摘要：本文主要介绍了一起110kV线路保护误动的事故，详细分析了该事故发生的原因，并提出了预防该类事故的改进措施；并介绍了电力系统继电保护的基本要求及110kV电力线路常用的距离保护。
关键词：继电保护；110kV线路故障；距离保护；相继速动保护
一、继电保护的基本要求
继电保护在技术上一般要满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
可靠性是指保护该动作时应可靠保护，不该动作时应可靠不动作。保护装置如不能满足可靠性的要求，反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。继电保护的可靠性主要是由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证；必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误；要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。一旦发生故障保护装置应能及时可靠的动作，不应由其本身的缺陷而误动或拒动。
本次110kV线路保护误动的事故，就充分体现了继电保护可靠性的重要性。
二、110kV线路距离保护
110kV线路保护有距离保护、零序过流保护等。在这里简单介绍应用最广泛的距离保护。
（1）定义
距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。
（2）特性
距离保护的I、II段可以在任何形状的多电源网络中保证动作的选择性，具有较高的灵敏度，但不能实现全线速动，线路末端的故障，只能由二段后备保护来切除。
（3）分类
距离保护包括接地距离保护和相间距离保护，按地距离保护反应于线路接地故障，通常采用零序电抗继电器（或突变量电抗继电器）。相间距离保护反应于线路相间短路，通常采用方向阻抗继电器（或突变量阻抗继电器）。其中接地距离I段和相间距离I段是主保护。接地距离Ⅱ、Ⅲ段和相间距离Ⅱ、Ⅲ是后备保护。
（4）保护时间和保护范围
距离I段是速断保护，保护范围一般只能达到本段线路全长的80％～85％。距离二段是带时限保护，保护范围是本段线路全长并延伸至I段线路的一部分。距离Ⅲ段比距离Ⅱ段延时更长，保护范围是本段线路和下一段线路的全长，并延伸至下一段线路的一部分。
（5）方向性
距离保护具有方向元件，取电流从母线流向线路的方向为正方向，线路正方向故障时，距离保护动作。反方向故障时，方向元件闭锁保护。
三、事故经过与保护装置信息
（1）事故经过与保护装置信息
某110kV线路发生一起误动事故，造成断路器跳闸。其中一套保护装置动作，而另一套保护装置没有启动和动作。恢复送电过程中，将动作的保护退出运行，只投入未动作的保护，送电成功。
保护详细动作报告如下：
0000ms 距离零序保护启动
1732ms 相间距离II段动作
1732ms 保护永跳出口
1746ms 故障类型和测距 BC相间接地 -0.36Km
1746ms 测距阻抗值 0.307-j0.023 欧
1746ms 故障相电流 电流=1219.294安
1768ms 纵联保护启动
1771ms 综重电流启动
3529ms 相间距离III段动作
6732ms 保护永跳失败
20094ms 零序II段动作 电流=1219.7 安
20396ms 零序III段动作 电流=1219.7 安
22202ms 零序IV段动作 电流=1219.7 安
51774ms 综重长期不能复归
60009ms 距离零序保护复归
60015ms 综重电流复归
60017ms 纵联保护整组复归
保护详细故障录波如下：
（2）录波信息分析
