1例10 kV配电自动化开关误动作分析

朱戎，朱吉然，冷华，唐海国，龚汉阳

(1.河北工程大学，河北 邯郸 056038；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙 410007)

1例10 kV配电自动化开关误动作分析

Analysis of a 10 kV distribution automation switch malfunction

朱戎1，朱吉然2，冷华2，唐海国2，龚汉阳2

(1.河北工程大学，河北 邯郸 056038；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙 410007)

结合现场测试、配电自动化系统主站历史事故记录、环网柜及配电终端遥控二次回路原理等方面对事故原因开展分析，通过系统化测试，确定此次事故为配电终端电磁兼容性能不过关导致配电自动化开关误动作。

事件顺序记录；配电自动化；配电终端；电磁兼容性能

1 事故概述

2012年6月15日，某局配调人员通过配电自动化系统主站对10 kV云川线大陶开关站进行远方遥控分闸操作，当调度人员对305间隔负荷开关下发远方遥控分闸命令时，305间隔负荷开关分闸成功，同时，现场工作人员观察到307间隔负荷开关动作跳闸，发生开关误动作事故。

2 事故分析

2.1 配电自动化系统主站

考虑远方遥控操作时，在配电主站历史数据库中保存有当时操作相关报文和事故记录。由于故障发生时间距调查时间相差15天左右，而配电主站内历史报文信息保存仅7天时间，已经无法从主站中调出当时的报文信息。因此从配电主站中调出相关遥控操作事故记录信息，见表1。

由表1可看出，2012年06月15日07时07分01秒，配电主站调度人员首先完成大陶开关站303开关遥控分操作，执行成功；然后进行305间隔开关遥控分操作时，305间隔开关和307间隔开关在07时07分05秒623时刻同时跳闸。此时，305开关分闸原因码为 “遥控变位跳闸”，与实际遥控操作相符。307开关分闸原因码为“跳闸”，且当时现场工作人员也未进行307开关就地操作，可初步判断307开关误动作。

表1 配电主站中遥控操作事件记录信息

2.2 一次设备及DTU遥控回路

大陶开关站10 kV一次开关设备控制回路原理如图1所示。

图1 大陶开关站一次10 kV开关控制回路原理图

一次开关的合闸控制回路通过远方开关1QK，2个开关合闸继电器的常闭触点DL、储能信号常开触点2XK、隔离开关常闭触点1HK1和DTU遥控合闸输出继电器串联组成。在一次开关处于合闸位置时，远方开关闭合、隔离开关分闸、开关完成储能，当DTU输出遥控合闸命令后，开关合闸继电器得电驱动开关合闸。分析可知，可能存在DTU遥控输出继电器回路触点发生粘连导致开关合闸。因此，需现场对该继电器触点进行绝缘性能检查。

大陶开关站DTU附柜为国内N品牌产品，其控制回路如图2所示。分析可知，N品牌DTU控制回路设计过于简单，未充分考虑遥控操作的可靠性，存在以下缺陷:

图2 N品牌配电终端遥控驱动回路原理图

1)遥控回路未配置遥控选择、返校的信号继电器，仅有遥控执行继电器。

2)配电终端的CPU遥控出口信号直接经过图2中的8路总线缓冲门芯片74 HC245及D类触发器74 HC574后，直接驱动图3中的遥控执行合闸继电器K1和分闸继电器K2，配电终端内遥控执行回路中的4个间隔开关的分合闸回路之间没有任何互锁和自锁功能。

图3 N品牌DTU遥控回路原理图

3)由于缺乏相互闭锁、遥控选择和执行继电器未独立分开，当各类逻辑和驱动芯片受到电磁干扰时可能出现抖动，导致进行遥控分合闸操作时可能出现开关误动的情况。

4)可能存在绝缘性能差的情况，引起遥控执行继电器触点粘连导通，在遥控分合闸选择时，遥控正电源接通后，可能引起其他回路误动作。

2.3 现场开关站检查

1)连接配电终端后台软件对装置的各项配置进行检查，各项配置均无误；

2)对N品牌DTU外部端子线路、许继开关站二次回路以及DTU与开关站一次本体之间二次电缆连接进行检查，均连接正确且牢固；

3)将遥控压板退出，DTU停电后以及将开关电动操作机构电源断开后，对大陶开关站4个间隔的遥控回路用2 000 V摇表进行绝缘性能测试，测试结果均大于20 MΩ，不存在触点粘连情况；

