一起因开关本体位置遥信抖动引起的保护误动分析

一起因开关本体位置遥信抖动引起的保护误动分析

包成斌，何欣欣，朱文檀，梁杰华

（南方电网广东中山供电局，广东 中山 528400）

摘要：适配10kV电磁型负荷开关的配网自动化终端在日常运行中偶尔会出现开关偷跳、得电不合，得电不经X延时合闸等异常情况，文中分享了一起开关偷跳的案例。通过对配网自动化终端的历史记录（soe）进行分析，发现电磁型负荷开关因开关本体位置遥信抖动，会导致配网自动化终端误判开关本体合闸，若此时零压越限，将会引起误动作，可以通过适当增大配网自动化终端的保护遥信防抖时间来解决这一问题。文中给出了在编程适配电磁型负荷开关的配网自动化终端的保护逻辑时，应当考虑开关本体位置遥信发生抖动的情况，避免抖动引起开关保护误动的一个建议和案例。

关键词：电压型；电磁型开关；信号抖动；保护误动

Analysis of a protection malfunction caused by remote signal jitter of the switch body position

Bao Chengbin，He Xinxin，Zhu Wentan，Liang Jiehua

（Guangdong Zhongshan Power Supply Bureau of China Southern Power Grid Co,Ltd.,Zhongshan Guangdong 528400,China）

Abstract：The distribution automation terminal that is suitable for 10kV electromagnetic load switches occasionally experiences abnormal situations such as switch tripping, power failure, and power failure without X delay during daily operation. The article shares a case of switch tripping. By analyzing the historical records (SOE) of distribution network automation terminals, it was found that electromagnetic load switches can misjudge the switch body as closed due to remote signal jitter in the switch body position. If the zero voltage exceeds the limit at this time, it will cause misoperation. This problem can be solved by appropriately increasing the protection remote signal anti shaking time of distribution network automation terminals. The article provides a suggestion and case study that when programming the protection logic of the distribution network automation terminal that adapts to electromagnetic load switches, it is necessary to consider the situation of switch body position remote signal shaking to avoid switch protection misoperation caused by shaking.

关键词：

0引言

VPS5柱上真空负荷开关是一种电磁型负荷开关，由于其具有无油、机构简单、性能可靠无需维护等特点，在过去10年间，在架空线路配电系统中广泛使用，与配网柱上开关自动化终端（FTU）相结合，构成了结构简单可靠的FTU馈线自动化系统。但在日常运行中，FTU馈线自动化系统也不免会出现误动作的情况，如得电未合闸[1][2]、联络开关非正常自动合闸[3]等情况，文中分享了一起因电磁型负荷开关本体位置遥信抖动而引起的保护误动。

1事件概况

1.1 运行方式简介

因电磁型负荷开关具有‘得电即合，失电即分’的特性，又由于其只具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流合一定的过载电流，但不能切断短路电流，所以针对安装有电磁型负荷开关的线路，一般选择电压

—时间型来作为该线路的自动化逻辑保护。电压—时间型保护的技术原理是通过与变电站开关配合，以电压、时间为判据，实现故障区域隔离、非故障区域恢复供电，具有不依赖主站和通讯，故障区域隔离、非故障区域恢复供电可就地完成的优点[4][5]。

以10kV线路CB1为例，如图1，假设14T1开关至26T1开关段线路发生故障，电压型保护隔离故障的动作过程为：

①站内开关CB1流过电流越限，第1次跳闸。

②1T1开关、14T1开关、26T1开关通过电压互感器检测到线路失压，经失压分闸延时Z时限（0.1s）后分闸。40T1开关检测到CB1侧线路失压，开始计时单侧失压合闸延时（XL时限）。

③站内开关CB1跳闸后经5s延时第1次重合。

④1T1开关检测到电源侧电压恢复，经得电合闸延时X时限（7s）后合闸。

⑤1T1开关合闸后，1T1开关开放故障检测功能，持续Y时限（5s），同时14T1开关也检测到电源侧电压恢复，开始计时X时限。

⑥14T1开关经X时限后合闸，并开放故障检测功能，26T1开关计时X时限。

⑦由于故障位于14T1开关至26T1开关段线路，所以14T1开关合闸后，站内开关CB1再次流过越限电流，第2次跳闸。此时，14T1开关于Y时限内再次失压，产生Y闭锁；26T1开关于X时限内再次失压，产生X闭锁。

⑧经5s延时，站内开关CB1第2次重合，1T1开关依然得电合闸，14T1开关由于Y闭锁存在，不会得电合闸。

⑨经XL时限，40T1开关合闸，26T1开关检测到负荷侧电压恢复，但由于X闭锁存在，也不会得电合闸，与14T1开关完成了，完成了将故障区与非故障区隔离。

图1 10kV线路CB1简图

1.2 事件经过

某日，10kV线路CB1当天运行在正常方式上，且当天该线路上无施工作业、无操作停送电任务，但接用户报障电话，称该线路附近一带停电。通过系统监控，发现该线路上的14T1开关、26T1开关处于分闸位置，如图2；查询历史记录，发现站内开关CB1无动作分闸记录及故障告警记录。经巡视排查，未发现线路CB1存在明显故障点，初步判断为14T1开关保护误动导致分闸，26T1开关正常失压分闸，后申请试送14T1开关，试送成功。

