继电保护讲课材料附录.docx
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继电保护讲课材料附录
7、典型事例分析
7．1罗马线故障跳闸分析
8月13日罗马线故障跳闸分析
8月13日凌晨1时53分，罗马线A相故障，两侧保护信号为：
罗平侧：
REL561差动跳A相差动跳A相
LFP9010018msAD++0++
CJ87.2KM
IMAX2.24A（一次值为2800A）
LFP9020032msA0++
1185msABCDZ
CJ87.2KM
IMAX2.22A（一次值为2775A）
5141开关0020msATLT
1131msATLT
1008msCH
1133msABCNPR
5142开关0016msATLT
11811msABCTLTLTst
1136msABCNPR
马窝侧：
REL561差动跳A相差动跳A相
LFP9010028msAD++0++
1171msABCCF1
1158msABCCF2
CJ77.9KM
IMAX1.94A（一次值为2910A）
LFP9020028msAZ++0++
1174msABCDZCF1
1166msABCCF2
CJ78KM
IMAX1.92A（一次值为2880A）
5002开关0026msATLT
1135msABCTLTLTst
1011msCH
1136msABCNPR
5003开关0021msATLT
1158msABCTLT
1140msABCNPR
从两站跳闸信号、故障录波及REL561保护装置内部录波分析认为，1时53分16秒，罗马线A相故障，两侧REL561保护差动、LFP901保护高频方向、高频零序、LFP902保护高频距离、高频零序均正确动作，罗平侧5141开关A相1008ms重合成功、马窝侧5002开关A相1011ms重合成功；在故障发生后1100ms左右罗马线A相再次故障，两侧后合开关罗平侧5142、马窝侧5003重合于故障、两侧保护重合后加速动作三跳。
故障电流约2800A左右。
结论：
两侧线路保护、开关保护均正确动作。
7.2、高阻接地故障分析
“7.28”220kV鲁马Ⅱ线跳闸分析报告
7月28日16时23分21秒，220kV鲁马II线鲁侧RCS-901A、RCS-902A两套保护同时动作，“零序过电流III段”动作出口（该保护定值为0.24A，延时3秒动作，CT变比为1000：
1，马侧保护定值为0.1A，延时3.5秒动作，CT变比为3000：
1），跳252开关；故障测距：
RCS-901A为43.3km，RCS-902A为34.6km。
马窝侧两套保护均启动、未出口。
事后共调取鲁侧保护装置打印报告、录波及故障录波器故障录波文件4个，分别为16时21分30秒鲁马二线（跳闸前）、16时23分21秒鲁马一线、二线（跳闸时刻）、16时23分24秒鲁马一线（跳闸后）；马侧有16时23分24秒鲁马二线鲁侧跳闸时保护启动报告。
一、保护打印报告
鲁侧RCS901A保护：
3008msABC零序过流三段
测距43.3KM
鲁侧RCS902A保护：
3008msABC零序过流三段
测距34.6KM
鲁侧252开关RCS921保护：
3026msC相跟跳
3027msA相跟跳
3027msB相跟跳
二、各时刻故障录波报告
1、16时21分30秒鲁马二线（跳闸前）录波分析见下表,录波启动为16时21分30秒910毫秒定为0时刻），电压单位为伏、电流单位为安，CT变比为1000：
1。
表一
II线
-50ms
0ms
110ms
1560ms
3922ms
6262ms
6430ms
7688ms
Ua
61.772
60.952
60.526
61.872
60.932
61.458
61.213
61.666
Ub
61.970
62.733
63.036
62.177
62.679
62.524
62.757
62.062
Uc
61.787
61.261
61.019
61.860
61.510
61.571
61.334
61.718
Ia
0.651
0.996
1.112
0.665
0.947
0.826
0.957
0.683
Ib
0.639
0.636