4)拔除遥控电路板进行检查，未发生明显烧坏点和鼓胀点；

5)对系统的直流电源系统进行检查，未发现接地和短路情况，电源系统工作正常；

6)按照事故前遥控操作顺序对大陶开关站进行现场遥控操作，操作过程未能重现开关误动作；

以上检查均未发现异常，因此做好现场安全措施后，将DTU装置拆回实验室进行系统化试验。

2.4 试验室电磁兼容测试

在进行电磁兼容试验过程中，首先进行电快速瞬变脉冲群抗扰度检验，在测试过程中出现开关误动作现象。

对配电终端进行Ⅲ级、Ⅳ级EMC测试，测试结果见表2。

由表2可见，对此现场故障DTU进行Ⅳ级快速瞬变脉冲群测试时，电源回路 (4 kV/5 kHz)、交流电压回路 (－4 kV/5 kHz)、交流电流回路、开入回路 (－2 kV/5 kHz)均出现无规律的开关误动作；进行Ⅲ级快速瞬变脉冲群测试时，交流电压回路、交流电流回路 (2kV/5kHz)、开入回路 (－1kV/5kHz)均出现无规律的开关误动作。

为了排除个体差异，更换新的遥控I/O板进行Ⅲ，Ⅳ级EMC测试，同样出现了表2中开关误动作的情况。

2.5 结论及建议

分析以上EMC测试结果可知，N品牌配电终端遥控回路设计不合理，无法满足国标规定的电磁兼容Ⅲ级要求，进行遥控分合闸操作时，存在其他遥控回路出口误动作的风险。

建议采取如下措施:

1)为每个间隔配置单独遥控选择的信号继电器，将此继电器辅助触点接到遥控执行回路中；建议每个间隔配置独立的遥控执行继电器。

2)增加遥控操作回路的性质保护、数量保护等各类保护功能，避免多个开关同时出口的情况发生:

①当配电终端接收到遥控操作命令时，首先校验其合理性，如果不正确或已超出遥控路数的范围，则自动撤消此次遥控操作，并以返校错误的形式报告主站。

②当收到某开关遥控分 (合)闸命令时，遥控处理板发出对应遥控路号的对象分 (合)继电器的驱动信号，并对所有的分 (合)闸继电器的驱动端进行采样返校，保证每次只能有1路的驱动信号有效，否则就自动撤消操作，即数量保护。

③返校正确后以遥控返校正确的形式报告主站，同时发出遥控分 (合)性质信号，性质分(合)继电器动作，完成性质保护功能，即对象合(分)继电器电源回路断开，保证只能进行分(合)闸操作。

2.6 现场改进后运行情况

1)临时处理措施

对于所有配置N品牌DTU的开关站，将遥控压板退出、远方就地把手转到就地，暂停遥控操作；如确实需要进行远方控制，建议远控时将需要进行遥控操作的间隔转至远方、投入压板，其他间隔均转至就地、退出压板。

表2 配电终端进行EMC测试结果

2)N品牌改进情况

N品牌DTU改进后的遥控回路硬件整体原理如图4所示。改进后遥控回路图具有以下特点:

①JF0－JH9为遥控接线板上出口继电器的线圈，其他为单元内部信号继电器的触点，ZX为遥控执行的继电器，BH继电器的信号来源由硬件产生 (来自电源监视、遥控返校、遥控寄存器数据监视等)。设置了单独的遥控选择的继电器，遥控选择分闸继电器F0－F9、遥控选择合闸继电器H0－H9。

②为防止开关误动作，设置了遥控回路相关闭锁保护功能，含性质保护、数量保护等。

改进后的N品牌DTU控制回路具备性质保护、数量保护等功能，基本接受了事故调查人员提出的改进意见，具有较高可靠性。

技术人员对改进后的DTU开展电磁兼容测试，通过Ⅳ级快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌、静电等测试，满足国标Ⅳ电磁兼容性能的要求。

3)改进后运行情况

采取以上改进措施，共对长沙地区60余套N品牌DTU遥控板进行了改进、更换，到2014年上半年为止，未出现类似的开关误动作情况，运行情况良好。

3 结束语

通过分析一起由于配电终端电磁兼容性能不过关导致10 kV配电自动化开关误动作的事故，提出了应对策略和解决方案，并对改进后情况进行了分析。

配电自动化系统工作涉及专业多、现场一、二次设备融合，且现场配电终端运行环境恶劣，对配电一、二次设备可靠性要求更高，需要配电自动化管理层在建设、运维过程中提高对设备可靠性的要求，认真分析细节性问题，不断总结提炼，为配电自动化建设把好关，提升配电自动化实用化水平。

〔1〕DL/T 814—2013配电自动化系统功能规范 〔S〕.北京:中国电力出版社，2014.

〔2〕DL/T 721—2013配电网自动化系统远方终端 〔S〕.北京:中国电力出版社，2013.

〔3〕GB/T 17626.2—2006静电放电抗扰性试验 〔S〕.北京:中国标准出版社，1996.

〔4〕GB/T 17626.4—2008快速瞬变电脉冲群抗扰性试验 〔S〕.北京:中国标准出版社，2008.

〔5〕GB/T 17626.5—2008浪涌 (冲击)抗扰性试验.北京:中国标准出版社，2008.

10.3969/j.issn.1008-0198.2015.01.012

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1008-0198(2015)01-0045-03

2014-07-23