一種基于SOE的斷路器異常跳閘故障定位方法

敖健永

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

0 引 言

SOE，全稱為Sequence of Event，指事件順序記錄，是記錄故障發生的時間和事件的類型[1]。隨著電力系統的發展，斷路器的穩定運行對整個電力系統的安全穩定運行有著至關重要的影響。而斷路器異常跳閘事件的發生，特別是在無保護動作情況下跳閘時，為了查找故障點，通常使用預試、定檢等常規試驗項目對一、二次設備進行地毯式全覆蓋逐項檢查測試。該常規檢查方法存在耗時長、定位難、效率低等缺點。而斷路器偷跳這種異常跳閘，一般具有很大的偶然性，通常不具備可再現性，所以經常成為電氣檢修人員遇到的最難解決的問題之一[2]。通常情況下，出現一、二次專業各檢查試驗項目的試驗結果均合格，但故障現象卻無法重現，也無法找到故障原因，從而造成停電時間長，甚至導致設備隱患無法消除，嚴重威脅電力系統安全穩定運行，影響地區電網用戶正常供電。本文針對一起500 kV斷路器異常跳閘案例，提出一種基于SOE毫秒級因果關系的斷路器異常跳閘故障定位方法，以實現有效辨別斷路器偷跳和電氣跳閘。

1 故障過程及初步原因分析

500 kV諜影站500 kV一次主接線采用3/2接線方式。某年3月8日13:03:04，500 kV諜影站500 kV回諜乙線5043邊斷路器A相跳閘，922 ms后，斷路器保護裝置重合閘動作出口，斷路器重合成功。經查閱保護動作情況，發現500 kV回諜乙線兩側主一、主二保護均無保護動作。故障錄波圖如圖1所示。經調閱錄波發現，斷路器跳閘前后，系統運行平穩，無故障電流，排除該電力線路存在短路故障點的可能[3]。

圖1 故障錄波圖

導致斷路器異常跳閘的因素較多，包括監控系統、測控裝置、人為操作、保護裝置、二次回路、直流系統、電磁干擾等。斷路器異常跳閘后，一、二次專業檢修人員立即開展異常跳閘原因查找，使用預試、定檢常規試驗項目對一、二次設備進行了全覆蓋逐項檢查測試。檢查情況簡述如下：監控系統方面原因排查，經現場檢查確認，排除了由監控系統、測控裝置、人為操作等方面的原因[4]；保護裝置方面原因排查，經現場試驗檢查確認，排除了保護裝置及操作箱方面的原因[5]；二次回路方面原因排查，經現場試驗檢查確認，排除了由直流系統一點或多點接地或交流串入直流、二次回路絕緣、電磁干擾等方面的原因[6]；斷路器本體二次元件及回路方面原因排查，經現場試驗檢查確認，排除了斷路器本體二次元件及回路方面的原因；斷路器本體一次專業方面的分閘線圈動作電壓、分合閘特性檢查等相關試驗結果正常。經過一、二次專業檢查，常規試驗結果均合格，故障沒有重現，故障原因查找工作一度陷入停滯。

2 斷路器異常跳閘過程全面分析

2.1 SOE故障定位的理論分析

由于故障現象在斷路器異常跳閘后沒有重現，為了定位故障，擬結合電氣原理圖，對故障時刻監控后臺記錄的SOE報文進行全面深入的分析，探索故障定位方法。

操作回路圖（簡圖）如圖2所示。

圖2 操作回路圖（簡圖）

當斷路器偷跳時，斷路器由合變分，斷路器本體常開接點由合變分，繼而使得斷路器合閘位置監視繼電器HWJ因負電源端開路而失電，基于該因果關系，斷路器本體常開輔助接點變位將先于斷路器合閘位置監視繼電器HWJ返回，從而“斷路器合位由合變分”SOE報文先于“合閘位置監視繼電器HWJ常閉接點串聯分閘位置監視繼電器TWJ常閉接點（分閘位置監視繼電器在斷路器分閘未到位前一直處于閉合狀態）構成的控制回路斷線動作”SOE報文發出。

當保護動作或二次回路絕緣等問題使得跳閘回路導通時，合閘位置監視繼電器HWJ兩端等電位和跳閘線圈TQ勵磁將同時發生，合閘位置監視繼電器HWJ失電返回，跳閘線圈TQ勵磁驅動斷路器脫扣分閘。合閘位置監視繼電器HWJ返回一般比斷路器本體機構機械變位要快，即合閘位置監視繼電器HWJ常閉接點比斷路器本體常開輔助接點變位要快，從而“合閘位置監視繼電器HWJ常閉接點串聯分閘位置監視繼電器TWJ常閉接點（分閘位置監視繼電器在斷路器分閘未到位前一直處于閉合狀態）構成的控制回路斷線動作”SOE報文先于“斷路器合位由合變分”SOE報文發出。