0.619
0.629
0.638
0.623
0.628
0.637
Ic
0.676
0.664
0.641
0.664
0.666
0.655
0.658
0.672
Io
0.008
0.366
0.519
0.03
0.354
0.202
0.335
0.047
保护
FX
FX
TX
FX
TX
FX
TX
由表一可见，整个过程中B、C相电压、电流基本不变，在-50—100ms间，A相电流由正常0.651增大为1.112；之后缓慢下降，1560ms降为0.665，三相大致平衡，维持恒定；在3922ms时刻，A相电流又由正常0.650增大为1.1左右，维持至6262ms，开始下降至最小0.682；20ms后又增加，6430ms时刻至0.957；后又缓慢下降，在7688ms时刻，降为0.683，大致不变，直至10086ms，三相基本平衡，分别为0.650、0.639、0.676，录波停止。
2、16时23分21秒鲁马一、二线（跳闸时刻）录波分析见下表，录波启动为16时23分21秒700毫秒定为0时刻），电压单位为伏、电流单位为安，CT变比为1000：
1。
表二
时刻
-40ms
0ms
60ms
1550ms
1581ms
2632ms
3004ms
一线Ia
0.714
0.552
0.512
0.604
0.477
0.448
一线Ib
0.735
0.727
0.714
0.708
0.704
0.675
一线Ic
0.7
0.689
0.676
0.672
0.665
0.639
一线Io
0.024
0.116
0.139
0.061
0.163
0.159
二线Ia
0.65
1.052
1.112
0.846
1.173
1.06
二线Ib
0.64
0.636
0.624
0.619
0.616
0.606
二线Ic
0.676
0.659
0.646
0.646
0.635
0.627
二线Io
0.008
0.433
0.509
0.24
0.589
0.476
由表二可见，在-40ms时刻，鲁马一线、二线三相基本平衡；在0ms时刻，鲁马二线A相增大至1.052，B、C相基本不变，鲁马一线A相同步减小至0.552，B、C相基本不变；在60ms后，鲁马二线A相增大至1.112，B、C相仍基本不变，鲁马一线A相仍同步减小至0.512，B、C相亦基本不变；缓慢变化至1550ms后，鲁马二线A相电流有所减小至0.846，这时Io达到最小，为0.24，但在零序三段定值边缘，20ms后，A相电流旋即上升，在1581ms时刻，达到最大值1.173，同时一线A相电流减小至最小值0.477，之后一直维持基本不变，直至3004ms鲁马二线鲁侧跳闸。
3、16时23分24秒鲁马一线（跳闸后）录波分析见下表，录波启动为16时23分24秒760毫秒定为0时刻），电压单位为伏、电流单位为安，CT变比为1000：
1。
表三
时刻
-60ms
-25ms
0ms
220ms
392ms
520ms
2100ms
Ia
0.506
0.882
1.104
1.474
1.570
1.49
0.892
Ib
0.692
0.976
1.1
1.483
1.585
1.501
0.888
Ic
0.656
0.97
1.063
1.434
1.533
1.452
0.862
Io
0.127
0.121
0.058
0.057
0.057
0.057
0.049
时刻
2200ms
2300ms
2400ms
2600ms
2700ms
3000s
4251ms
Ia
0.746
0.602
0.532
0.634
0.718
0.69
0.8
Ib
0.738
0.589
0.517
0.635
0.725
0.696
0.786
Ic
0.716
0.572
0.502
0.625
0.714
0.687
0.76
Io
0.05
0.047
0.044
0.024
0.021
0.021
0.06
由表三可见，在二线未跳开的-60ms时刻，一线A相为0.5，小于B、C相电流；在-25ms鲁马二线跳开时刻，一线A相电流旋即回升，B、C相电流也增大，一个周波后，即0ms时刻，三相电流大致平衡，均为1.1左右；在220ms、392ms、550ms几个时刻看，一线三相基本同步上升或下降，三相大致平衡；在2100ms时刻，三相电流基本同时下降，以后的几个时刻，三相均基本同步上升或下降，三相大致平衡。
