220 kV线路双套保护不正确动作原因分析与对策

延 勇

（国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西 阳泉 045000）

0 引言

对于220 kV线路，为了有选择性地快速切除故障，保证电网安全，按照继电保护规程[1]规定，220 kV线路主保护采用双重化配置，当线路保护范围内发生短路故障时，按此原则配置的两套完整、独立的保护装置应该正确、可靠动作，尤其是保护装置主保护应能正确动作。

对于220 kV及以上电压的电网，由于电网联络线较多，小环网的运行方式也较多。上、下级线路的保护整定时间的配合存在难度，有些上、下级线路的保护动作时间是按主保护动作时间配合的，如果主保护拒动，将会造成越级跳闸，使停电范围扩大，影响电力系统的稳定运行，甚至造成大面积的停电事故。

1 故障前运行方式

220 kV红电Ⅲ线（233-203） 故障前运行方式如图1所示。

图1 220 kV红电Ⅲ线接线图

正常运行方式下，红卫站220 kV红电Ⅲ线233断路器在合位，电厂侧220 kV红电Ⅲ线203断路器在分位，线路是充电备用状态。

2 双套线路保护动作情况

2.1 故障简述

2016年04月13日02时04分，220 kV红卫站220 kV红电Ⅲ线233发生U相瞬时接地故障，故障点距离红卫站2.67 km。由于红电Ⅲ线233是充电备用线路，故障前三相电流均为0，故障发生时，220 kV红电Ⅲ线233 U相电流由0变化到94.969 A（有效值），换算为一次值，短路电流为22792.56 A。

2.2 保护装置动作过程

红卫侧，红电Ⅲ线233南瑞继保RCS-931AM光纤差动主保护未动作，国电南自PSL602G纵联距离主保护未动作，都是接地距离I段后备保护动作、并且重合成功。由于电厂侧断路器处于分位，2套保护装置未动作。

根据红电Ⅲ线运行方式和两套保护装置的保护原理判断，电厂侧RCS-931AM保护装置主保护动作，PSL602G保护装置纵联距离主保护未动作，动作行为正确；红卫站侧两套保护装置都应主保护动作，但实际情况主保护未动作，而是后备保护动作切除故障，红卫站两套保护装置动作行为不正确。红卫站220 kV红电Ⅲ线233两套保护装置动作简况如表1所示。

表1 RCS-931AM、PSL602G 2套保护装置动作情况

3 保护动作分析

3.1 RCS-931AM保护装置动作分析

目前，常用的线路保护的通道主要有光纤通道和64 k（2 M）复用光纤通道两种。220 kV红电Ⅲ线233 RCS-931AM保护装置主保护为光纤差动保护，保护通道采用的是64 kb/s复用光纤通道。

64 kb/s复用通道连接方式如图2所示。

图2 64 kb/s复用通道连接方式图

光差保护装置输出的光信号经过尾纤，进入保护专用的64 kb/s接口装置，该装置将光信号转换成电信号，接入脉冲编码调制器设备PCM(pulse code modem)的同向数据接口，与PCM中其他数码流一起经同轴电缆，接入数字同步设备SDH(synchronous digital hierarchy)，通过光纤与对侧实现收发。

红电Ⅲ线233发生U相接地故障，RCS-931AM保护装置光纤差动保护未动作。事故发生后，核对定值，不存在保护定值误整定问题。对保护装置进行全项目校验，保护装置功能满足要求。对各种类型故障，保护装置都能正确动作。检查通信系统主通道，未发现故障时刻通信系统有告警信息，排除了通信主系统通信中断造成保护拒动的可能。对红电Ⅲ线233两侧保护装置的64 kb/s复用光纤通道二次回路进行检查，发现红卫站通信接口装置未正确接地，不满足装置抗干扰措施的要求，红卫站220 kV线路MUX64继电保护信号数字复接接口装置接地如图3所示。

图3 220 kV线路MUX64接口装置接地简图

图3中，220 kV阳红Ⅱ线234、红电Ⅲ线233、红电I线237数字复接接口装置接地依次串联，在通信室环形接地母线上1点接地。检查时发现红电Ⅲ线233、红电I线237接口装置接地连接线断开，导致阳红Ⅱ线234、红电Ⅲ线233接口装置未接地。当线路上发生短路故障时，尤其是变电站近端故障时，变电站地网有较大的故障电流，地网电位上升，而通信室内保护通信接口装置未接地，与接地的SDH设备间产生电位差，对同轴电缆内4.4 V电压的64 kb/s传输数据产生干扰[2]。复用通道受到干扰，保护装置通道误码率增加，失步次数变化较大，导致保护装置通道失步。RCS-931AM保护装置报通道失步，每失步1次，即退出保护1次。因此，保护装置差动保护退出，直到接地距离Ⅰ段保护动作切除故障，干扰消失。事故后，查看保护装置告警信息，未发现有通道异常告警。

