運(yùn)行中一起35kV 光纖差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作分析

馬 春

（晉城供電公司，山西 晉城 048000）

2011年前后，系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)多起因發(fā)生近區(qū)短路故障造成站內(nèi)變壓器損壞的事故，給電網(wǎng)造成了較大的損失，針對(duì)這種情況，我地區(qū)多次召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議商量對(duì)策，防止變壓器近區(qū)短路故障損壞事故的再次發(fā)生。目前，當(dāng)變壓器低壓側(cè)出線距離較短時(shí)，多使用光纖差動(dòng)保護(hù)以保證準(zhǔn)確、快速的切除故障，但這種做法在運(yùn)行中也出現(xiàn)過(guò)一些問(wèn)題。

1 故障分析

1.1 故障簡(jiǎn)介

2011年6月我地區(qū)某220kV站35kV CX385間隔在送電過(guò)程中（用戶側(cè)主變合閘的一瞬間），發(fā)生光纖差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)過(guò)對(duì)錄波圖進(jìn)行分析，和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行檢查后確定，保護(hù)為區(qū)外干擾光差保護(hù)誤動(dòng)作。

1.2 動(dòng)作原因分析

根據(jù)保護(hù)裝置錄波圖記錄分析，由于產(chǎn)生電流的物理通道均來(lái)自于同一組電路、同一組芯片，推測(cè)可能由于在合閘瞬間有外部干擾耦合進(jìn)入該AD回路，故障時(shí)A、B相出現(xiàn)2ms的脈沖電流，此保護(hù)裝置為北京四方繼保電氣有限公司出品的 CSC-213型光纖差動(dòng)保護(hù)，該保護(hù)的采樣算法采用傅里葉算法，此算法對(duì)高次諧波及直流分量有很好的過(guò)濾能力，但是對(duì)由于非周期分量引起的低頻分量抑制能力較差，不能完全濾掉。觀察 CSC-213型光纖差動(dòng)保護(hù)裝置錄波圖可以發(fā)現(xiàn)，脈沖電流為短時(shí)非周期尖頂波，其中包含有非整次的各次諧波及衰減的直流分量，含有此尖頂采樣的傅氏算法會(huì)計(jì)算出一定的基波量，即裝置采集到的干擾脈沖進(jìn)入了采樣計(jì)算程序，沒(méi)有濾除干擾，導(dǎo)致程序誤判，保護(hù)裝置動(dòng)作。

事后，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室利用 ONLLY2000繼電保護(hù)測(cè)試儀對(duì)同一版本CSC-213型光纖差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行模擬尖頂波試驗(yàn)，保護(hù)依舊動(dòng)作，驗(yàn)證了上述判斷的正確性。

1.3 解決方案

為防止變壓器近區(qū)短路故障損壞事故的發(fā)生，我地區(qū)采取的解決方案有：

1）主網(wǎng)220kV、110kV變電站35kV、10kV出線保護(hù)都要投入0s動(dòng)作的速動(dòng)段，在保證速動(dòng)保護(hù)投入的同時(shí)，將主網(wǎng)站 35kV（10kV）出線的限時(shí)速斷時(shí)限由0.3s壓縮為0.2s。

2）現(xiàn)正常運(yùn)行方式 220kV站低壓側(cè)母線均為分列運(yùn)行，變壓器保護(hù)整定方案改為低壓側(cè)過(guò)流 I段、II段第一時(shí)限跳分段開(kāi)關(guān)的時(shí)限級(jí)差取消，跳本側(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)限直接與出線配合，遇改變運(yùn)行方式時(shí)按特殊方式予以考慮。

3）對(duì)于主網(wǎng)站35kV（10kV）短線路出線，線路電流速斷保護(hù)可以按伸入末端變壓器整定，允許降低低壓側(cè)出線保護(hù)動(dòng)作選擇性以提高主變后備保護(hù)保護(hù)速動(dòng)性。對(duì)于220kV站的低壓側(cè)新投線路，線路長(zhǎng)度小于5km的配置光纖差動(dòng)保護(hù)。

