杨 波，李 毅，徐 军，吴文健

（1.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局，贵州贵阳 550081；2.广州市仟顺电子设备有限公司，广东广州 511400）

1 保护误动原因分析

电力系统发生故障往往伴随着电流增大，电压降低及电流和电压之间的相位变化。微机继电保护原理是通过微机装置采集一次线路电压、电流、相位等关键物理量，判断一次线路是否发生故障，若有故障输出控制信号，驱动继电保护设备动作，切断隔离故障点。从微机继电保护原理分析可知，引起保护误动主要原因有：

（1）测量回路故障影响测量结果，导致微机保护装置误判一次回路故障，控制保护动作，造成保护误动。

（2）微机保护装置异常，输出错误控制信号，造成保护误动。

（3）保护元件二次电源回路故障，导致保护动作，造成保护误动。

1.1 测量回路故障引起保护误动

微机保护装置测量一次线路电压、电流、相位等关键物理量采用PT/CT 进行测量，当互感器二次侧发生故障时，影响保护装置测量结果，从而影响微机保护装置判断。例如PT 多点接地故障发生时，故障电流流过中性线，在各接地点间形成电位差，使PT 二次中性点对地电位产生偏移，导致微机保护装置感受到的电源幅值和相位与一次系统不符[1]；实际一次系统未发生事故，保护装置误判事故，控制保护动作。

1.2 直流电源系统故障引起保护误动

直流电源系统作为电力生产二次设备电源，为保障保护设备电源可靠性，设备电源也取至直流电源系统。当直流电源系统发生接地故障时，可能引发保护误动事故。直流电源系统与保护回路等效电路如图1 所示。

图1 直流电源系统与保护等效回路

直流电源系统与保护回路等效为电压源U、正极母线对地电阻R+、负极母线对地电阻R-、正极对地分布电容C+、负极对地分布电容C-、保护元件J、保护回路分布电容C1。正常运行时，直流系统绝缘良好，R+和R－为直流系统平衡桥；C+、C－和C1 不为零；直流系统对的电压等于U/2。当直流系统发生故障，可能会有电力流过保护元件J，当电流达到保护动作电流时，造成保护误动。

1.3 两点接地引起保护误动

两点接地引起保护误动如图1 所示，若正极发生一点接地，使得R+变得极小，此时若保护回路的C1 位置再发生另外一点接地，故障电流从接地故障回路流经保护元件J，当达到动作电流时，就会发生保护误动作。例如，2017 年6 月某火电厂3 号灰场变高压侧综合保护测控装置运行中发“低压侧零流开入”动作信号跳变压器高压侧开关，低压侧开关欠压脱扣动作断开。经分析发现故障原因为分电屏27 号支路因下雨进水发生正极接地，同时开入DI5 回路发生接地导致[2]。

1.4 交流接地引起保护误动

如图1 所示，直流电源系统分布电容不可避免，即C+、C－和C1 均不可能为零，对于直流电源，电容具有阻直流特性，正常运行不会带来任何威胁；当发生交流接地时，电容特性通交流，所以极大可能发生误动事故。因为交流电源系统是接地系统，若在直流系统其他回路发生交流接地时，故障电流会从母线流经保护元件J，然后通过C1 流向大地；若在C1 位置发生交流接地时，故障电流会从保护元件J 流向母线，然后通过R+、R-、C+和C 一流回大地；只要事故电流达到保护元件J 的动作电流就会发生保护误动，所以规程要求大于10 V 的交流接地必须及时排查解除[3]。

1.5 一点接地引起保护误动

从一阶电路原理分析，一点接地不会引起保护误动，在本世纪初及以前，这一说法不被行业认可，其原因是之前人们忽视了直流系统分布电容作用。在后来对保护误动事故案例分析过程中，专家发现在电容作用下，当发生一点接地时，直流系统对地电压发生改变，在电压突变瞬间，系统电容充放电，电流可能流经保护元件，当流经保护元件J 的电流达到动作电流时，也会引起保护误动[4]。

