一起35kV并联电抗器组断路器异常变位的分析

高彦军

（国网河南省电力公司超高压公司）

0 引言

断路器作为电力系统中重要的电气设备之一，在电力生产、传输和分配的各个过程中，是非常重要的控制和保护设备，主要有两个作用：①正常情况下开断、关合和承载运行设备的空载及负荷电流。②在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合，在规定时间内承接、关合和开断规定的故障电流。并联电抗器作为电力系统中改善电力系统电压质量，提高电力系统稳定性的无功补偿装置，其断路器是否可靠运行将直接影响电能的质量，严重时将导致电压越限，影响系统稳定运行。

1 基本情况

某500kV常规敞开式变电站，站内分三个电压等级，分别是500kV、220kV、35kV，其35kV母线分东母和西母，出现异常变位的某抗5断路器运行在35kV西母线上，异常前，该站设备均运行正常，AVC系统在闭环状态。2022年3月9日6时45分超高压公司生产监控指挥中心监控班D5000系统（电网调度技术支持系统）报出以下信息：

2022年3月9日6时45分20秒129毫秒，某站35kV某抗5分闸；

2022年3月9日6时45分20秒701毫秒，某站35kV某抗5合闸；

2022年3月9日6时50分18秒696毫秒，某站35kV某抗5分闸。

当值监控员发现35kV某抗5异常动作后，及时将该站 AVC 系统开环并通知站端和检修人员进行检查。

2 异常变位分析

2.1 AVC系统动作分析

2.1.1 AVC系统简介

自动电压控制系统AVC（Automatic Voltage Control）是对全网无功电压状态进行集中监视和分析计算，从全局的角度对广域分散的电网无功装置进行协调优化控制，是保持系统电压稳定、提升电网电压品质和整个系统经济运行水平、提高无功电压管理水平的重要技术手段。

2.1.2 AVC系统的基本原理

AVC系统的基本原理是与地区监控中心主站平台一体化设计，从高级应用软件PAS（Power Application Software）网络建模获取控制模型、从数据采集与监控系统SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）获取实时采集数据，根据电网无功电压实时状态进行在线分析和计算，通过SCADA远动通道下发遥控遥调指令，逐步逼近全网无功电压潮流优化状态，是一个再分析、再决策逐次逼近的反馈闭环控制过程。

2.1.3 容抗器操作安全策略

有研究发现TPPU可减轻博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化5],同时抑制肺内炎症反应。而肺纤维化与ALI都存在一定的炎症放大效应,因此,本研究尝试探索TPPU是否也能减轻LPS诱导的ALI,并对其可能的机制进行探讨。实际上,实验结果证实了我们最初的猜想,本研究观察到采用TPPU抑制s EH活性,增加小鼠体内EETs含量后,可减轻LPS诱导的小鼠ALI,其机制可能与抑制ALI小鼠肺组织TNF-α的表达有关,从而为s EH抑制剂TPPU用于治疗ALI提供了一定的思路和实验基础。

AVC系统正常运行时，当出现如下情况时，AVC系统会针对电容器、电抗器进行闭锁控制。①设备不参与控制（或不允许控制）；②设备关联的保护动作；③设备连续2次控制拒动；④设备动作次数达到上限；⑤设备在上次周期动作投切过，即设备连续投切间隔不小于5min；⑥设备在冷备用状态；⑦设备远方、就地把手在就地位置。

2.1.4 分析

AVC系统安全策略中针对容抗器有一条规定：设备在上次周期动作投切过，即设备连续投切间隔不小于5min，会闭锁该断路器，而某抗5第一次动作分闸到某抗5第二次动作合闸的时间差是572ms，小于上述安全策略规定的5min时限。也就是说，从AVC系统的安全策略上分析，AVC系统下发某抗5的跳闸指令，某抗5分闸动作后，AVC系统在5min之内不会再次选择某抗5断路器，不会再次对某抗5下发合闸指令。查阅AVC主站端系统历史指令得知：在某抗5分闸后，AVC系统没有向站端下发抗5的合闸指令，因此，从AVC安全策略和AVC主站端历史指令分析，某抗5在分闸后AVC系统并未下发某抗5再次合闸、分闸的遥控指令。

2.2 断路器动作分析

该站35kV某抗5断路器是户外敞开式断路器，该断路器型号是LW30-72.5，厂家为山东泰开高压开关有限公司，其操作机构是CT-26弹簧机构。该弹簧机构在断路器合闸位置时（分闸弹簧已储能，合闸弹簧已释放）对断路器的合闸弹簧进行储能，并触发“断路器弹簧未储能动作和复归”的相关信号。查阅D5000系统和站端监控系统报文得知：某抗5在分闸后的异常合、分变位过程中并没有触发“断路器弹簧未储能动作和复归”的相关信号，这表明某抗5断路器在分闸后没有进行合闸，其操作机构也未动作，没有达到断路器合闸弹簧的储能条件。因此，从断路器弹簧机构的储能条件以及未报出“断路器弹簧未储能动作和复归”相关信号分析，某抗5在分闸后并未再次合闸、分闸。

