一种基于SOE的断路器异常跳闸故障定位方法

敖健永

（广东电网有限责任公司阳江供电局，广东 阳江 529500）

0 引 言

SOE，全称为Sequence of Event，指事件顺序记录，是记录故障发生的时间和事件的类型[1]。随着电力系统的发展，断路器的稳定运行对整个电力系统的安全稳定运行有着至关重要的影响。而断路器异常跳闸事件的发生，特别是在无保护动作情况下跳闸时，为了查找故障点，通常使用预试、定检等常规试验项目对一、二次设备进行地毯式全覆盖逐项检查测试。该常规检查方法存在耗时长、定位难、效率低等缺点。而断路器偷跳这种异常跳闸，一般具有很大的偶然性，通常不具备可再现性，所以经常成为电气检修人员遇到的最难解决的问题之一[2]。通常情况下，出现一、二次专业各检查试验项目的试验结果均合格，但故障现象却无法重现，也无法找到故障原因，从而造成停电时间长，甚至导致设备隐患无法消除，严重威胁电力系统安全稳定运行，影响地区电网用户正常供电。本文针对一起500 kV断路器异常跳闸案例，提出一种基于SOE毫秒级因果关系的断路器异常跳闸故障定位方法，以实现有效辨别断路器偷跳和电气跳闸。

1 故障过程及初步原因分析

500 kV谍影站500 kV一次主接线采用3/2接线方式。某年3月8日13:03:04，500 kV谍影站500 kV回谍乙线5043边断路器A相跳闸，922 ms后，断路器保护装置重合闸动作出口，断路器重合成功。经查阅保护动作情况，发现500 kV回谍乙线两侧主一、主二保护均无保护动作。故障录波图如图1所示。经调阅录波发现，断路器跳闸前后，系统运行平稳，无故障电流，排除该电力线路存在短路故障点的可能[3]。

图1 故障录波图

导致断路器异常跳闸的因素较多，包括监控系统、测控装置、人为操作、保护装置、二次回路、直流系统、电磁干扰等。断路器异常跳闸后，一、二次专业检修人员立即开展异常跳闸原因查找，使用预试、定检常规试验项目对一、二次设备进行了全覆盖逐项检查测试。检查情况简述如下：监控系统方面原因排查，经现场检查确认，排除了由监控系统、测控装置、人为操作等方面的原因[4]；保护装置方面原因排查，经现场试验检查确认，排除了保护装置及操作箱方面的原因[5]；二次回路方面原因排查，经现场试验检查确认，排除了由直流系统一点或多点接地或交流串入直流、二次回路绝缘、电磁干扰等方面的原因[6]；断路器本体二次元件及回路方面原因排查，经现场试验检查确认，排除了断路器本体二次元件及回路方面的原因；断路器本体一次专业方面的分闸线圈动作电压、分合闸特性检查等相关试验结果正常。经过一、二次专业检查，常规试验结果均合格，故障没有重现，故障原因查找工作一度陷入停滞。

2 断路器异常跳闸过程全面分析

2.1 SOE故障定位的理论分析

由于故障现象在断路器异常跳闸后没有重现，为了定位故障，拟结合电气原理图，对故障时刻监控后台记录的SOE报文进行全面深入的分析，探索故障定位方法。

操作回路图（简图）如图2所示。

图2 操作回路图（简图）

当断路器偷跳时，断路器由合变分，断路器本体常开接点由合变分，继而使得断路器合闸位置监视继电器HWJ因负电源端开路而失电，基于该因果关系，断路器本体常开辅助接点变位将先于断路器合闸位置监视继电器HWJ返回，从而“断路器合位由合变分”SOE报文先于“合闸位置监视继电器HWJ常闭接点串联分闸位置监视继电器TWJ常闭接点（分闸位置监视继电器在断路器分闸未到位前一直处于闭合状态）构成的控制回路断线动作”SOE报文发出。

当保护动作或二次回路绝缘等问题使得跳闸回路导通时，合闸位置监视继电器HWJ两端等电位和跳闸线圈TQ励磁将同时发生，合闸位置监视继电器HWJ失电返回，跳闸线圈TQ励磁驱动断路器脱扣分闸。合闸位置监视继电器HWJ返回一般比断路器本体机构机械变位要快，即合闸位置监视继电器HWJ常闭接点比断路器本体常开辅助接点变位要快，从而“合闸位置监视继电器HWJ常闭接点串联分闸位置监视继电器TWJ常闭接点（分闸位置监视继电器在断路器分闸未到位前一直处于闭合状态）构成的控制回路断线动作”SOE报文先于“断路器合位由合变分”SOE报文发出。