2 保护运行状态监测技术研究

2.1 不同原因保护误动动作电流特征分析

引起保护误动原因有很多种，构成保护误动的电路模型也各异，其中由测量回路或微机保护装置异常引起的保护误动是由保护装置输出正确控制信号导致的保护误动，其电路模型是一个完整按照设计的电路模型；而因直流电源系统故障引起的保护误动，其电路模型是回路串联电阻抑或电容抑或其他电源。不同电路模型在保护回路中产生的电流会不一样，以继电器为例，该元件关键参数额定工作电压、直流电阻、吸合电流、释放电流等，其中直流电阻是固定的，所以在不同电压作用下回来产生电流不一样；故而完整按照设计的电路模型电流固定，而非正常的故障电路模型电流是变化的。

2.2 保护回路运行状态监测技术

可以通过保护回路电流状态判断保护器件工作状态以及保护回路工作电路模型，方案只需监测回路电流即可实现保护运行状态监测。然而保护器件不同，回路额定工作电流也不同，例如重合闸回路电流相对大、控制回路电流相对小；预对保护回路实施电流监测，需实现宽范围、全量程、高精度电流检测。

常用电流测量传感器有分流器和霍尔传感器，其中分流器线性度极好，能够全量程、高精度采集电流；而传感器通过电磁感应原理设计，通常线性度是在20%～80%额定量程内，做不到全量程高精度采集。在安装实施上，分流器需要打开电路串入回路中，工程量大，而采用开口式霍尔传感器无需对供电回路进行改动、便于安装。

基于测电流所用器件的特性，监测保护回路电流设计兼容分流器和传感器两种器件，监测装置原理如图2 所示。监测装置由电源电路、主控CPU 电路、CT 及其放大电路、分流器及其放大电路、存储电路、人机交互电路、告警电路、通信电路组成。

装置可选择传感器或分流器采集回路电流，对所采集的电流实施缓存处理，判断发现存在突变电流时，对缓存电流数据和突变后一段时间的电流数据进行录波处理，即可记录保护器件动作全过程电流数据。

获取保护器件在动作过程电流数据后，可以从动作使能角度分析保护器件动作原因，更好地分析保护误动事故，找到误动原因，精准做出事故反措。

3 保护误动事故应采取的措施

3.1 采用冗余设计

过程控制站电源和CPU 冗余设计在电力行业已经得到迅速的推广和应用，为此对于电力系统中的一些保护设备的动作电源应当加大重视程度；对来自同一取样信号进行监控，特别是重要测点的测量通道应当设置不同的卡件，一次减少和降低安全事故的发生。有大量实践证明，冗余设计对故障的分析、排除具有十分快捷的作用。

3.2 使用技术成熟的热控元件

随着电力行业自动化程度的不断提高，对于热元件的可靠性和安全性提出更高的要求。所以，使用技术成熟与可靠的热元件对于保证系统的正常运行具有极其重要的现实意义。但是热控元件的成本也在不断上升，切忌为了节约成本而购买质量不达标的热控元件。

3.3 不断优化保护逻辑组态

不断地优化和完善保护逻辑组态对于提高系统的安全、稳定，降低保护误动具有很重要的作用。

3.4 提升硬件质量和软件自诊断能力

不断提升硬件质量和软件自诊断能力，这对于提前预防保护误动事故的发生具有同样的作用。

3.5 创设良好的电子间环境条件

温度、湿度、振动以及灰尘对于系统的正常运行影响巨大，为电子间创设良好的环境条件，可延长系统的使用寿命、提升系统的可靠性。这一点，需要引起相关人员的高度重视。

3.6 健全完善的维保制度

定期对设备进行检修，及时发现设备的安全隐患，使设备可以始终处于良好的运行状态。停机中，对保护系统进行一次全面和彻底的检查，并进行严格的保护试验。

4 结束语

在电力行业可靠的系统也有异常的时候，误动作或拒动作事故不可避免的会发生，发生事故后需要及时对事故做出原因分析，后针对性做出反措，防止类似事故再次发生。在电网内每年有不少不明原因的误动事故发生，由于缺少现场一手数据，经行业专家分析后也只能草草结案。通过总结可能引起保护误动原因，分析不同原因引起保护误动时回路电流特征，研究采集、记录保护回路特征电流方法，电流生产过程可参考该方法完善监测手段，监测保护设备运行状态，目的就是为减少不明原因误动事故发生。