一起繼電保護(hù)誤動事件的事故分析及處理

張義　魏勇　趙月玲　史宏光

摘 要：本文圍繞中國西北電網(wǎng)某750kV超高壓輸電線路運行現(xiàn)場在定檢過程中所發(fā)生的一起繼電保護(hù)事故的分析及處理過程，從故障現(xiàn)象入手，剖析了繼電保護(hù)誤動跳閘事故形成原因，定位為由于二次繼電保護(hù)設(shè)備廠商對于“CT斷線閉鎖”的繼電保護(hù)二次回路邏輯存在漏洞，又恰逢現(xiàn)場檢修人員定檢安規(guī)執(zhí)行不到位，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置零序電流保護(hù)誤動并跳閘事故，還給出了問題的分析及處理方法和驗證過程，本文研究成果對現(xiàn)有的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置完善保護(hù)動作邏輯，提高繼電保護(hù)運行可靠性與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有現(xiàn)實成效。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；事故分析；事故反措；CT斷線閉鎖；保護(hù)邏輯；定期檢修

中圖分類號：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0140-03

電網(wǎng)繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的“三道防線”最重要組成部分，對于電網(wǎng)的可靠安全運行至關(guān)重要，這在220kV及以上電壓等級的超特高壓變電站顯得尤為重要，電網(wǎng)調(diào)度運行人員和電力二次設(shè)備制造廠商研發(fā)人員對于繼電保護(hù)邏輯的設(shè)計和驗證也投入了大量的精力，但由于電力系統(tǒng)二次回路的復(fù)雜性及電網(wǎng)運行接線方式的多變性、有時甚至還與變電站自動化監(jiān)控通信系統(tǒng)有聯(lián)動性，電網(wǎng)繼電保護(hù)誤動和拒動事故依然時有發(fā)生，對電網(wǎng)的安全運行構(gòu)成了巨大威脅，相關(guān)的文獻(xiàn)也對典型的繼電保護(hù)事故進(jìn)行了分析。如文獻(xiàn)1對中平能化集團(tuán)近年來在運行和技改過程中發(fā)現(xiàn)的繼電保護(hù)事故典型案例進(jìn)行了分類剖析[1]；文獻(xiàn)2分析了一起PSL602AS保護(hù)裝置的CPU板因為JP1跳線沒有短接，在特定運行工況下導(dǎo)致的保護(hù)元件拒動事故[2]；文獻(xiàn)3分析了一起500kV變電站內(nèi)由于二次人員誤接線引起的500kV開關(guān)跳閘事故[3]；文獻(xiàn)4對一次變電站監(jiān)控系統(tǒng)的“死數(shù)”問題進(jìn)行了專題分析[4]；文獻(xiàn)5分析了一起由于監(jiān)控系統(tǒng)配置錯誤導(dǎo)致遙控操作時繼電保護(hù)裝置保護(hù)定值區(qū)發(fā)生遠(yuǎn)方切換，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動跳閘的事故[5]。

本文圍繞中國西北電網(wǎng)某750kV超高壓樞紐變電站自動化系統(tǒng)運行現(xiàn)場在定檢過程中所發(fā)生的一起繼電保護(hù)事故的分析及處理過程，從故障現(xiàn)象入手，剖析繼電保護(hù)誤動跳閘事故形成原因，給出了事故反措手段和驗證方法，對于提高超高壓變電站的運行可靠性有實際成效。

1 事件發(fā)生經(jīng)過描述

2017年8月1日，中國西北電網(wǎng)某750kV線路在開展定期檢驗工作期間，因現(xiàn)場檢修人員在做二次安全措施時，750kV線路保護(hù)“和電流”回路中的運行間隔A相電流端子內(nèi)二次電纜松動脫落，造成某二次繼電保護(hù)設(shè)備廠商的線路保護(hù)裝置零序過流Ⅲ段動作，故障選相A相，裝置動作電流3I0=0.119A，動作時間3503ms（零序過流Ⅲ段定值0.1A，動作時間3.5s；CT斷線因不滿足條件而未發(fā)告警；縱差保護(hù)、零序差動保護(hù)定值0.12A，未可靠達(dá)到動作值；零序電流啟動值0.08A）。在此次事件當(dāng)中，A相電流開路后未有“CT斷線告警”信號，零序電流保護(hù)及差動保護(hù)均開放。

