回路、開入回路 (－2 kV/5 kHz)均出現(xiàn)無規(guī)律的開關誤動作；進行Ⅲ級快速瞬變脈沖群測試時，交流電壓回路、交流電流回路 (2kV/5kHz)、開入回路 (－1kV/5kHz)均出現(xiàn)無規(guī)律的開關誤動作。

為了排除個體差異，更換新的遙控I/O板進行Ⅲ，Ⅳ級EMC測試，同樣出現(xiàn)了表2中開關誤動作的情況。

2.5 結論及建議

分析以上EMC測試結果可知，N品牌配電終端遙控回路設計不合理，無法滿足國標規(guī)定的電磁兼容Ⅲ級要求，進行遙控分合閘操作時，存在其他遙控回路出口誤動作的風險。

建議采取如下措施:

1)為每個間隔配置單獨遙控選擇的信號繼電器，將此繼電器輔助觸點接到遙控執(zhí)行回路中；建議每個間隔配置獨立的遙控執(zhí)行繼電器。

2)增加遙控操作回路的性質保護、數(shù)量保護等各類保護功能，避免多個開關同時出口的情況發(fā)生:

①當配電終端接收到遙控操作命令時，首先校驗其合理性，如果不正確或已超出遙控路數(shù)的范圍，則自動撤消此次遙控操作，并以返校錯誤的形式報告主站。

②當收到某開關遙控分 (合)閘命令時，遙控處理板發(fā)出對應遙控路號的對象分 (合)繼電器的驅動信號，并對所有的分 (合)閘繼電器的驅動端進行采樣返校，保證每次只能有1路的驅動信號有效，否則就自動撤消操作，即數(shù)量保護。

③返校正確后以遙控返校正確的形式報告主站，同時發(fā)出遙控分 (合)性質信號，性質分(合)繼電器動作，完成性質保護功能，即對象合(分)繼電器電源回路斷開，保證只能進行分(合)閘操作。

2.6 現(xiàn)場改進后運行情況

1)臨時處理措施

對于所有配置N品牌DTU的開關站，將遙控壓板退出、遠方就地把手轉到就地，暫停遙控操作；如確實需要進行遠方控制，建議遠控時將需要進行遙控操作的間隔轉至遠方、投入壓板，其他間隔均轉至就地、退出壓板。

表2 配電終端進行EMC測試結果

2)N品牌改進情況

N品牌DTU改進后的遙控回路硬件整體原理如圖4所示。改進后遙控回路圖具有以下特點:

①JF0－JH9為遙控接線板上出口繼電器的線圈，其他為單元內部信號繼電器的觸點，ZX為遙控執(zhí)行的繼電器，BH繼電器的信號來源由硬件產(chǎn)生 (來自電源監(jiān)視、遙控返校、遙控寄存器數(shù)據(jù)監(jiān)視等)。設置了單獨的遙控選擇的繼電器，遙控選擇分閘繼電器F0－F9、遙控選擇合閘繼電器H0－H9。

②為防止開關誤動作，設置了遙控回路相關閉鎖保護功能，含性質保護、數(shù)量保護等。

改進后的N品牌DTU控制回路具備性質保護、數(shù)量保護等功能，基本接受了事故調查人員提出的改進意見，具有較高可靠性。

技術人員對改進后的DTU開展電磁兼容測試，通過Ⅳ級快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌、靜電等測試，滿足國標Ⅳ電磁兼容性能的要求。

3)改進后運行情況

采取以上改進措施，共對長沙地區(qū)60余套N品牌DTU遙控板進行了改進、更換，到2014年上半年為止，未出現(xiàn)類似的開關誤動作情況，運行情況良好。

3 結束語

通過分析一起由于配電終端電磁兼容性能不過關導致10 kV配電自動化開關誤動作的事故，提出了應對策略和解決方案，并對改進后情況進行了分析。

配電自動化系統(tǒng)工作涉及專業(yè)多、現(xiàn)場一、二次設備融合，且現(xiàn)場配電終端運行環(huán)境惡劣，對配電一、二次設備可靠性要求更高，需要配電自動化管理層在建設、運維過程中提高對設備可靠性的要求，認真分析細節(jié)性問題，不斷總結提煉，為配電自動化建設把好關，提升配電自動化實用化水平。

〔1〕DL/T 814—2013配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范 〔S〕.北京:中國電力出版社，2014.

〔2〕DL/T 721—2013配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端 〔S〕.北京:中國電力出版社，2013.

〔3〕GB/T 17626.2—2006靜電放電抗擾性試驗 〔S〕.北京:中國標準出版社，1996.

〔4〕GB/T 17626.4—2008快速瞬變電脈沖群抗擾性試驗 〔S〕.北京:中國標準出版社，2008.

〔5〕GB/T 17626.5—2008浪涌 (沖擊)抗擾性試驗.北京:中國標準出版社，2008.

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.01.012

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1008-0198(2015)01-0045-03

2014-07-23