电网安全稳定控制装置线路故障跳闸判据的分析与研究

杜德荣

摘要：故障跳闸判据通过继电保护装置的跳闸信号来辅助电力网络的安全运行，此判据方法已经被广泛应用于各级电力网络的控制装置中。目前，我国对于继电保护装置的速动性标准要求做出进一步规范，但是依旧存在电路故障检测与类型判断不准确的现象。文章结合实际的电力网络故障研究，对电网安全稳定控制装置所应用的故障跳闸判据进行创新性改良。通过电网安全稳定控制装置对故障跳闸判据改进后的应用能力做出验证。测验结论表示改良后的线路故障跳闸判据更具有效性与可靠性。

关键词：电网安全稳定控制;线路故障;故障跳闸判据;装置保护动作

0引言

通常情况下，会利用控制策略表方式来对线路的状态进行预判与操控，当安全稳定控制装置检测出线路正处于跳闸状态时，就会通过控制策略表展开稳控操作。因此，线路跳闸直接决定了安全稳定控制装置的工作与否，实现正确故障判断与稳定操控就必须做到对电网线路故障的类别的精准判断。电网安全稳定控制装置所针对跳闸故障包含变压器跳闸、开关跳闸、配电线路跳闸等。本文主要对线路安全稳定控制装置对跳闸故障判据进行针对性改良，并通过仿真系统实验来验证实际改良成效，以明确故障判据的正确性及可靠性。

1典型线路故障跳闸判据

发生电网线路故障跳闸后，需要继电保护装置对故障类型进行及时判断，为后续的维护与解决工作提供控制措施。但安全稳定控制装置能够完成故障识别、线路监控、策略表查找等一系列系统保护工作。安全稳定控制装置不需要利用自备电气量进行故障判断，同时也无法单纯依靠元件的电器量展开跳闸故障的精准化识别。为此，仅通过继电保护装置进行单一化设备故障查找是缺乏科学条件与实际条件的。所以，只有明晰继电保护装置的实效化功能，才能针对安全稳定控制装置做进一步完善。

到目前为止，在实际工程的应用过程中，普通接入元件主保护的节点遇到设备故障、继电保护行为后，会将信号发送给稳控装置，安全稳控装置会同时进行设备故障类型的识别排查。对电网线路的稳控装置来说，这种方法是目前非常可靠且安全的。电网线路的故障跳闸共有单相瞬时故障、单相永久故障和相间故障这三种情况^[1]。

2典型线路故障跳闸判据应用状况

文章以A城电网系统中的继电保护装置为实证案例，对典型的故障跳闸判据展开论证。A城变电站以公线、专线的方式向外输送电力。我国上级电力调控中心为实现A城的供电统一调度，展开了统一的规划与指挥，建立了A城配电网系统中的安全稳定控制控制系统，并完成了对系统二次回路的调试及传动。此系统就是建立在典型故障跳闸判据上。

其中公线线路上架空绝缘导线段发生了一次相间短路故障，公线线路上自动化开关继电保护装置判断出配电网Ⅱ线存在速断动作故障，重合成功。故障造成线路越级跳闸，A城变电站配电网Ⅱ线出线开关继电保护装置判断出是配电网Ⅱ线存在零序动作故障，出线开关零序动作，重合不成功。两组继电保护装置所做出的故障类型判断不一致。公线线路上自动化开关继电保护装置判断的依据来自速断保護，A城变电站配电网Ⅱ线出线开关继电保护装置判断做出故障判断的依据来自零序保护。故障发生于 时刻，0.2s后的 时刻做出保护1动作，0.4s后的 时刻做出保护2动作。其中保护2动作发生的比保护1动作慢了0.2s，公线线路上自动化开关继电保护装置、A城变电站配电网Ⅱ线出线开关继电保护装置做出保护动作后，故障相电压与相电流的变化状况如表1、2所示。

