距離保護(hù)不正確動作案例分析

宋娜+劉汝明

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東 濟(jì)南 250021）

摘 要：隨著繼電保護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，超高壓電網(wǎng)線路保護(hù)一般按照雙重化原則配置，其中兩套主保護(hù)一般為縱聯(lián)距離加縱聯(lián)差動保護(hù)。這種配置方式經(jīng)過十余年的檢驗，被證明是有效的。但在實際運(yùn)行過程中，由于電壓回路多點(diǎn)接地問題的存在或功率倒向的存在，往往會導(dǎo)致縱聯(lián)距離保護(hù)不正確動作。特別是運(yùn)行時間較長或經(jīng)歷改造比較多的變電站，縱聯(lián)距離保護(hù)不正確動作的幾率明顯增大。

近年來，超高壓電網(wǎng)高速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐步加強(qiáng)。繼電保護(hù)對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定發(fā)揮著重要的作用。特別是超高壓電網(wǎng)的繼電保護(hù)一旦發(fā)生誤動或拒動，容易導(dǎo)致較大影響的電網(wǎng)事故，因而超高壓電網(wǎng)對繼電保護(hù)的要求越來越高。繼電保護(hù)經(jīng)過多年的發(fā)展，無論從原理還是硬件上都比較成熟，理論上可靠性可滿足100%的要求。但由于實際運(yùn)行中方式及回路存在這樣或那樣的問題，可能導(dǎo)致縱聯(lián)距離保護(hù)不正確動作。本文將通過三個典型的故障實例闡明影響縱聯(lián)距離保護(hù)正確動作的幾個主要因素。

1、電壓回路異常導(dǎo)致的縱聯(lián)距離保護(hù)拒動

1.1故障描述

某條500kV線路，配置南瑞繼保公司的RCS-931AM保護(hù)及國電南自的PSL-602GD保護(hù)。2013年8月17日，該條線路發(fā)生單相接地故障3次，RCS-931AM縱聯(lián)差動保護(hù)正確動作，PSL-602GD保護(hù)的縱聯(lián)距離保護(hù)均未動作。

1.2 故障現(xiàn)象初步分析

此線路一側(cè)為500kV變電站，另一側(cè)為發(fā)電廠。通過對變電站側(cè)的保護(hù)動作報告的分析，

發(fā)現(xiàn)PSL-602GD保護(hù)啟動正常，發(fā)允許信號正常，距離及零序Ⅰ段正確動作。主保護(hù)由于未收到對側(cè)PSL-602GD的發(fā)來的允許信號而未動作。初步判斷發(fā)電廠側(cè)的PSL-602GD主保護(hù)為正確動作。

1.3故障原因分析

現(xiàn)場對發(fā)電廠側(cè)PSL-602GD保護(hù)裝置采集故障時刻的電壓量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)電壓量含有三次諧波分量，造成線路正向故障時，零序電壓的方向與實際相反，零序功率方向判斷為反方向故障，裝置閉鎖啟動發(fā)信，PSL-602GD保護(hù)不能動作跳閘。

產(chǎn)生三次諧波的原因分析主要有三個方面：

一是二次電壓回路中性點(diǎn)N接地點(diǎn)接地不良或多點(diǎn)接地，當(dāng)線路發(fā)生故障時，二次中性點(diǎn)N上產(chǎn)生偏移和干擾電壓；

二是CVT一次系統(tǒng)接地不良，線路發(fā)生故障時，穿越到二次側(cè)產(chǎn)生三次諧波和干擾；

三是PSL-602GD保護(hù)裝置電壓采樣諧波分析存在問題。

1.4檢查處理情況

1.4.1對PSL-602GD保護(hù)裝置進(jìn)行現(xiàn)場測試未發(fā)現(xiàn)異常。在生產(chǎn)廠家對PSL-602GD保護(hù)裝置進(jìn)行模擬當(dāng)時的故障波形回放，保護(hù)裝置的動作行為與現(xiàn)場一致。

1.4.2對二次電壓中性點(diǎn)N接地點(diǎn)接地情況進(jìn)行的全部檢查：CVT二次中性點(diǎn)N接地點(diǎn)接地良好；檢查發(fā)現(xiàn)500KV**線路CVT二次保護(hù)、測量、開口三角電壓及同期電壓回路N除在網(wǎng)控室一點(diǎn)接地外，線路同期電壓與母線和發(fā)電機(jī)同期電壓回路N在升壓站側(cè)另有一點(diǎn)接地。將線路同期電壓回路N從線路PT二次N點(diǎn)分開接地。

1.4.3對500KV**線路CVT一、二次的接地情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)B相CVT電容器低壓端接地間隙燒熔。由于不再使用載波設(shè)備將線路CVT三相電容器低壓端接地端放電間隙直接短接接地。

1.5結(jié)論

從現(xiàn)場檢查分析的情況看來，造成PSL-602GD保護(hù)裝置未動作的主要原因：一是CVT一次系統(tǒng)接地不良，線路發(fā)生故障時，穿越到二次側(cè)產(chǎn)生三次諧波，造成保護(hù)裝置零序功率方向判斷反向。由于現(xiàn)場無法模擬一次系統(tǒng)瞬時故障現(xiàn)象，不能得到驗證；二是CVT二次N接地點(diǎn)有兩個，當(dāng)線路發(fā)生故障時，在N上產(chǎn)生干擾電壓，造成PSL-602GD保護(hù)裝置零序判斷為反方向。導(dǎo)致保護(hù)不能正確發(fā)信，縱聯(lián)距離保護(hù)拒動。

