一起四方CSC-103B保护装置异常的分析及处理

吴明朝， 吴超平

（广东电网公司东莞供电局， 广东 东莞 523120）

一起四方CSC-103B保护装置异常的分析及处理

吴明朝， 吴超平

（广东电网公司东莞供电局， 广东 东莞 523120）

目前电网规模越来越大，运行方式越来越复杂，熟悉高压输电线路的保护原理和配置对运行人员处理变电站异常信号非常重要。本文通过对常见线路的保护原理阐述和一起典型220kV线路保护装置异常的分析处理，为电力人员评估保护故障对电网运行方式的影响和处理提供借鉴。

线路保护；异常信号；保护装置；变电站；电压回路；运行方式

随着经济的高速发展，我国电网也得到了迅速发展，最突出的就是输电线路的电压等级越来越高，与此同时，电力系统对输电线路的安全、可靠性要求也越来越高。因此，了解并掌握高压输电线路保护的配置原理及实现形式，在日常维护及运行中变得非常重要。

CSC-130B数字式超高压线路保护装置是北京四方继保自动化有限公司设计的适用于220kV及以上电压等级的高压线路保护的装置［1］。本文以该保护装置为例，介绍其纵联电流差动保护、三段式距离保护及四段式零序电流保护的原理。并通过具体事例来说明该装置出现异常时的分析及处理方法，对运行值班人员熟悉及处理保护装置异常有一定的借鉴作用。

一、设备保护配置

（一）光纤电流差动保护

纵联电流差动保护配有分相式电流差动保护和零序电流差动保护。图1为电流差动保护构成示意图，图中，M、N为两变电站母线，各端均装设CSC-103B高压线路保护装置，保护与通信终端设备间采用光缆连接。CB是断路器；TA是电流互感器；CSC-103B是数字式超高压线路保护装置；IMA、B、C是母线M侧三相电流；INA、B、C是母线N侧三相电流。

纵联电流差动保护的原理是［2］：规定电流互感器的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为正方向。区外故障时，两侧电流大小相同，方向相反，差动电流为零，差动元件不动作。区内故障时，两侧短路电流都是由母线流向线路，同参考方面一致，故差动电流很大，满足差动方程，差动元件动作。分相式电流差动保护和零序电流差动保护原理相同，设置零序电流差动保护是为了提高分相电流差动保护的耐过渡电阻能力。

（二）三段式距离保护

距离保护反应的是保护安装处到故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置［2］。其实质是利用线路实时测量阻抗值与被保护线路预先设置的整定阻抗值进行比较。图2为三段式距离保护逻辑框图，图中，ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ是阻距离继电器，tⅡ、tⅢ是时间继电器，≥1逻辑或，&逻辑与，由启动部分、测量部分（阻抗测量继电器）、振荡闭锁部分、电压回路断线、逻辑配合部分、出口跳闸部分组成。

启动部分的作用是判断保护线路是否发生故障，故障时瞬间启动整套保护。距离元件（ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ）用来测量短路点到保护安装处的距离，并判断出故

8障的方向。振荡闭锁和电压回路断线是防止保护误动作。距离保护只有在启动元件启动，距离测量元件判断故障发生在自己保护的区间，且线路没有发生振荡和电压断线的情况下，保护装置才会发跳闸脉冲。

（三）零序四段电流保护

我国110KV以上电压等级的系统多采用中性点直接接地方式［2］，当发生接地短路时，会产生很大的零序电流，利用零序电流构成的保护，可以作为一种主要的接地短路保护。

零序电流保护原理很简单，是利用零序互感器采集零序电流，当零序电流超过保护中设定值时，保护动作，接触器吸合，断开电路。本保护装置配置四段零序方向保护，零序电流Ⅰ段为瞬时电流速断，只保护线路的一部分；零序电流Ⅱ段为限时零序速断，可保护线路的全长；零序电流III段为零序过电流保护；零序电流IV段起可靠的后背作用。

二、异常情况

2014年1月2日上午，水乡站#3主变停电，运行方式要求倒母线操作。操作任务是将220kV水陈乙线4679开关由#M6倒至#M5运行，220kV莞水甲线2568开关由#M5倒至#M6运行，将#2主变变中开关2202开关由#M2倒至#M1运行，图3为本站220kV母线TV（电压互感器）示意图。图中，M1、M2、3M、4M、M5、M6代表母线；G1、G2代表隔离开关；DL代表断路器。

当倒母操作完毕后，运行人员发现监控后台的“水陈乙线主一保护装置异常”光字牌颜色变亮。收到该信号后，值班人员立即到现场进行检查。经检查发现220kV继保室水陈乙线主一保护装置告警灯亮，保护装置面板显示C相电压UC为0，其他两相电压正常，并且自检报告显示TV断线，图4为该装置当时信号显示图。

三、异常分析及处理

（一）风险分析

在图3的220kV母线TV示意图所示中，每个TV二次侧都有四个不同精度的绕组，分别给计量、测控、保护和抽取零序电压所用。220kV线路保护电压取自母线TV［3］，倒母操作后水陈乙线保护电压应由M6上的TV转换到M5的TV。

