220kV弱馈线路保护误动原因分析

220kV弱馈线路保护误动原因分析

摘要：输电线路的弱电源系统，在线路发生区内故障，纵联方向(距离)保护需采用弱馈识别的逻辑，在弱馈系统中线路发生故障后，接地故障保护装置感受到的电流仅为零序电流，不接地故障保护装置感受不到电流。依靠电流突变量选相及电流序分量选相将会误选相。在弱电源侧选用突变量电压及稳态量序分量电压选相。如果不满足弱馈识别判据为I0＞10I2，保护装置依然会误选相。弱电源侧选相正确与否是保证重合闸合闸成功的关键。

关键词：弱馈；选相；线路保护；纵联保护

引言

目前包头供电局220 kV电网基本为环网双电源运行方式，但随着电网发展,单电源线路越来越多，由包北变至红塔变220kV线路接线方式如图1。

包北变固北变红塔变

包固线固红线

图1

包北变为电源端，固北变、红塔变为弱馈端，包固线、固红线、两侧保护配置均为为WXH-802纵联距离保护和RCS-931B光纤电流纵差保护。2009年，固红线发生单相接地故障，弱馈侧红塔变纵联距离选相错误，造成红塔变220kV 母线失电。

一、故障情况

2009年1月26日，220kV固红线发生B相接地故障，固北变侧保护动作正确，单相跳闸，重合成功；红塔变侧WXH-802保护判为相间故障，三相跳闸，重合闸方式投单重，故重合闸不动作，造成固红线停电，红塔变、望海变220kV母线停电。

1.两侧保护动作过程

（1）固北变侧许继WXH-802保护报告如表1

2.两侧保护动作分析

固北变侧WXH-802纵联距离保护动作正确，RCS-931B光纤电流纵差保护动作正确，重合闸动作正确。

红塔变侧WXH-802纵联零序判为BCN故障三跳出口；RCS-931B光纤电流纵差保护，分相电流差动保护13ms B相动作，因WXH-802保护判为多相故障，收到闭锁重合闸开入信息后，48ms保护ABC三相跳闸，因重合闸投单重方式，闭锁重合闸。WXH-802保护选相错误，造成重合闸动作不正确。

三、通过固红线跳闸暴露出的问题:

固北变是电源端，通过固红线向红塔变送电，红塔变无其他电源，为弱电源端，由于WXH-802纵联距离保护在弱电源侧的选相元件存在缺陷，造成选相错误。在弱馈系统线路中，弱馈端保护选相正确与否，是保证重合闸合闸成功的关键。［1］

WXH-802纵联距离保护的选相采用相电流差突变量选相、稳态量选相、弱电源选相相结合的方法，再辅助以综合选相判据，区分单相故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障。保护突变量启动50ms内采用相电流差突变量选相；50ms以后采用稳态量选相，该方法对非弱馈系统线路是很好的选相判据。

在弱馈系统中线路发生故障后，接地故障保护装置感受到的电流仅为零序电流，不接地故障保护装置感受不到电流。依靠电流突变量选相及电流序分量选相将会误选相，利用故障后的电压特征可以很好地解决这一问题。保护根据感受到的电流识别是否为弱电源系统，在弱电源时采用电压选相。根据零序电流与负序电流的大小，决定是否采用电压选相，弱馈识别判据为I0＞10I2。若为弱电源系统转为电压选相逻辑，电压选相逻辑为突变量电压加收信启动50ms内采用突变量电压选相，50ms以后采用稳态量序分量电压选相。［2］

WXH-802纵联距离保护在弱电源侧的选相元件存在缺陷，只有满足弱馈识别判据为I0＞10I2时,才进入电压选相。固红线发生故障时由于选相逻辑不满足I0＞10I2条件，没有能够进入弱馈电压选相逻辑，造成红塔侧保护装置选相误选为相间故障，故三相跳闸。