2.2 SOE故障定位的试验验证

为了验证上述理论分析的正确性，现场对机械跳闸（断路器本体机械跳闸）和电气跳闸（机构箱内电气点跳、利用保护动作传动开关）分别开展了多次试验，各种试验类型下的试验结果如表1所示。

试验结果表明，在机械跳闸时，断路器合位变位SOE报文先于控制回路断线动作SOE报文；在电气跳闸时，断路器合位变位SOE报文后于控制回路断线动作（第一组控制回路断线，或第二组控制回路断线，或两组控制回路断线）SOE报文。由此验证了现场试验结果与理论分析一致。

2.3 断路器异常跳闸故障定位

从500 kV谍影站监控后台查阅500 kV回谍乙线5043断路器跳闸时刻的SOE报文如表2所示。

表1 试验结果

表2 5043断路器异常跳闸时刻的SOE报文列表

由表2可知，500 kV回谍乙线5043断路器的“开关合位变分”SOE报文分别比“第一组控制回路断线动作”和“第二组控制回路断线动作”SOE报文早了9 ms和10 ms。根据第3.1章节和第3.2章节所述分析方法，5043断路器跳闸过程分析如下：断路器本体机械跳闸，断路器本体机构先发生机械变位，从而断路器辅助接点变位，继而引起合闸位置监视继电器的负电源端开路，使得合闸位置监视继电器失电返回，从而使“断路器合位变位”SOE报文先于由合闸位置监视继电器HWJ常闭接点串联分闸位置监视继电器TWJ常闭接点（分闸位置监视继电器在断路器分闸未到位前一直处于闭合状态）构成的“控制回路断线动作”SOE报文发出。因此，500 kV回谍乙线5043断路器异常跳闸的故障定位为断路器本体机构。后来，经进一步检查分析，确认为分闸掣子老化导致断路器偷跳。

3 基于SOE的断路器异常跳闸故障定位方法归纳总结

3.1 查阅监控后台SOE报文

查阅监控后台报文，获取断路器跳闸时段的“断路器合位由合变分”SOE报文时间（精确到毫秒）（记为TDL），获取断路器跳闸时段的“第一组控制回路断线动作”SOE报文时间（精确到毫秒）（记为T1），获取断路器跳闸时段的“第二组控制回路断线动作”SOE报文时间（精确到毫秒）（记为T2）。

3.2 SOE报文时序分析及故障判别

将断路器跳闸时段的“断路器合位由合变分”SOE报文时间TDL、“第一组控制回路断线动作”SOE报文时间T1、“第二组控制回路断线动作”SOE报文时间T2作比较，判断断路器跳闸原因为断路器偷跳还是电气跳闸。

若TDL最早，则说明断路器常开辅助接点先由合变分，合闸位置监视继电器HWJ的常闭接点后由分变合；继而由此判断断路器本体机构先由合变分，造成合闸位置监视继电器HWJ因为负电源端开路而后返回。由此，判别断路器跳闸原因为断路器偷跳。

若T1最早，或T2最早，或T1、T2同时最早，则说明合闸位置监视继电器HWJ常闭接点先由分变合，断路器常开辅助接点后由合变分；继而由此判断跳闸回路导通使合闸位置监视继电器HWJ两端等电位（相当于短路）而先返回，跳闸回路导通使跳闸线圈TQ励磁驱动断路器本体机构后由合变分。由此，判别断路器跳闸原因为电气跳闸。

若TDL、T1同时最早，或TDL、T2同时最早，或TDL、T1、T2三者同时，则说明断路器偷跳和电气跳闸同时发生（概率接近于零）。

综上，若断路器跳闸时段的“断路器合位由合变分”SOE报文比“控制回路断线动作”SOE报文出现的时间早，则可判别断路器跳闸原因为断路器偷跳；若断路器跳闸时段的“控制回路断线动作”SOE报文比“断路器合位由合变分”SOE报文出现的时间早，则可判别断路器跳闸原因为电气跳闸。

4 结 论

本文基于SOE毫秒级因果关系的断路器异常跳闸故障定位方法，通过SOE报文时序分析判别断路器跳闸原因为断路器偷跳还是电气跳闸，相当于“二分法”，直接将故障定位到断路器本体机构的机械故障，还是二次设备或回路的电气故障，大大缩小了故障查找范围。该方法安全、准确、高效、适用范围广，与常规的全覆盖逐项检查方法相比，显著提高了故障查找效率，在缩短故障停电时间、减少停电损失和提高电网安全稳定等方面均具有重要的意义。