而為了防止低壓側(cè)短線路光纖差動(dòng)保護(hù)受到干擾后誤動(dòng)，應(yīng)采取的措施有：

1）在裝置硬件上加裝數(shù)字濾波器，有效濾除采樣中各類(lèi)型干擾信號(hào)，從而防止保護(hù)誤動(dòng)作的發(fā)生。

2）進(jìn)行軟件版本升級(jí)，利用脈沖電流為短時(shí)非周期尖頂波這一特征，將保護(hù)動(dòng)作條件之一的動(dòng)作時(shí)限延長(zhǎng)，使之大于脈沖持續(xù)時(shí)間，計(jì)算后選擇最短20ms后動(dòng)作，亦可避免此情況下保護(hù)誤動(dòng)作。

3）檢查現(xiàn)場(chǎng)抗干擾措施，檢查裝置機(jī)箱緊固件是否正常，機(jī)殼是否可靠接地，更換本裝置的交流插件、保護(hù)CPU插件。

最后我們和廠家共同商議，一致同意采取了措施2）、3），對(duì)該類(lèi)型保護(hù)裝置進(jìn)行原件版本升級(jí)，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)升級(jí)過(guò)后的保護(hù)裝置試驗(yàn)，保護(hù)動(dòng)作正確。

2 問(wèn)題拓展

此次故障發(fā)生后，我們按照繼電保護(hù)動(dòng)作分析擴(kuò)大化機(jī)制，對(duì)本地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)同型號(hào)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，對(duì)所有CSC-213保護(hù)的版本進(jìn)行升級(jí)，并對(duì)升級(jí)后完成光差保護(hù)的對(duì)調(diào)試驗(yàn)，認(rèn)真分析其動(dòng)作情況，確保裝置行為正確、可靠運(yùn)行。

3 結(jié)論

短線路采用光纖差動(dòng)保護(hù)后主要體現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：

1）低壓側(cè)出線如采用電流保護(hù)受系統(tǒng)方式影響較大，當(dāng)出線距離較短時(shí)，由于定值計(jì)算時(shí)考慮最大運(yùn)行方式，校驗(yàn)靈敏度考慮最小運(yùn)行方式，使得短線路電流保護(hù)沒(méi)有靈敏度，采用瞬時(shí)速動(dòng)的光差保護(hù)很容易解決此問(wèn)題。

2）如低壓側(cè)出線考慮和下一段保護(hù)配合要將保護(hù)范圍延伸至下一段時(shí)，要增加本保護(hù)動(dòng)作時(shí)限，在主變發(fā)生近區(qū)短路時(shí)，動(dòng)作時(shí)限過(guò)長(zhǎng)，對(duì)主變的安全極為不利，同樣如采用瞬時(shí)全線速動(dòng)的光差保護(hù)很容易解決此問(wèn)題。不用考慮與其他段保護(hù)的配合問(wèn)題。

因此，在這種背景下，低壓側(cè)出線廣泛配置光差保護(hù)，截止到2012年8月，我地區(qū)共配有低壓線路光差保護(hù)（82套），從一段時(shí)間的運(yùn)行情況來(lái)看，整體運(yùn)行情況良好，但是也出現(xiàn)過(guò)幾次誤動(dòng)作，經(jīng)過(guò)本文的分析，我們了解到，應(yīng)用新型保護(hù)時(shí)，應(yīng)特別注意此項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)的新問(wèn)題。一方面要注意到本文提到的抗干擾問(wèn)題（由于低電壓等級(jí)較之于高電壓等級(jí)電能質(zhì)量更差，設(shè)備停送電以及運(yùn)行當(dāng)中受到干擾的可能性更大），希望保護(hù)研發(fā)人員和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員對(duì)此持續(xù)關(guān)注，以期找到最終解決辦法；另一方面，由于光差保護(hù)需要線路兩側(cè)實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，對(duì)通信通道的維護(hù)也要特別加以注意，防止通道損害造成保護(hù)退出的對(duì)電網(wǎng)造成不利影響。

[1] 邵玉槐.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M]北京:中國(guó)電力出版社, 2008.6.

[2] CSC-213型光纖差動(dòng)保護(hù)說(shuō)明書(shū).北京四方繼保電氣有限公司.