一起继电保护误动事件的事故分析及处理

张义　魏勇　赵月玲　史宏光

摘 要：本文围绕中国西北电网某750kV超高压输电线路运行现场在定检过程中所发生的一起继电保护事故的分析及处理过程，从故障现象入手，剖析了继电保护误动跳闸事故形成原因，定位为由于二次继电保护设备厂商对于“CT断线闭锁”的继电保护二次回路逻辑存在漏洞，又恰逢现场检修人员定检安规执行不到位，从而导致继电保护装置零序电流保护误动并跳闸事故，还给出了问题的分析及处理方法和验证过程，本文研究成果对现有的电力系统继电保护装置完善保护动作逻辑，提高继电保护运行可靠性与电网安全稳定运行具有现实成效。

关键词：继电保护；事故分析；事故反措；CT断线闭锁；保护逻辑；定期检修

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0140-03

电网继电保护作为电力系统安全稳定运行的“三道防线”最重要组成部分，对于电网的可靠安全运行至关重要，这在220kV及以上电压等级的超特高压变电站显得尤为重要，电网调度运行人员和电力二次设备制造厂商研发人员对于继电保护逻辑的设计和验证也投入了大量的精力，但由于电力系统二次回路的复杂性及电网运行接线方式的多变性、有时甚至还与变电站自动化监控通信系统有联动性，电网继电保护误动和拒动事故依然时有发生，对电网的安全运行构成了巨大威胁，相关的文献也对典型的继电保护事故进行了分析。如文献1对中平能化集团近年来在运行和技改过程中发现的继电保护事故典型案例进行了分类剖析[1]；文献2分析了一起PSL602AS保护装置的CPU板因为JP1跳线没有短接，在特定运行工况下导致的保护元件拒动事故[2]；文献3分析了一起500kV变电站内由于二次人员误接线引起的500kV开关跳闸事故[3]；文献4对一次变电站监控系统的“死数”问题进行了专题分析[4]；文献5分析了一起由于监控系统配置错误导致遥控操作时继电保护装置保护定值区发生远方切换，从而导致继电保护装置误动跳闸的事故[5]。

本文围绕中国西北电网某750kV超高压枢纽变电站自动化系统运行现场在定检过程中所发生的一起继电保护事故的分析及处理过程，从故障现象入手，剖析继电保护误动跳闸事故形成原因，给出了事故反措手段和验证方法，对于提高超高压变电站的运行可靠性有实际成效。

1 事件发生经过描述

2017年8月1日，中国西北电网某750kV线路在开展定期检验工作期间，因现场检修人员在做二次安全措施时，750kV线路保护“和电流”回路中的运行间隔A相电流端子内二次电缆松动脱落，造成某二次继电保护设备厂商的线路保护装置零序过流Ⅲ段动作，故障选相A相，装置动作电流3I0=0.119A，动作时间3503ms（零序过流Ⅲ段定值0.1A，动作时间3.5s；CT断线因不满足条件而未发告警；纵差保护、零序差动保护定值0.12A，未可靠达到动作值；零序电流启动值0.08A）。在此次事件当中，A相电流开路后未有“CT断线告警”信号，零序电流保护及差动保护均开放。

2 事件原因分析

通过查阅二次继电保护厂家线路保护装置说明书，可知其对“CT断线告警”检测判据如下：

（1）装置的零序电流连续12s大于零序启动电流定值时，报“CT断线告警”，并闭锁零序各段保护；（2）差动保护CT断线检测：断线侧的自产3I0值连续12s大于零序启动电流定值，而断线相电流小于0.06In（In为二次侧额定电流）；计算出正常两侧的差电流连续12s大于0.15In，而断线相电流小于0.06In，報“本侧CT断线告警”。

判出CT断线后，可通过控制字选择闭锁或不闭锁差动保护。如果选择CT断线闭锁差动保护，只闭锁断线相差动保护（定值单要求闭锁）。

为防止CT断线引起灵敏的零序Ⅲ段误动作，利用CT断线时无零序电压这一特征，使可能误动的段带方向，用零序方向元件实现闭锁。但在继电保护定值整定原则要求对于作为零序电流保护最末段的零序Ⅲ段不带方向。因此采用零序方向元件实现闭锁存在局限性。

由于跳闸事件发生时线路负荷电流较小，未达到纵差保护、零序差动保护定值0.12A，但由于同样未满足差动保护CT断线检测条件，不能报“CT断线告警”信号，并闭锁纵差保护、零差保护。若当时负荷电流较大，将同样会造成纵差保护动作跳闸。

综上所述，由于保护定值整定原则、实际负荷电流大小等条件的影响，会造成类似本次跳闸事件中发生的不满足“CT断线告警”判别条件，导致保护装置无法闭锁的情况。

3 继电保护逻辑排查

针对前述的750kV线路由于该二次设备厂家的“CT断线闭锁”逻辑存在漏洞，在特定运行工况下所导致的零差保护误动并跳闸严重事故，笔者对本公司此部分的继电保护逻辑进行了如下排查。