2.3 保护装置动作分析

该站35kV某5号电抗器配置的是保测一体机装置，其保测装置型号是PST -648U，厂家为南京自动化股份有限公司。查阅该站35kV某抗5的继电保护定值单，得知35kV某5号电抗器配置并投入的保护是过流Ⅰ、Ⅱ段和过负荷保护，其具体信息如表1所示。查阅该站3号主变故障录波继电保护定值单，得知3号主变配置低压侧开关电流突变量启动判据，其具体信息如表2所示。

表1 35kV某5号电抗器保护定值单

表2 3号主变故障录波保护定值单

某抗5配置的保护是过流和过负荷保护，其动作逻辑都是致使某抗5断路器跳闸，不是致使某抗5合闸，并且在某抗5异常变位时刻，D5000系统和站端监控系统以及某抗5保测装置上没有报出相关保护动作信息，因此排除保护装置误动作造成某抗5的异常变位的可能。另外，35kV某抗5合闸后会产生730A的电流，作为35kV西母汇流断路器的3号主变低压侧断路器也同样会增加730A的电流，这个电流值远远大于3号主变低压侧开关电流突变量启动值，但是在某抗5异常变位时刻，D5000系统、站端监控系统以及3号主变故障录波系统均未报出故障录波启动的相关信号。因此，从保护装置和3号主变故障录波动作情况判断分析，某抗5在分闸后并未再次合闸、分闸。

3 综合分析

综上所述，通过AVC系统的安全策略（设备在上次周期动作投切过，即设备连续投切间隔不小于5min）和AVC主站端没有给站端下发某抗5合闸的历史遥控指令以及某抗5断路器机构没有触发“断路器弹簧未储能动作和复归”的相关信号（弹簧机构在分闸弹簧已储能，合闸弹簧已释放，会启动弹簧机构的储能回路）和某抗5保护装置和3号主变故障录波未启动进行综合分析判断，35kV某抗5在AVC系统下发分闸指令进行分闸后，并未再次进行合闸和分闸的动作。但是D5000系统和AVC系统以及站端监控系统均收到了某抗5分闸后再次合闸分闸的遥信记录，判断是因保测装置误发遥信信号引起的，需要通过试验进行验证。

4 试验验证

本次试验采用南自PSC641U保测装置，把端子排正共端（＋57V）接入试验仪常开接口，再回到合位开入端子，试验仪闭合断开常开接点模拟开关分合，用PS61850 CONNER工具监视保测装置。

61850（IEC61850是由IEC-国际电工标准委员会制定的一个应用于变电站自动化系统的全新通信标准）通信上送主站方式有“主动上送”和“周期上送”等方式，当人机界面HMI（Human Machine Interface）刷新数据库时间大于周期上送时间时，由于周期查询时HMI数据还是变位前的数据，与主动上送的位置不一致，导致遥信变位通过周期上送又上送一遍；当HMI数据刷新过来后，周期查询到HMI数据变化后，又将遥信上送一遍，具体过程如下：

发生遥信变位后，HMI通过主动上送队列，告知61850库发生变化，61850库判断遥信值发生变化（某抗5由合-分），上送第一次报告；

HMI没有立刻刷新数据区时，61850库周期查询HMI数据区时，发现该遥信值仍是老值（某抗5合位），与新值（某抗5分位）不一致，上送第二次报告；

HMI刷新数据区后，该遥信值变位新值（某抗5分位），与61850库的当前值（某抗5合位）不一致，上送第三次报告。

5 监控应对措施及建议

针对变电站低容低抗断路器异常变位的事件，监控员及时通知运维单位，并根据相关规程处理。

1）当值监控员上报调度，通知运维单位，加强运行监控，做好相关操作准备，采取相应的措施。

2）当值监控员及时查看AVC系统，查看AVC系统运行是否正常，并将异常变位断路器AVC开环。

3）当值监控员联系AVC系统厂家，调阅主站AVC后台历史数据，查看AVC系统下发遥控指令是否正确。

4）当值监控员通知运维单位检查站端监控后台、保护装置、设备机构，通过对遥测、遥信、保护信号以及机构动作情况的综合分析，判断开关是否异常动作。

5）当值监控员将各类上报信息进行汇总研判，得出相应结论，并进行相应操作。如果确定是误报信号，当值监控员将该断路器AVC闭环，并通知相关专业人员查找误报原因。如果确定是断路器异常变位，当值监控员及时汇报调度，申请将该间隔转检修状态，并通知相关专业人员查找断路器异动原因。

6）为避免同类事件的再次发生，建议通过升级PST-640系列保测装置平台程序解决上述问题，平台程序升级不影响保护逻辑、定值及模型。

6 结束语

通过上述试验得知，引起本次断路器异常变位的原因是：某抗5断路器分闸后，其位置信号通过“主动上送”和“周期上送”两种形式进行上送，由于某抗5保测装置HMI数据库未能及时刷新，引起信息重复上送，导致某抗5断路器分闸后的异常变位情况。