四、采取的措施

1.针对这种情况我们对包固线、固红线WXH-802保护装置软件进行升级，对选相流程做了如下修改：

电流突变量选相选为相间接地且零序电压大于5V时，且纵联保护投弱馈，则采用电压选相。

软件升级后，我们对WXH-802保护装置进行检验，其弱馈选相能够正确选相。此后固红线又发生单相接地故障，未再次出现选相错误，保护装置动作正确，重合闸重合成功。

2.加强继电保护装置验收工作，弱馈线路投运前，一定要对保护装置的弱馈选相回路进行试验，及时发现弱馈选相回路存在问题，消除保护装置存在的隐患。

参考文献

［1］李瑞生，张克元，刘千宽．弱电源系统的输电线路保护方案的探讨[J]．电力设备2003，4（5）：29~31

［2］索南加乐，许庆强等．弱电源侧稳态电压对称分量选相元件[J]．西安交通大学学报，2003,37(8)778~782

2.两侧保护动作分析

固北变侧WXH-802纵联距离保护动作正确，RCS-931B光纤电流纵差保护动作正确，重合闸动作正确。

红塔变侧WXH-802纵联零序判为BCN故障三跳出口；RCS-931B光纤电流纵差保护，分相电流差动保护13ms B相动作，因WXH-802保护判为多相故障，收到闭锁重合闸开入信息后，48ms保护ABC三相跳闸，因重合闸投单重方式，闭锁重合闸。WXH-802保护选相错误，造成重合闸动作不正确。

三、通过固红线跳闸暴露出的问题:

固北变是电源端，通过固红线向红塔变送电，红塔变无其他电源，为弱电源端，由于WXH-802纵联距离保护在弱电源侧的选相元件存在缺陷，造成选相错误。在弱馈系统线路中，弱馈端保护选相正确与否，是保证重合闸合闸成功的关键。［1］

WXH-802纵联距离保护的选相采用相电流差突变量选相、稳态量选相、弱电源选相相结合的方法，再辅助以综合选相判据，区分单相故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障。保护突变量启动50ms内采用相电流差突变量选相；50ms以后采用稳态量选相，该方法对非弱馈系统线路是很好的选相判据。

在弱馈系统中线路发生故障后，接地故障保护装置感受到的电流仅为零序电流，不接地故障保护装置感受不到电流。依靠电流突变量选相及电流序分量

选相将会误选相，利用故障后的电压特征可以很好地解决这一问题。保护根据感受到的电流识别是否为弱电源系统，在弱电源时采用电压选相。根据零序电流与负序电流的大小，决定是否采用电压选相，弱馈识别判据为I0＞10I2。若为弱电源系统转为电压选相逻辑，电压选相逻辑为突变量电压加收信启动50ms内采用突变量电压选相，50ms以后采用稳态量序分量电压选相。［2］

WXH-802纵联距离保护在弱电源侧的选相元件存在缺陷，只有满足弱馈识别判据为I0＞10I2时,才进入电压选相。固红线发生故障时由于选相逻辑不满足I0＞10I2条件，没有能够进入弱馈电压选相逻辑，造成红塔侧保护装置选相误选为相间故障，故三相跳闸。

四、采取的措施

1.针对这种情况我们对包固线、固红线WXH-802保护装置软件进行升级，对选相流程做了如下修改：

电流突变量选相选为相间接地且零序电压大于5V时，且纵联保护投弱馈，则采用电压选相。

软件升级后，我们对WXH-802保护装置进行检验，其弱馈选相能够正确选相。此后固红线又发生单相接地故障，未再次出现选相错误，保护装置动作正确，重合闸重合成功。

2.加强继电保护装置验收工作，弱馈线路投运前，一定要对保护装置的弱馈选相回路进行试验，及时发现弱馈选相回路存在问题，消除保护装置存在的隐患。

参考文献

［1］李瑞生，张克元，刘千宽．弱电源系统的输电线路保护方案的探讨[J]．电力设备2003，4（5）：29~31

［2］索南加乐，许庆强等．弱电源侧稳态电压对称分量选相元件[J]．西安交通大学学报，2003,37(8)778~782

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。