3.1 后备保护CT断线判据

零序电流大于零序启动电流定值且零序电压小于1.5V，延时12s发CT断线告警信号。

判别出CT断线后闭锁零序电流启动功能、零序电流保护各段、距离Ⅰ段保护、快速距离。

3.2 非“六统一”产品的后备保护CT断线判据

为便于说明，以A相电流为例进行说明，其CT断线逻辑如图1所示。

无流门槛0.04In，差流门槛取零序启动电流定值、0.1In和0.5倍相差定值的最小值，当装置检测到有差流存在且该相任一侧无流时，延时10s报CT断线。

CT断线时，发生故障或系统扰动导致启动元件动作，若“CT断线闭锁差动”整定为“1”，则闭锁该相电流差动保护；若整定为“0”，则仍开放电流差动保护。

CT断线逻辑中差流门槛为0.5倍差动动作电流定值、0.1倍In和零序启动电流定值之间的小值，当装置检测到有差流存在且一侧有零序电流且无零序电压时，延时10秒报该侧CT断线，零序电流门槛取差流门槛，零序电压门槛取3U0>1.5V。

CT断线时，发生故障或系统扰动导致启动元件动作，若“CT断线闭锁差动”控制字整定为1，则按断线相闭锁该相电流差动保护；若整定为0，断线相差动需经CT断线后分相差动定值开放，CT断线时固定闭锁两侧零序电流差动保护。

3.3 “六统一”产品的后备保护CT断线判据

为便于说明，同样以A相电流为例进行说明，其CT断线逻辑如图2所示。

3.4 异常情况下的保护CT断线判据

在某些特定的异常情况下，如CT断线无法发出的工况下，进行如下的逻辑处理。

（1）轻负荷时发生单相CT断线，保护CT中电流门槛判据可能会无法满足，导致保护无法准确识别。（2）如发生CT断线且保护还未判出CT断线时，保护动作跳开三相开关，则无法发出CT断线告警信息。

4 整改措施

对于零序末段保护，虽然可以选择带方向闭锁，但是由于规程明确规定不能投入方向判别，无法有效防止在此种情况下的误动可能，因此建议零序末段保护可以增加零序电压闭锁条件，来解决此问题。

根据反馈的现场资料，对于该线路零序启动电流定值为0.08A，差动定值为0.12A，零序末段定值0.1A，延时3.5s，CT变比为2500/1，线路负荷电流达到0.13A。

电流录波如图3所示，A相电流断线，3I0=0.126A，大于零序启动电流定值，保护启动进入故障处理逻辑。

对于零序末段保护，3I0=0.126A，大于零序末段定值，未经方向闭锁，延时3.5s动作。

对于差动保护，由于本侧A相电流断线仅形成差流，无故障电压特征，对侧差动保护无法启动，在此种情况下差动保护不会动作。

对于CT断线判据，3I0=0.126A，3U0=0.262V，满足CT断线判据，因12s延时未到已跳开三相开关，不再满足CT断线判据，不发CT断线告警。

5 验证方案

差动保护动作条件：（1）差流满足动作方程；（2）两侧电流突变量同时启动或一侧电流突变量启动时需有电压变化量。

当一侧CT断线时，本侧可能会电流突变量启动，但对侧不会电流突变量启动，且系统电压不会发生变化，因此差动保护不会开放而误动作。

基于双端量的CT断线判据只考虑系统不发生故障情况下单侧CT断线。

根据现场反馈的资料，在A相CT断线时，断线相差流=0.131A（负荷电流），3I0=0.126A，3U0=0.262V，满足差动保护CT断线判据，如持续时间大于10s，则差动保护发本侧CT断线告警信息。

综上，即使差动保护不能快速报出CT断线告警，也不会存在误动风险的。

6 结语

本文围绕某750kV超高压输电线路在定检过程中，由于电流端子松动引起的继电保护二次装置实时侦测到继电保护零流差动保护异常，在现有对“CT断线保护闭锁”逻辑设计存在的不完善之处，进行了各种运行工况下的事故分析，并结合本公司同类产品“CT断线”判断逻辑及闭锁逻辑的情况，提出零序末段保护增加零序电压闭锁条件的方法来完善闭锁逻辑。最后基于现场反馈的电流录波数据对闭锁逻辑的完善算法进行了实际验证，结论表面在各种工况下，可以做到CT断线的可靠判断及继电保护逻辑闭锁。

参考文献

[1]李春峰，等.综自变电站微机继电保护事故分析及对策[J].装备制造技术，2010，（2）181-183.

[2]魏纲，等.一起保护跳线障碍导致保护拒动事故分析[J].南方电网技术，2009，（03）171-173.

[3]张静伟，等.一起500kV开关误跳闸事故分析[J].电力系统保护与控制，2010，（20）99-101.

[4]赵月玲，等.一次变电站监控系统通信问题分析及处理[J].数字技术与应用，2013，（3）52-53.

[5]趙月玲，等.一起监控配置错误导致的继电保护事故分析及处理[J].数字技术与应用，2013，（5）234-236.