2 事件原因分析

通過查閱二次繼電保護(hù)廠家線路保護(hù)裝置說明書，可知其對“CT斷線告警”檢測判據(jù)如下：

（1）裝置的零序電流連續(xù)12s大于零序啟動電流定值時，報“CT斷線告警”，并閉鎖零序各段保護(hù)；（2）差動保護(hù)CT斷線檢測：斷線側(cè)的自產(chǎn)3I0值連續(xù)12s大于零序啟動電流定值，而斷線相電流小于0.06In（In為二次側(cè)額定電流）；計算出正常兩側(cè)的差電流連續(xù)12s大于0.15In，而斷線相電流小于0.06In，報“本側(cè)CT斷線告警”。

判出CT斷線后，可通過控制字選擇閉鎖或不閉鎖差動保護(hù)。如果選擇CT斷線閉鎖差動保護(hù)，只閉鎖斷線相差動保護(hù)（定值單要求閉鎖）。

為防止CT斷線引起靈敏的零序Ⅲ段誤動作，利用CT斷線時無零序電壓這一特征，使可能誤動的段帶方向，用零序方向元件實現(xiàn)閉鎖。但在繼電保護(hù)定值整定原則要求對于作為零序電流保護(hù)最末段的零序Ⅲ段不帶方向。因此采用零序方向元件實現(xiàn)閉鎖存在局限性。

由于跳閘事件發(fā)生時線路負(fù)荷電流較小，未達(dá)到縱差保護(hù)、零序差動保護(hù)定值0.12A，但由于同樣未滿足差動保護(hù)CT斷線檢測條件，不能報“CT斷線告警”信號，并閉鎖縱差保護(hù)、零差保護(hù)。若當(dāng)時負(fù)荷電流較大，將同樣會造成縱差保護(hù)動作跳閘。

綜上所述，由于保護(hù)定值整定原則、實際負(fù)荷電流大小等條件的影響，會造成類似本次跳閘事件中發(fā)生的不滿足“CT斷線告警”判別條件，導(dǎo)致保護(hù)裝置無法閉鎖的情況。

3 繼電保護(hù)邏輯排查

針對前述的750kV線路由于該二次設(shè)備廠家的“CT斷線閉鎖”邏輯存在漏洞，在特定運行工況下所導(dǎo)致的零差保護(hù)誤動并跳閘嚴(yán)重事故，筆者對本公司此部分的繼電保護(hù)邏輯進(jìn)行了如下排查。

3.1 后備保護(hù)CT斷線判據(jù)

零序電流大于零序啟動電流定值且零序電壓小于1.5V，延時12s發(fā)CT斷線告警信號。

判別出CT斷線后閉鎖零序電流啟動功能、零序電流保護(hù)各段、距離Ⅰ段保護(hù)、快速距離。

3.2 非“六統(tǒng)一”產(chǎn)品的后備保護(hù)CT斷線判據(jù)

為便于說明，以A相電流為例進(jìn)行說明，其CT斷線邏輯如圖1所示。

無流門檻0.04In，差流門檻取零序啟動電流定值、0.1In和0.5倍相差定值的最小值，當(dāng)裝置檢測到有差流存在且該相任一側(cè)無流時，延時10s報CT斷線。

CT斷線時，發(fā)生故障或系統(tǒng)擾動導(dǎo)致啟動元件動作，若“CT斷線閉鎖差動”整定為“1”，則閉鎖該相電流差動保護(hù)；若整定為“0”，則仍開放電流差動保護(hù)。

CT斷線邏輯中差流門檻為0.5倍差動動作電流定值、0.1倍In和零序啟動電流定值之間的小值，當(dāng)裝置檢測到有差流存在且一側(cè)有零序電流且無零序電壓時，延時10秒報該側(cè)CT斷線，零序電流門檻取差流門檻，零序電壓門檻取3U0>1.5V。

CT斷線時，發(fā)生故障或系統(tǒng)擾動導(dǎo)致啟動元件動作，若“CT斷線閉鎖差動”控制字整定為1，則按斷線相閉鎖該相電流差動保護(hù)；若整定為0，斷線相差動需經(jīng)CT斷線后分相差動定值開放，CT斷線時固定閉鎖兩側(cè)零序電流差動保護(hù)。