观察表1、2数据可知，做出保护1动作后，C相最为符合出现故障点的表现特征，发出保护2动作时，A、C相较为符合出现故障点的表现特征。通过故障跳闸判据的时候，需要对故障变动情况进行分析。当公线线路上自动化开关继电保护装置接收到相间短路跳闸信号，进行重合功能，保持对配电网Ⅱ线线路进行检测。A城变电站配电网Ⅱ线出线开关继电保护装置判断出配电网Ⅱ线接地故障表现特征符合条件，A城变电站配电网Ⅱ线出线开关继电保护装置判断零序故障，A城变电站配电网Ⅱ线出线开关零序动作，重合不成功。因此，对于此次线路事件中，保护动作时刻符合线路故障条件的相别数不一致，或两套继电保护装置保护动作定值设置存在不匹配，都是使继电保护装置做出差异化判别的主要原因。

3 改进典型线路故障跳闸判据

当配电网线路周围出现故障时，保护装置发动跳闸动作的时间必须在不大于0.15ms，所以当配电线路出现相间故障时，保护装置中的速动性成功率指标也会同步出现大幅提升的现象。如果继电保护在极快的时间内做出跳闸反应，则成功判断成相间短路永久故障。为提高继电保护判断故障的准确性，需要对继电保护中增加RTDS系统安全稳定控制装置用于故障检测的故障跳闸判据展开适应性改良。目前，RTDS系统安全稳控装置依旧是通过均方根法来对电气量进行计算，并演示出电网系统故障产生的过程。即在一个基波周期内，完成对电气量的平房计算与连续积分。出现保护1动作时（ 时刻），A相电压没有降至突降门槛下，发生故障 时刻到跳闸保护 时刻，用了0.15s，但是在这期间并未完成数据窗口的周波积分计算，所以计算结果偏大^[2]。

对此，需要在保护动作存在1相电气量符合故障条件的时候，通过人为工作将时间等待2相电气量符合故障条件来区别故障类型。利用这种方法，能够精准的判断出相间故障与单相永久故障，如果故障类型发生临时变化，也可以做出及时、精确的判断。参照及时保护动作的时长标准，并给予标准时长一定的宽裕度，将时长设定为0.15s。实施办法表现为：当RTDS系统稳控装置在同一时间内接收到了3相故障跳闸信号，同时也检测出1相电气量的故障现象后，等待一定的时间，如果在单位时间内进一步检测出1相或多相电气量故障现象，就可以判断为相间故障，如未检测出多余相电气量的故障现象，则判断为单相永久故障。

4 RTDS系统检验结果

参考以上研究，对典型故障跳闸判据展开进一步完善，并通过FWK-300型安全稳定控制装置来实现。利用RTDS系统对改良后的故障跳闸判据展开实际验证，观察差异化故障类型的同时，保证稳控装置的时效性与准确性。本研究为保证实验结论的准确性，将A城电厂输出模型，收集机组、发变组、电网线路等参数。RTDS系统是由三个RACK构成，具备12节点的规模，A城电厂输出的模型如图1所示。

本研究将对新旧故障跳闸判据检测结论进行对比分析。将出现相间故障的时，启动保护动作的新旧判据准确度进行对比。规划对比性试验时，在1、2单元处理机中载入典型故障跳闸判据程序与改良后的新型故障跳闸判据程序，再分别接入规定电网线路中的电压与电流。

模拟电网线路AC相间故障，安全稳定控制装置启动保护动作，其中控制策略表中没有整定定值。通过上述对比分析，可以得出实验结论：当配电网线路出现相间故障后，安全稳定控制装置能够及时对故障类型进行判断，并迅速做出跳闸保护动作;继电保护装置中典型的故障跳闸判据出现了故障类型判断失误，而改良的故障跳闸判据在单位时间内迅速、准确的对故障类型进行正确判断。由此可得，改良后的故障跳闸判据是准确有效。

5结语

根据实际出现的相间故障，对安全稳定控制装置应用的线路故障跳闸判据展开创新性改进与研究。利用FWK-300型稳控装置对故障跳闸判据进行RTDS系统检验，检验结果表明，改良后的创新型线路故障判据能够精准、快速地判断出故障类型，并通过保护动作信号，识别出相间故障。实际的运行结果证明，改良后的线路故障判据可行，可以引入广泛的工程推广与应用。

参考文献：

[1] 冯旭波，杨俊杰，陈立科.区域电网稳定运行技术措施分析[J].企业科技与发展，2020（06）：75-76.

[2]陈晓旭.基于人工智能技术的智能电网调度技术探讨[J].电力设备管理，2020（01）：38-39.