图2 某日10kV线路CB1异常运行

2原因分析

2.1 事件调查经过

首先检查14T1开关终端的定值，如表1，其各项定值均正确投入，排除定值错误引起的保护误动。

表1 14T1开关终端定值

在14T1开关终端上导出的历史记录SOE，如表2所示，16时53分18秒745毫秒，开关终端报了‘母线侧Y闭锁’、‘合到零压分闸闭锁’、‘闭锁合闸’、‘常规FA手合后加速’、‘Y时限零序过压跳闸’，这5点表明了在这一时间，14T1开关终端处于Y时限内，且检测到了零压越限，所以保护动作出口，控制开关分闸。随后在16时53分19秒157毫秒，‘双点遥信01’由1变2，即14T1开关开关位置由合闸变为分闸。

表2 14T1开关历史记录SOE

查看14T1开关终端面板上的动作记录，发现16时53分18秒745毫秒的‘Y时限零序过压跳闸’记录当时零序电压U0=102.63V，如图3。该值已经超过终端设定的合到零压保护电压定值。

结合SOE和动作记录，可以判断16时53分18秒,线路上出现了接地故障，导致零压短时越限，超过了终端的合到零压保护电压定值，且此时14T1开关终端处于开放故障检测功能的Y时限内，所以保护动作出口，控制开关分闸，导致14T1开关至40T1开关段线路负荷损失。异常情况为：该接地故障发生时，线路CB1正常运行，无将14T1开关由分闸转为合闸的就地或遥控操作任务，14T1开关一直处于合闸位置，所以14T1开关终端并不处于Y时限内，不应开放故障检测功能，即使检测到零压越限，也不应控制开关动作分闸。

2.2 保护误动原因分析

历史记录SOE中的‘常规FA手合后加速’，其‘手合’产生条件有3种可能：就地电动合闸、远方遥控合闸及开关本体合闸。因故障前14T1开关一直处于合闸位置，无将14T1开关由分闸转为合闸的就地或遥控操作，故排除这两种可能。

而开关本体合闸以开关本体位置接入终端的遥信开入作为判据。14T1开关为电磁型负荷开关，如图4，与其它类型开关提供‘开关合位’和‘开关分位’作为遥信开入不同，它仅提供‘开关合位’作为遥信开入。仅提供单个开入，会导致终端判开关本体位置的判据不充分，容易造成误判。

检查14T1开关终端的开关本体位置遥信开入的记录防抖时间默认为200毫秒，而保护遥信防抖时间仅5毫秒。

经测试发现，即使开关一直处于合闸位置，当终端的保护遥信防抖时间设置小于5毫秒时，终端依旧会产生误判开关位置为分位的保护误遥信（设定5毫秒时不定时会产生，设置4毫秒及以下会频繁产生），但分位误遥信的存在时间很短，很快终端又能采集到正确的合位遥信，但此时终端的保护逻辑会误判开关本体位置由分位至合位，开始计Y时限并开放故障检测功能。但由于分位误遥信仅存在5毫秒，远小于200毫秒，所以遥信记录并不会记录该变化。

经以上分析，判断该事件为一起因开关本体位置遥信抖动引起的保护误动事件。具体过程为：14T1开关处于合闸位置时，其本体位置遥信信号一直存在微小的抖动，但因14T1开关终端的保护遥信防抖时间仅5毫秒，未能有效的隔离该抖动的影响，导致终端保护逻辑错误地判断开关本体位置一直处于分位和合位的变化中，由分位变化到合位时，开始计Y时限并开放故障检测功能，所以当检测到线路零压越限时，终端便控制14T1开关动作分闸，最终造成了14T1开关至40T1开关段线路负荷损失。

这一事件后，联系厂家将该型号终端的保护遥信防抖时间由5毫秒修改为40毫秒，运行至今，该情况未再次发生。

3改进措施及建议

因电磁型负荷开关仅提供‘开关合位’给终端作为开关本体位置遥信，终端判开关本体位置的判据不充分，当该遥信存在微小抖动时，容易造成误判，所以在编程与电磁型负荷开关配套的自动化终端保护逻辑时，应当考虑开关本体位置遥信发生抖动的情况，避免抖动引起开关保护误动，建议将保护遥信防抖时间适当增大。

参考文献：

[1]侯惠芬,黄建中. 电压型分段器得电未合闸的原因分析及改进[J]. 农村电气化,2017(10):31-32. DOI:10.13882/j.cnki.ncdqh.2017.10.012.

[2]马娟,黄建中,施遥. 一起电压-时间型分段器误关合闭锁的原因分析[J]. 农村电气化,2021(4):37-39. DOI:10.13882/j.cnki.ncdqh.2021.04.012.

[3]尹茂林,施冬明,霍健,等. 电压型联络开关非正常自动合闸对配网的影响分析[J]. 山东电力技术,2017,44(1):19-22,49. DOI:10.3969/j.issn.1007-9904.2017.01.005.

[4]康文文,张松,仲浩,等. “电压——时间”型馈线自动化模式在10kV架空线路的应用[J]. 山东电力技术,2013(5):33-36. DOI:10.3969/j.issn.1007-9904.2013.05.009.

[5]梁文祥. “电压-时间”型馈线自动化模式及应用[J]. 山东电力技术,2012(6):34-36.

作者简介：

包成斌（1994—），男，广西钦州人，本科，工程师，主要从事配网自动化工作，574842371@qq.com；

何欣欣（1983—），女，广东中山人，本科，高级工程师，主要从事变配设备运维、检修管理及研究工作，57235487@qq.com；

朱文檀（19—），男，广东韶关人，本科，助理工程师，主要从事配电设备运维工作，429505447@qq.com；

梁杰华（1988—），男，广东中山人，本科，工程师，主要从事配网自动化工作，375108529@qq.com；