2、功率倒向?qū)е碌目v聯(lián)距離保護(hù)拒動

2.1故障描述

某條500kV線路，配置南瑞繼保公司的RCS-931AM保護(hù)及北京四方的CSC-101D保護(hù)。2013年2月13日，因雪霧天氣，故障前區(qū)外故障，其后本線路刀閘B相閃絡(luò)，RCS-931AM縱聯(lián)差動保護(hù)正確動作，CSC-101D縱聯(lián)距離保護(hù)未動作。

2.2原因分析

通過對保護(hù)故障錄波分析可看出，故障前存在區(qū)外故障，其后本線路出口處故障，故障在20ms左右便被切除。CSC-101D保護(hù)當(dāng)功率倒向時有40ms的確認(rèn)時間，然后主保護(hù)才會動作，而本次故障由于在出口處，故障時間尚未達(dá)到40ms，因而縱聯(lián)距離保護(hù)未動作。

3、通道異常導(dǎo)致的縱聯(lián)距離保護(hù)拒動誤動

3.1故障描述

220kV某線路配置南瑞繼保公司的RCS-931AM保護(hù)及南瑞繼保公司的RCS-902A保護(hù)。2013年6月18日，線路區(qū)外正方向發(fā)生A相瞬時故障，線路高頻距離保護(hù)誤跳閘，重合成功。示意圖如圖1所示：

3.2原因分析

由于A相故障位于乙站側(cè)正方向，乙站側(cè)RCS-902A縱聯(lián)距離和縱聯(lián)零序均判為正方向，故乙站側(cè)RCS-902A收信滿8ms后停信，并于21ms，收不到閉鎖信號，經(jīng)過8ms左右的縱聯(lián)保護(hù)出口確認(rèn)時間縱聯(lián)距離和縱聯(lián)零序保護(hù)動作出口。A相故障位于甲站側(cè)反方向，甲站側(cè)RCS-902A未判為正方向，始終發(fā)信。從裝置打印兩側(cè)收發(fā)信信號圖可以看到，乙站側(cè)RCS-902A由于未收到甲站側(cè)閉鎖信號，導(dǎo)致縱聯(lián)保護(hù)區(qū)外故障動作。而甲站側(cè)RCS-902A確實持續(xù)發(fā)信，同時甲站側(cè)RCS-902A未持續(xù)收到本側(cè)收發(fā)信機(jī)的自發(fā)自收信號，收信出現(xiàn)46ms缺口（65ms-19ms）。從上述現(xiàn)象可以判斷為甲站側(cè)專用收發(fā)信機(jī)LFX-912發(fā)信信號未發(fā)出，導(dǎo)致乙站側(cè)RCS-902A區(qū)外故障誤動。

3.3檢查處理

故障出現(xiàn)后，保護(hù)人員，在現(xiàn)場對收發(fā)信機(jī)進(jìn)行大量的測試和檢查，未發(fā)現(xiàn)收發(fā)信機(jī)異常情況。取甲站側(cè)錄波器部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖2所示：

數(shù)據(jù)分別為甲站I母A相電壓，I母零序電壓， 線路L2 A相電流以及線路L2 高頻信號電平。

從系統(tǒng)電壓變化和高頻信號電平錄波可以看到，故障發(fā)生之前，高頻通道上已經(jīng)出現(xiàn)了干擾。故障時以及以后的一段時間，甲站側(cè)高頻信號電平確實存在異常。

取乙站側(cè)錄波器部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖3所示：

數(shù)據(jù)分別為母線A相電壓和母線零序電壓。從系統(tǒng)電壓變化可以看到，故障發(fā)生前系統(tǒng)確實出現(xiàn)過干擾，與甲站側(cè)發(fā)生時間可對應(yīng)。

結(jié)合故障前系統(tǒng)曾出現(xiàn)干擾的情況，考慮是某種干擾源導(dǎo)致甲站側(cè)收發(fā)信機(jī)發(fā)信出現(xiàn)異常。

3.4結(jié)論

本次故障中，系統(tǒng)故障之前以及故障之時，均出現(xiàn)了干擾信號。由于甲站側(cè)專用收發(fā)信機(jī)LFX-912電源插件電源端口的Y電容CY3失效，導(dǎo)致收發(fā)信機(jī)抗干擾能力下降，甲站側(cè)收發(fā)信機(jī)發(fā)信信號出現(xiàn)缺口，致使乙站側(cè)RCS-902A縱聯(lián)保護(hù)動作。

從上述三個典型故障實例可以看出縱聯(lián)距離保護(hù)盡管在原理上非常成熟，但由于現(xiàn)實運(yùn)行條件下各種異常情況的存在往往可能導(dǎo)致其不正確動作。特別是二次電壓回路多點(diǎn)接地問題在老舊變電站中普遍存在，而且發(fā)現(xiàn)之后很難整改。而采用高頻通道的縱聯(lián)距離保護(hù)受限于高頻通道，往往很難充分發(fā)揮作用。