2.2 SOE故障定位的試驗驗證

為了驗證上述理論分析的正確性，現場對機械跳閘（斷路器本體機械跳閘）和電氣跳閘（機構箱內電氣點跳、利用保護動作傳動開關）分別開展了多次試驗，各種試驗類型下的試驗結果如表1所示。

試驗結果表明，在機械跳閘時，斷路器合位變位SOE報文先于控制回路斷線動作SOE報文；在電氣跳閘時，斷路器合位變位SOE報文后于控制回路斷線動作（第一組控制回路斷線，或第二組控制回路斷線，或兩組控制回路斷線）SOE報文。由此驗證了現場試驗結果與理論分析一致。

2.3 斷路器異常跳閘故障定位

從500 kV諜影站監控后臺查閱500 kV回諜乙線5043斷路器跳閘時刻的SOE報文如表2所示。

表1 試驗結果

表2 5043斷路器異常跳閘時刻的SOE報文列表

由表2可知，500 kV回諜乙線5043斷路器的“開關合位變分”SOE報文分別比“第一組控制回路斷線動作”和“第二組控制回路斷線動作”SOE報文早了9 ms和10 ms。根據第3.1章節和第3.2章節所述分析方法，5043斷路器跳閘過程分析如下：斷路器本體機械跳閘，斷路器本體機構先發生機械變位，從而斷路器輔助接點變位，繼而引起合閘位置監視繼電器的負電源端開路，使得合閘位置監視繼電器失電返回，從而使“斷路器合位變位”SOE報文先于由合閘位置監視繼電器HWJ常閉接點串聯分閘位置監視繼電器TWJ常閉接點（分閘位置監視繼電器在斷路器分閘未到位前一直處于閉合狀態）構成的“控制回路斷線動作”SOE報文發出。因此，500 kV回諜乙線5043斷路器異常跳閘的故障定位為斷路器本體機構。后來，經進一步檢查分析，確認為分閘掣子老化導致斷路器偷跳。

3 基于SOE的斷路器異常跳閘故障定位方法歸納總結

3.1 查閱監控后臺SOE報文

查閱監控后臺報文，獲取斷路器跳閘時段的“斷路器合位由合變分”SOE報文時間（精確到毫秒）（記為TDL），獲取斷路器跳閘時段的“第一組控制回路斷線動作”SOE報文時間（精確到毫秒）（記為T1），獲取斷路器跳閘時段的“第二組控制回路斷線動作”SOE報文時間（精確到毫秒）（記為T2）。

3.2 SOE報文時序分析及故障判別

將斷路器跳閘時段的“斷路器合位由合變分”SOE報文時間TDL、“第一組控制回路斷線動作”SOE報文時間T1、“第二組控制回路斷線動作”SOE報文時間T2作比較，判斷斷路器跳閘原因為斷路器偷跳還是電氣跳閘。

若TDL最早，則說明斷路器常開輔助接點先由合變分，合閘位置監視繼電器HWJ的常閉接點后由分變合；繼而由此判斷斷路器本體機構先由合變分，造成合閘位置監視繼電器HWJ因為負電源端開路而后返回。由此，判別斷路器跳閘原因為斷路器偷跳。

若T1最早，或T2最早，或T1、T2同時最早，則說明合閘位置監視繼電器HWJ常閉接點先由分變合，斷路器常開輔助接點后由合變分；繼而由此判斷跳閘回路導通使合閘位置監視繼電器HWJ兩端等電位（相當于短路）而先返回，跳閘回路導通使跳閘線圈TQ勵磁驅動斷路器本體機構后由合變分。由此，判別斷路器跳閘原因為電氣跳閘。

若TDL、T1同時最早，或TDL、T2同時最早，或TDL、T1、T2三者同時，則說明斷路器偷跳和電氣跳閘同時發生（概率接近于零）。

綜上，若斷路器跳閘時段的“斷路器合位由合變分”SOE報文比“控制回路斷線動作”SOE報文出現的時間早，則可判別斷路器跳閘原因為斷路器偷跳；若斷路器跳閘時段的“控制回路斷線動作”SOE報文比“斷路器合位由合變分”SOE報文出現的時間早，則可判別斷路器跳閘原因為電氣跳閘。

4 結 論

本文基于SOE毫秒級因果關系的斷路器異常跳閘故障定位方法，通過SOE報文時序分析判別斷路器跳閘原因為斷路器偷跳還是電氣跳閘，相當于“二分法”，直接將故障定位到斷路器本體機構的機械故障，還是二次設備或回路的電氣故障，大大縮小了故障查找范圍。該方法安全、準確、高效、適用范圍廣，與常規的全覆蓋逐項檢查方法相比，顯著提高了故障查找效率，在縮短故障停電時間、減少停電損失和提高電網安全穩定等方面均具有重要的意義。