很多时候操作监盘人员可能主观认为倒母过程中线路保护装置发生异常是正常的，在倒母后会复归，对此信号不予理会。实际上大多数220kV线路保护电压多取自母线TV电压，当其出现异常而没有及时处理时，可能会影响到以下设备的正常运行［4］：

1.复合电压闭锁元件启动，相应的保护（母差、过电流）会动作。

2.距离保护、零序保护会误动作；距离保护需根据电压计算测量阻抗，零序互感器可能采集到零序分量。

3.测量、计量装置由于采集的是错误数据，故计量的结果错误。

4.开关没有同期合闸电压，不能同期合闸。

（二）原因分析

图5为本站电压回路流程图，造成水陈乙线主一保护装置异常可能的原因有：

1.220kV水陈乙线TV本身故障，采集不到C相电压。

2.TV汇控箱二次空气开关故障。

3.TV并列屏接线端子松动、二次回路出现断线短路等。

4.操作箱切换继电器节点没有正确切换。

5.保护装置本身故障，A/D模块采集不到数据、装置误报等。

由于本次保护装置异常出现在倒母操作过程中，初步怀疑是倒母后TV并列屏或分相操作箱切换继电器的节点没有正确切换导致。

（三）处理过程

当运行人员发现该异常后向中调汇报并申请退出水陈乙线主一保护装置，投入主二保护装置。单套保护对电网运行存在很大风险，连续运行不得超过2个小时［5］。值班人员随后将故障情况上报了继保专业，并迅速派人员对电压回路进行排查。

运行人员根据图5的电压回路图从信号源逐级的往后排查。首先在TV汇控箱二次空开两端测得TV三相电压正常，均为60V，故可排除TV本体故障和二次空气开关跳闸或故障原因，可能出现故障

0的地方为TV并列屏、主一保护屏，或者连接屏之间的导线断线。接着运行人员在TV并列屏端子排处测得进出该屏的三相电压都是60V，故可排除倒母操作时电压互感器二次并列后C相电压节点没有切换的原因。据此可确定故障点出现在主一保护屏。

主一保护屏有分相操作箱和CSC-103B保护装置组成，图6为水陈乙线主一保护装置电压回路图，图中，1ZKK是空气开关；Ø装置进线端子；装置内部连接端子。接着采用下面的步骤进行处理。

1.用万用表测得CSC-103B进线端子1D1、1D3电压为60V，1D2电压为0V，可初步判断保护装置正常，故障应出现在CSC-103B保护装置前面。

2.用万用表测得JFZ-12B分相操作箱M6进线端子7D6、7D7、7D8电压都是0V，而M5进线端子7D1、7D2、7D3电压都是60V，说明分相操作箱前面电压回路正常，故障出现在分相操作箱里面，可能是电压切换继电器故障所致。

3.经更换分相操作箱端子排、电压切换插件后，电压采样正常，整套保护恢复正常。

4.向中调申请投入水陈乙线主一整套保护。

四、结论

TV回路故障是我们日常工作中常遇到的事故，本文从一起四方CSC-103B保护装置异常处理实例中提出了TV回路故障的可能原因及具体排查方法，可以为运行人员处理此类事故提供借鉴。

电气设备在实际运行中发生各种事故是很难预料的，这就需要我们在日常工作中熟悉设备的原理及其保护配置，当发现异常后立即到现场去检查，多思考可能造成的后果，迅速退出可能误动的保护，降低发生事故的机率。

［1］苏黎明，赵志宏，等.北京四方数字式超高压线路保护装置说明书［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［2］刘 勇，江 均.智能变电站的继电保护配置研究 ［J］.科技咨询，2013，（13）.

［3］周得柱.浅谈智能变电站技术及其对继电保护的影响［J］.消费电子，2013，（3）.

［4］Q/CSG1，0006-2004电气操作导则 ［S］.北京：中国电力出版社，2004.

［5］GB/T 26860-2011电业安全工作规程（发电厂和变电站部分）［S］.北京：中国标准出版社，2011.

（责任编辑：袁 媛）

Analysis and Treatment of an Abnormal Situation of Sifang CSC-103B Protection Equipment

WU Ming-chao，WU Chao-ping
（Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid，Dongguan 523120，Guangdong）

With the increasing volume of grid scale and more complex operation mode，operators are required to have a good knowledge of principles and specific configuration of high-voltage power line protection in order to handle the abnormal situations in electrical substations.Based on the principles of the common line protection，a typical abnormal situation of line protection equipment is analyzed and handled，which serves as a reference for electricity workers to know about how to assess the impact caused by abnormal signals and how to handle abnormal situations.

line protection；abnormal signal；protection equipment；electrical substation；voltage circuit；operation mode

TM727

A

1671-802X（2015）06-0017-04

2015-10-28

吴明朝（1981-），男，高级技师，工程师。研究方向：变电运行、继保专业工作。E-mail-21677291@qq.com.