3.3 “六統(tǒng)一”產(chǎn)品的后備保護(hù)CT斷線判據(jù)

為便于說明，同樣以A相電流為例進(jìn)行說明，其CT斷線邏輯如圖2所示。

3.4 異常情況下的保護(hù)CT斷線判據(jù)

在某些特定的異常情況下，如CT斷線無法發(fā)出的工況下，進(jìn)行如下的邏輯處理。

（1）輕負(fù)荷時發(fā)生單相CT斷線，保護(hù)CT中電流門檻判據(jù)可能會無法滿足，導(dǎo)致保護(hù)無法準(zhǔn)確識別。（2）如發(fā)生CT斷線且保護(hù)還未判出CT斷線時，保護(hù)動作跳開三相開關(guān)，則無法發(fā)出CT斷線告警信息。

4 整改措施

對于零序末段保護(hù)，雖然可以選擇帶方向閉鎖，但是由于規(guī)程明確規(guī)定不能投入方向判別，無法有效防止在此種情況下的誤動可能，因此建議零序末段保護(hù)可以增加零序電壓閉鎖條件，來解決此問題。

根據(jù)反饋的現(xiàn)場資料，對于該線路零序啟動電流定值為0.08A，差動定值為0.12A，零序末段定值0.1A，延時3.5s，CT變比為2500/1，線路負(fù)荷電流達(dá)到0.13A。

電流錄波如圖3所示，A相電流斷線，3I0=0.126A，大于零序啟動電流定值，保護(hù)啟動進(jìn)入故障處理邏輯。

對于零序末段保護(hù)，3I0=0.126A，大于零序末段定值，未經(jīng)方向閉鎖，延時3.5s動作。

對于差動保護(hù)，由于本側(cè)A相電流斷線僅形成差流，無故障電壓特征，對側(cè)差動保護(hù)無法啟動，在此種情況下差動保護(hù)不會動作。

對于CT斷線判據(jù)，3I0=0.126A，3U0=0.262V，滿足CT斷線判據(jù)，因12s延時未到已跳開三相開關(guān)，不再滿足CT斷線判據(jù)，不發(fā)CT斷線告警。

5 驗證方案

差動保護(hù)動作條件：（1）差流滿足動作方程；（2）兩側(cè)電流突變量同時啟動或一側(cè)電流突變量啟動時需有電壓變化量。

當(dāng)一側(cè)CT斷線時，本側(cè)可能會電流突變量啟動，但對側(cè)不會電流突變量啟動，且系統(tǒng)電壓不會發(fā)生變化，因此差動保護(hù)不會開放而誤動作。

基于雙端量的CT斷線判據(jù)只考慮系統(tǒng)不發(fā)生故障情況下單側(cè)CT斷線。

根據(jù)現(xiàn)場反饋的資料，在A相CT斷線時，斷線相差流=0.131A（負(fù)荷電流），3I0=0.126A，3U0=0.262V，滿足差動保護(hù)CT斷線判據(jù)，如持續(xù)時間大于10s，則差動保護(hù)發(fā)本側(cè)CT斷線告警信息。

綜上，即使差動保護(hù)不能快速報出CT斷線告警，也不會存在誤動風(fēng)險的。

6 結(jié)語

本文圍繞某750kV超高壓輸電線路在定檢過程中，由于電流端子松動引起的繼電保護(hù)二次裝置實時偵測到繼電保護(hù)零流差動保護(hù)異常，在現(xiàn)有對“CT斷線保護(hù)閉鎖”邏輯設(shè)計存在的不完善之處，進(jìn)行了各種運行工況下的事故分析，并結(jié)合本公司同類產(chǎn)品“CT斷線”判斷邏輯及閉鎖邏輯的情況，提出零序末段保護(hù)增加零序電壓閉鎖條件的方法來完善閉鎖邏輯。最后基于現(xiàn)場反饋的電流錄波數(shù)據(jù)對閉鎖邏輯的完善算法進(jìn)行了實際驗證，結(jié)論表面在各種工況下，可以做到CT斷線的可靠判斷及繼電保護(hù)邏輯閉鎖。

參考文獻(xiàn)

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