(中国南方电网超高压输电公司 柳州局，广西 柳州 545006)

1 引言

线路纵联保护是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护。它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。

220kV及以上系统配置的大量纵联距离(方向)保护，按照保护启动后40ms进入功率倒向逻辑，而系统故障分析和统计数据表明，220kV及以上系统故障切除时间小于40ms的现象多次出现，因而，保护的功率倒向逻辑不能适应故障快速切除的工况，保护存在误动的风险

本文分析了500kV某站220kV乙线发生单相瞬时性故障时甲线保护误动的原因，揭示了故障切除时间小于保护进入功率倒向逻辑经典设计值的风险，提出了防范纵联保护功率倒向时保护误动的处理对策及新建线路的保护配置原则。

2 故障跳闸情况

2012年4月27日14时01分01秒，220kV乙线发生C相瞬时故障，A站侧故障电流为38.8kA，B站侧故障电流1.44kA，220kV乙线主一、主二保护均动作，220kV乙线两侧开关C相跳闸，重合成功。与此同时，220kV甲线主二保护动作，220kV甲线开关C相跳闸，重合成功。

3 保护动作情况

3.1 220kV乙线保护动作情况

220kV乙线两侧保护配置为：主一保护RCS-931BM，主二保护RCS-902CB。A站侧的主一保护工频变化量距离、电流差动、距离I段保护动作，重合闸动作；主二保护工频变化量距离、纵联距离、纵联零序、距离I段保护动作，重合闸动作。B站侧主一保护电流差动动作，重合闸动作；主二保护纵联距离动作，纵联零序动作，重合闸动作。

2.2 220kV甲线保护动作情况

220kV甲线两侧保护配置为：主一保护RCS-931BM，主二保护RCS-902CB(版本：V2.00)。220kV甲线在乙线故障时，A站侧主二保护RCS-902CB 48ms纵联距离保护动作，重合成功；B站侧主二保护RCS-902CB 170ms纵联零序方向保护动作，重合成功。

4 220kV甲线保护动作分析

220kV甲线保护动作时序图，如图1所示。

图1 220kV甲线保护动作时序图

图2 甲线功率倒向示意图

4.1 220kV甲线主二保护RCS-902CB误动的原因

在220kV乙线发生故障时，故障点在A站侧出口，220kV甲线B站侧RCS-902CB判断为正方向故障，启动发信，在故障发生40ms时，乙线A站侧开关跳开，甲线发生功率倒向，甲线A站侧RCS-902CB在乙线A站侧开关跳开后判断为正方向故障，保护装置没有进入功率倒向逻辑，同时收到对侧的发信信号，经过5ms确认延时后跳闸。

RCS-902系列保护装置设计了防止功率倒方向误动的逻辑。RCS-902CB保护装置功率倒向逻辑为：启动40ms之内，若满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离延时5ms出口；启动40ms之内，若不满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离25ms延时出口。但本次故障，保护装置未能进入功率倒向逻辑。

4.2 RCS-902CB保护装置未进入功率倒方向逻辑的原因

RCS-902CB保护装置未进入功率倒方向逻辑的原因主要为以下两方面：

(1) 故障在40ms内快速切除。乙线A站侧保护动作时间快(工频变化量阻抗元件4ms即动作出口)，开关跳闸时间也快(保护发出跳令到开关完全断弧仅36ms)，故障后40ms开关完全断弧切除故障。因开关跳开后导致甲线发生功率倒方向，倒向后A站侧保护装置3～4ms后即判为正方向故障，43ms保护发信，48ms时纵联距离元件动作，同时收信返回。

(2)甲线保护启动较慢。由于B站侧为负荷侧，在乙线发生故障时，流过甲线的故障电流不大，保护启动较慢，甲线A站侧主二保护RCS-902CB在故障后6ms启动。相对保护启动时刻而言，功率倒向发生在保护启动34ms时刻(未达到程序设计的40ms进入功率时间)，导致甲线A站侧RCS-902CB保护延迟进入功率倒方向逻辑。

4.3 甲线B站侧故障后176ms纵联零序保护动作原因

甲线A站侧在故障后43ms判为正方向，开始发信；在48ms保护动作后，持续发信(RCS-902CB逻辑为保护动作后对应的动作相即开始发信，跳令返回后继续发信150ms)。故障后95ms甲线A站侧开关C相跳开，甲线变为非全相运行，由于负荷电流的原因，甲线B站侧保护装置的零序电流在零序方向过流定值的边界，在故障后151ms左右零序电流1.59A(一次值382A)满足零序方向过流定值1.5A(一次值360A)；同时由于甲乙线C相开关跳开且B站为终端站，B站C相电压仅为53.2V，产生零序电压3U0为22.98V，且零序方向为正向(零序电压滞后零序电流96.6°)，同时又收到A站侧的C相允许信号，延时25ms甲线B站侧纵联零序保护在故障后176ms动作出口跳C相开关。

图3 甲线B站侧零序方向图

5 防范措施

5.1 临时紧急措施

(1)梳理平行多回线和环网线路配置的纵联保护，核实是否存在功率倒向误动风险。

(2)分析确定相关平行多回线或环网线路同时跳闸对系统的影响和风险大小。

(3)对于纵联保护存在误动风险的平行多回线和环网线路，临时退出相关线路保护的工频变化量距离元件。在纵联保护经软件升级或改造，适应功率倒向时间小于40ms工况后，投入相关线路的工频变化量距离元件。

5.2 保护改造

(1)尽快安排技改，将无旁路代路需求的纵联距离(方向)保护可采取更换插件的方式改造为光纤电流差动保护。

(2)逐步将有旁路代路需求的纵联距离保护改造为集成接点方式纵联距离的光纤电流差动保护，正常运行时选择为光差保护运行，旁路代路时选择为纵联距离保护运行。

(3)改造后的保护应选用双通道光纤电流差动保护，或双通道集成纵联距离保护的光纤电流差动保护。

6 建议

新建220kV及以上线路，原则上配置两套双通道的光纤电流差动保护。有特殊需求(如旁路代路和重冰区线路)时，可配置集成纵联距离保护的光纤电流差动保护。

7 结语

分析了500kV某站220kV乙线发生单相瞬时性故障时甲线保护误动的原因，揭示了故障切除时间小于保护进入功率倒向逻辑经典设计值的风险，提出了防范纵联保护功率倒向时保护误动的处理对策，提出了新建线路的保护配置原则。

[1]DL/T559-94 220kV-500kV电网继电保护装置运行整定规程[S].北京:中华人民共和国电力工业部,1995.

[2]DL/T559-94 The setting procedure of the grid relay protection device operation of 220kV—500kV[S].Beijing:The Ministry of Power Industry of the People’s Republic of China,1995.

[3]张保会,尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005,5.

[4]Zhang Bao-hui,Yin Xiang-gen.Power System Protective Relaying[M].Beijing:China Electric Power Press,2005.5.

[5]杨娟.220kV高压电网继电保护配置[J].武汉大学电气工程学院,电力学报,2010,2.

[6]Yang Juan,Applications of 220kV high voltage grid’s protection[J].School of Electrical Engineering,Wuhan University.Journal of Electric Power.2010.02.

[7]袁启佳.光纤纵联保护的应用[J].东北电力技术,2006(2):14-18.

[8]Yuan-Qi-jia.Application of Power Line Pilot Protection[J].Northeast Electric Power Technology,2006,2(2):14-18.