查看红卫站220 kV阳红Ⅱ线234和红电Ⅲ线233 RCS-931AM保护装置自检记录，发现04月13日02时04分286 ms至07时18分798 ms的时间内，220 kV阳红Ⅱ线234发生差动保护退出、差动保护退出复归事件2次；220 kV红电Ⅲ线233发生差动保护退出、差动保护退出复归事件4次。每次差动保护退出时间和复归时间相隔3 ms。差动保护退出。

220 kV红电Ⅲ线233发生接地故障时，造成RCS-931AM保护装置光纤差动保护拒动的原因是红电Ⅲ线233接口装置接地线断开，故障时复压通道受到干扰，保护装置通道误码率增加，通道失步，保护装置差动保护频繁退出，最终导致RCS-931AM保护装置光纤差动保护拒动。

3.2 PSL602G保护装置动作分析

PSL602G保护装置纵联距离保护动作逻辑是当线路上有短路故障时，在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能接收对端的信号。每端的保护方向元件必须动作，同时又收到对端的允许信号之后，保护装置才能动作并跳闸。PSL602G纵联距离保护允许式逻辑如图4所示。

图4 PSL602G纵联距离保护允许式逻辑

PSL602G保护装置纵联距离保护发信逻辑包括：正向短路故障发信、保护动作跳闸发信、跳位发信及其他保护动作发信等。故障时，220 kV红电Ⅲ线电厂侧断路器在分位，母线无压，操作电源断开。保护装置TWJ继电器没有励磁，TWJ为0，保护装置判断路器为合位，不满足跳位发信的要求。对于电厂侧PSL602G保护装置，由于故障时无短路电流，且保护装置内无电压，不满足正向故障短路发现的要求。同时，保护动作跳闸发信及其他保护动作发信的条件也不满足，因此不会向红卫侧发出允许信号，事后，调取PSL602G保护装置故障录波图，查看220 kV红电Ⅲ线233开关量变位，可以看到PSL602G跳A开关量有分到合，有变位，而PSL602G收信开关量没有变位。由此可以判定，红电Ⅲ线233短路故障发生后，直到接地距离Ⅰ段保护装置切除故障，电厂侧PSL602G保护装置始终未向对侧保护装置发信。

220 kV红电Ⅲ线233发生接地故障时，造成PSL602G保护装置纵联距离保护拒动的原因是电厂侧220 kV红电Ⅲ线操作电源被运行人员断开，PSL602G保护装置发信逻辑全部不满足。虽然，红卫侧PSL602G保护装置正方向元件动作，但未收到对端的允许信号，纵联距离保护拒动。

4 采取的措施

在分析RCS-931和PSL602G保护装置主保护拒动原因的基础上，为防止发生同类型保护不正确动作事件，提出以下几点具体措施。

a） 对通信接口装置屏中所有存在的MUX64复接接口装置接地不规范问题进行了整改。将MUX64光电接口装置依次串联接地，整改为每个数字复接接口装置分别用4 mm2接地线可靠接至屏柜接地铜排上。

b）对于充电备用线路，断路器处于分位一侧的变电站，当PSL602G保护装置采用允许式逻辑时，该线路控制电源不能断开。充电备用线路上发生区内故障时，如果控制电源断开，虽然对本侧PSL602G保护装置的动作行为没有影响，但会影响对侧PSL602G保护装置的动作行为。因此，充电备用线路处于分位一侧的线路控制电源不能断开。

c）明确通道接口设备的维护界限。根据继电保护和通信专业的特点和装置的安装位置，通信接口装置一般安装在通信屏中，通信接口装置、装置电源、信号、接地线等应由通信专业维护。通信接口装置与保护装置之间的光缆就是继电保护专业和通信专业的维护界限。

d）加强通信专业人员业务水平的培养。针对保护通道接口设备、PCM设备、SDH设备、复用通道工作原理和连接方式，开展专业培训，提高通信人员的专业水平。使其在通信设备的安装、调试、及运行维护过程中，能正确执行抗干扰措施，避免抗干扰缺陷的存在，保证通信设备的正常、可靠运行。

5 结束语

经过40多年的发展，无论从保护原理、算法，还是运行维护方面，微机保护的研究和应用都已经十分成熟，动作正确率接近100%。当保护装置发生不正确动作时，继电保护专业人员查找原因时，应根据继电保护反措要求，将工作主要放在保护装置二次回路和外围设备上。本文中，RCS-931AM和PSL602G 2套保护装置主保护不正确动作原因，和保护装置自身的原理和算法无关，都是违反反措要求造成的。通过本文对保护不正确动作原因的分析，希望遇到同类情况时，能对继电保护工作者进行故障分析提供参考。