从故障录波报告中可知：-60ms时刻，三相二次电流约为0.5安，且三相对称，无零序电流。三相电压有效值为57伏，且三相对称，无零序电压。此时线路正常运行。-35 ms时刻，保护发出三跳及永跳令，-5 ms时刻，三相电流消失，开关跳闸。而此过程中，电压一直保持正常，电流也没有出现短路增大现象，且该线路的另一套保护没有启动和动作，故初步断定是保护误动造成的。保护动作报告中：0000ms 距离零序保护启动、1732ms 相间距离II段动作、1732ms 保护永跳出口，这些时间与保护装置故障录波图的时间对应不上，根据保护装置技术说明书中故障录波部分的描述，保护装置可以保存12至48次故障录波报告（含内部元件动作过程），故障时有重要开关量多次变化时会自动多次录波并且记录重要开关量（如发信、收信、跳闸、合闸、TWJ等），由于保护装置动作前交流采样未发生突变，因此保护装置的录波时间不是从距离零序保护启动开始（距离零序保护启动只是因为CPU2距离零序保护模件坏（后面试验结果）），而是从保护动作、开关量变位及三相电流被切除时开始录波的。
（3）事故原因分析
保护以纵联距离和纵联零序作为全线速动主保护，以距离保护和零序方向电流保护作为后备保护。保护功能由数字式中央处理器CPU模件完成，其中CPU1模件完成纵联保护功能，CPU2模件完成距离保护和零序电流保护功能，CPU3模件完成重合闸功能。PSL602保护CPU模件硬件完全相同，其出口回路完全独立。任意一块CPU模件故障均不影响其他CPU模件的正常动作。当采用三块CPU模件时，启动回路可以由CPU1-CPU3其中两个CPU启动才开放保护出口继电器负电源，即构成“三取二方式”。
对保护进行采样校验，结果发现输入电流后CPU1和CPU3零漂和采样正确，而CPU2采样零漂大于1安，且三相采样电流严重失真，说明CPU2有故障导致其采样错误。但因保护采用启动元件“三取二方式”，当CPU1、CPU3均不启动，仅CPU2故障误启动时，保护装置不应该误动作。因此初步推测本次误动原因除CPU2故障外，应还有其他因素导致。
保护装置中，保护启动采用“三取一方式”或“三取二方式”是通过装置母版上的跳线JP选择的。母版上的跳线结构如图所示，当两个连接片分别接在1和2、4和5上时，启动元件为“三取一方式”，两个连接片分别接在2和3、5和6上时，启动元件为“三取二方式”。打开保护面板，查看母版上的跳线JP在1和2、4和5上，这样启动元件为“三取一方式”，因此当CPU2发生故障时，保护出口继电器负电源已开放，当达到了保护动作值时距离保护误动作。
从保护动作报告中可以看出：1768ms 纵联保护启动、1771ms 综重电流启动，即CPU1和CPU3也启动了，由PSL602动作报告可见1732ms 相间距离II段动作、1732ms 保护永跳出口、1768ms 纵联保护启动、1771ms 综重电流启动，保护动作及永跳出口比CPU1和CPU3启动快36-39 ms，由保护装置故障录波图可以看出保护动作及永跳出口后大约30 ms左右三相电流消失，CPU1和CPU3是因为三相电流消失引起相电流突变量启动元件动作而启动的，如果保护不发跳闸令使开关三相跳闸，CPU1和CPU3是不会启动的。因此本次保护误动的原因是启动元件跳线为“三取一方式”和CPU2故障造成的。
（4）暴露的问题
这次误动事故暴露了保护厂家及运行检修人员在工作中粗心大意、不完全按规程校验的问题：首先，保护厂家为了方便调试，将启动元件跳线设为“三取一方式”，发货前却忘记恢复，说明厂家质量控制与流程控制存在不完善之处。其次，保护装置在投运验收及定期校验过程中，工作人员过于信任厂家装置，没有详细查看，因此没有发现跳线错误问题，最终造成了此次事故。
（5）整改与防范措施
针对此次故障，一方面与厂家联系，建议厂家完善出厂验收流程，防止此类事故再次发生。另一方面，编制专项反事故措施，对所管辖变电站内的所有此类保护进行彻底清查，保证其启动元件跳线为“三取二方式”。
参考文献：
[1] 王文雄，郑锐.PSL602（A、C、D）数字式线路保护装置技术说明书[M]. 南京：国电南京自动化股份有限公司，2003.
[2] 国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M]. 北京：中国电力出版社，2009.
论文作者:句欣欣
论文发表刊物:《河南电力》2018年21期
论文发表时间:2019/5/22
标签：距离论文; 动作论文; 故障论文; 线路论文; 电流论文; 保护装置论文; 元件论文; 《河南电力》2018年21期论文;