运行中一起35kV 光纤差动保护误动作分析

马 春

（晋城供电公司，山西 晋城 048000）

2011年前后，系统内出现多起因发生近区短路故障造成站内变压器损坏的事故，给电网造成了较大的损失，针对这种情况，我地区多次召开专题会议商量对策，防止变压器近区短路故障损坏事故的再次发生。目前，当变压器低压侧出线距离较短时，多使用光纤差动保护以保证准确、快速的切除故障，但这种做法在运行中也出现过一些问题。

1 故障分析

1.1 故障简介

2011年6月我地区某220kV站35kV CX385间隔在送电过程中（用户侧主变合闸的一瞬间），发生光纤差动保护动作，经过对录波图进行分析，和对现场设备进行检查后确定，保护为区外干扰光差保护误动作。

1.2 动作原因分析

根据保护装置录波图记录分析，由于产生电流的物理通道均来自于同一组电路、同一组芯片，推测可能由于在合闸瞬间有外部干扰耦合进入该AD回路，故障时A、B相出现2ms的脉冲电流，此保护装置为北京四方继保电气有限公司出品的 CSC-213型光纤差动保护，该保护的采样算法采用傅里叶算法，此算法对高次谐波及直流分量有很好的过滤能力，但是对由于非周期分量引起的低频分量抑制能力较差，不能完全滤掉。观察 CSC-213型光纤差动保护装置录波图可以发现，脉冲电流为短时非周期尖顶波，其中包含有非整次的各次谐波及衰减的直流分量，含有此尖顶采样的傅氏算法会计算出一定的基波量，即装置采集到的干扰脉冲进入了采样计算程序，没有滤除干扰，导致程序误判，保护装置动作。

事后，我们在实验室利用 ONLLY2000继电保护测试仪对同一版本CSC-213型光纤差动保护进行模拟尖顶波试验，保护依旧动作，验证了上述判断的正确性。

1.3 解决方案

为防止变压器近区短路故障损坏事故的发生，我地区采取的解决方案有：

1）主网220kV、110kV变电站35kV、10kV出线保护都要投入0s动作的速动段，在保证速动保护投入的同时，将主网站 35kV（10kV）出线的限时速断时限由0.3s压缩为0.2s。

2）现正常运行方式 220kV站低压侧母线均为分列运行，变压器保护整定方案改为低压侧过流 I段、II段第一时限跳分段开关的时限级差取消，跳本侧开关时限直接与出线配合，遇改变运行方式时按特殊方式予以考虑。

3）对于主网站35kV（10kV）短线路出线，线路电流速断保护可以按伸入末端变压器整定，允许降低低压侧出线保护动作选择性以提高主变后备保护保护速动性。对于220kV站的低压侧新投线路，线路长度小于5km的配置光纤差动保护。

而为了防止低压侧短线路光纤差动保护受到干扰后误动，应采取的措施有：

1）在装置硬件上加装数字滤波器，有效滤除采样中各类型干扰信号，从而防止保护误动作的发生。

2）进行软件版本升级，利用脉冲电流为短时非周期尖顶波这一特征，将保护动作条件之一的动作时限延长，使之大于脉冲持续时间，计算后选择最短20ms后动作，亦可避免此情况下保护误动作。

3）检查现场抗干扰措施，检查装置机箱紧固件是否正常，机壳是否可靠接地，更换本装置的交流插件、保护CPU插件。

最后我们和厂家共同商议，一致同意采取了措施2）、3），对该类型保护装置进行原件版本升级，在实验室对升级过后的保护装置试验，保护动作正确。

2 问题拓展

此次故障发生后，我们按照继电保护动作分析扩大化机制，对本地区电网内同型号设备进行全面检查，对所有CSC-213保护的版本进行升级，并对升级后完成光差保护的对调试验，认真分析其动作情况，确保装置行为正确、可靠运行。

3 结论

短线路采用光纤差动保护后主要体现以下优点：

1）低压侧出线如采用电流保护受系统方式影响较大，当出线距离较短时，由于定值计算时考虑最大运行方式，校验灵敏度考虑最小运行方式，使得短线路电流保护没有灵敏度，采用瞬时速动的光差保护很容易解决此问题。

2）如低压侧出线考虑和下一段保护配合要将保护范围延伸至下一段时，要增加本保护动作时限，在主变发生近区短路时，动作时限过长，对主变的安全极为不利，同样如采用瞬时全线速动的光差保护很容易解决此问题。不用考虑与其他段保护的配合问题。

因此，在这种背景下，低压侧出线广泛配置光差保护，截止到2012年8月，我地区共配有低压线路光差保护（82套），从一段时间的运行情况来看，整体运行情况良好，但是也出现过几次误动作，经过本文的分析，我们了解到，应用新型保护时，应特别注意此项技术带来的新问题。一方面要注意到本文提到的抗干扰问题（由于低电压等级较之于高电压等级电能质量更差，设备停送电以及运行当中受到干扰的可能性更大），希望保护研发人员和现场运行人员对此持续关注，以期找到最终解决办法；另一方面，由于光差保护需要线路两侧实时交换数据，对通信通道的维护也要特别加以注意，防止通道损害造成保护退出的对电网造成不利影响。

[1] 邵玉槐.电力系统继电保护原理[M]北京:中国电力出版社, 2008.6.

[2] CSC-213型光纤差动保护说明书.北京四方继保电气有限公司.