運行中一起35kV 光纖差動保護誤動作分析

馬 春

（晉城供電公司，山西 晉城 048000）

2011年前后，系統內出現多起因發生近區短路故障造成站內變壓器損壞的事故，給電網造成了較大的損失，針對這種情況，我地區多次召開專題會議商量對策，防止變壓器近區短路故障損壞事故的再次發生。目前，當變壓器低壓側出線距離較短時，多使用光纖差動保護以保證準確、快速的切除故障，但這種做法在運行中也出現過一些問題。

1 故障分析

1.1 故障簡介

2011年6月我地區某220kV站35kV CX385間隔在送電過程中（用戶側主變合閘的一瞬間），發生光纖差動保護動作，經過對錄波圖進行分析，和對現場設備進行檢查后確定，保護為區外干擾光差保護誤動作。

1.2 動作原因分析

根據保護裝置錄波圖記錄分析，由于產生電流的物理通道均來自于同一組電路、同一組芯片，推測可能由于在合閘瞬間有外部干擾耦合進入該AD回路，故障時A、B相出現2ms的脈沖電流，此保護裝置為北京四方繼保電氣有限公司出品的 CSC-213型光纖差動保護，該保護的采樣算法采用傅里葉算法，此算法對高次諧波及直流分量有很好的過濾能力，但是對由于非周期分量引起的低頻分量抑制能力較差，不能完全濾掉。觀察 CSC-213型光纖差動保護裝置錄波圖可以發現，脈沖電流為短時非周期尖頂波，其中包含有非整次的各次諧波及衰減的直流分量，含有此尖頂采樣的傅氏算法會計算出一定的基波量，即裝置采集到的干擾脈沖進入了采樣計算程序，沒有濾除干擾，導致程序誤判，保護裝置動作。

事后，我們在實驗室利用 ONLLY2000繼電保護測試儀對同一版本CSC-213型光纖差動保護進行模擬尖頂波試驗，保護依舊動作，驗證了上述判斷的正確性。

1.3 解決方案

為防止變壓器近區短路故障損壞事故的發生，我地區采取的解決方案有：

1）主網220kV、110kV變電站35kV、10kV出線保護都要投入0s動作的速動段，在保證速動保護投入的同時，將主網站 35kV（10kV）出線的限時速斷時限由0.3s壓縮為0.2s。

2）現正常運行方式 220kV站低壓側母線均為分列運行，變壓器保護整定方案改為低壓側過流 I段、II段第一時限跳分段開關的時限級差取消，跳本側開關時限直接與出線配合，遇改變運行方式時按特殊方式予以考慮。

3）對于主網站35kV（10kV）短線路出線，線路電流速斷保護可以按伸入末端變壓器整定，允許降低低壓側出線保護動作選擇性以提高主變后備保護保護速動性。對于220kV站的低壓側新投線路，線路長度小于5km的配置光纖差動保護。

而為了防止低壓側短線路光纖差動保護受到干擾后誤動，應采取的措施有：

1）在裝置硬件上加裝數字濾波器，有效濾除采樣中各類型干擾信號，從而防止保護誤動作的發生。

2）進行軟件版本升級，利用脈沖電流為短時非周期尖頂波這一特征，將保護動作條件之一的動作時限延長，使之大于脈沖持續時間，計算后選擇最短20ms后動作，亦可避免此情況下保護誤動作。

3）檢查現場抗干擾措施，檢查裝置機箱緊固件是否正常，機殼是否可靠接地，更換本裝置的交流插件、保護CPU插件。

最后我們和廠家共同商議，一致同意采取了措施2）、3），對該類型保護裝置進行原件版本升級，在實驗室對升級過后的保護裝置試驗，保護動作正確。

2 問題拓展

此次故障發生后，我們按照繼電保護動作分析擴大化機制，對本地區電網內同型號設備進行全面檢查，對所有CSC-213保護的版本進行升級，并對升級后完成光差保護的對調試驗，認真分析其動作情況，確保裝置行為正確、可靠運行。

3 結論

短線路采用光纖差動保護后主要體現以下優點：

1）低壓側出線如采用電流保護受系統方式影響較大，當出線距離較短時，由于定值計算時考慮最大運行方式，校驗靈敏度考慮最小運行方式，使得短線路電流保護沒有靈敏度，采用瞬時速動的光差保護很容易解決此問題。

2）如低壓側出線考慮和下一段保護配合要將保護范圍延伸至下一段時，要增加本保護動作時限，在主變發生近區短路時，動作時限過長，對主變的安全極為不利，同樣如采用瞬時全線速動的光差保護很容易解決此問題。不用考慮與其他段保護的配合問題。

因此，在這種背景下，低壓側出線廣泛配置光差保護，截止到2012年8月，我地區共配有低壓線路光差保護（82套），從一段時間的運行情況來看，整體運行情況良好，但是也出現過幾次誤動作，經過本文的分析，我們了解到，應用新型保護時，應特別注意此項技術帶來的新問題。一方面要注意到本文提到的抗干擾問題（由于低電壓等級較之于高電壓等級電能質量更差，設備停送電以及運行當中受到干擾的可能性更大），希望保護研發人員和現場運行人員對此持續關注，以期找到最終解決辦法；另一方面，由于光差保護需要線路兩側實時交換數據，對通信通道的維護也要特別加以注意，防止通道損害造成保護退出的對電網造成不利影響。

[1] 邵玉槐.電力系統繼電保護原理[M]北京:中國電力出版社, 2008.6.

[2] CSC-213型光纖差動保護說明書.北京四方繼保電氣有限公司.