三、综合分析
1、从16时21分鲁马二线、16时23分鲁马一线、二线三个故障录波中看，无论是一线还是二线，无论是跳闸前还是跳闸时刻，B、C相电流基本保持不变，只有A相电流有较大幅度的变化；从16时24分24秒时刻的鲁马一线的录波图上看到三相电流几乎同步变化，但这是出现在-25ms鲁马二线跳开以后，在鲁马二线跳开以前，鲁马一线A线电流明显小于B、C相。
鲁马二线跳开后，系统受到冲击，从220ms、392ms、550ms及以后几个时刻看，鲁马一线三相基本同步上升或下降，三相大致平衡；在2100ms时刻，安稳装置动作切鲁厂#1、#3号机，三相电流基本同时下降，以后的几个时刻，三相均大致同步上升或下降，三相大致平衡，这是一个系统受到冲击后自行消失的震荡，是正常的。
因此，基本可排除鲁马二线跳闸是因为系统振荡的可能。
2、从故障时刻鲁马二线的故障录波和两套保护跳闸报告上录波波形上看，波形基本一致，而两套保护二次回路分开，取CT绕组的不同线圈。
而且，从故障录波的开关量上看，基本上随着零流的出现和减小（小于定值），两套保护均可靠发信、停信；16时21分30秒时刻，二线感受的零流虽然最大达到了0.519，但从未保持在0.24以上连续3秒，保护也断断续续地发信、停信，保护正确未动作；在16时23分21秒时刻，二线的零流持续在0.24以上，3004ms三跳，正确动作；同一时刻，鲁马一线的零序电流小于定值0.24A，正确未动作。
对于鲁马一线来说，二线跳开后，一线虽然出现振荡，但三相大致基本平衡，零流在各个时刻均小于0.24的定值，所以保护亦未动作。
在7月20日，鲁马一线出现C相故障，当时鲁马一线线路保护均正确动作。
综上，基本可排除保护、二次回路存在问题的可能。
3、究竟是什么原因导致了鲁马二线跳闸呢？
首先，从表二可看出，在-40ms时刻，鲁马一线、二线三相基本平衡，在录波启动的
二线
马窝
一线
图一
0ms时刻，鲁马二线A相增大至1.052，B、C相基本不变；同时，鲁马一线A相减小至0.552，B、C相基本不变；这种状况基本维持到3004ms鲁马二线鲁侧跳闸。
二线跳闸后，从表三可看出，在二线未跳开的-60ms时刻，一线A相为0.5，小于B、C相电流；在-25ms鲁马二线跳开时刻，一线A相电流旋即回升，B、C相电流也增大，一个周波后，即0ms时刻，三相电流大致平衡，均为1.1左右；以后各个时刻，鲁马一线三相大致平衡，零流较小。
基本符合图一所示的故障情况，假设故障点在鲁马二线出口处高阻抗接地（从各个波形图均可看出，即使导致跳闸的时刻，鲁侧电压变化都很小，故障电流小于负荷电流），正常的负荷电流如实线所示，故障电流虚线表示，对于二线来说，录波电流是一个叠加的过程，一线来说是一个减小的过程。
二线鲁侧跳开后，如图二，对于一线来说，无论是负荷电流还是故障电流，均是由鲁厂流向马窝，一线电流变为一个叠加的过程，再加上二线切开后负荷电流全部涌向一线，所以一线电流增大。
二线
马窝
一线
图二
其次，我们拿到的是鲁侧的鲁马一线的录波，在二线跳开后，对鲁马一线鲁侧来说，尽管故障仍然存在，但由于是很高的高阻，马窝侧又可近似看为无穷大系统，对于一线来说，流过的故障电流比图一鲁马二线跳开前要小得多，再加上，二线跳开前，一线流过的相电流是0.6左右，跳开后流过的相电流是1.1左右，相对而言，不平衡度要小的多，因此，看起来鲁马一线是三相大致基本平衡的。
再次，再看表一，16时21分时刻的录波波形，多次出现A相电流增大，导致三相不平衡度很大，随即再减小，多次反复，录波10秒后最后无特别大的变动录波记录终止。
这也证明了21分时鲁马二线反复受到不稳定的高阻抗故障，只不过未引起跳闸，10秒后又消失而已。
请注意，在表三也就是16时23分24秒二线跳开后的4251ms时刻，鲁马一线不平衡电流有增加趋势，三相不平衡度略有增大，只不过远未及跳闸值而已，随后录波停止。
最后，从马窝换流站鲁马二线的保护装置打印报告上可以看出，保护启动、未出口，鲁马二线鲁侧三相跳闸时刻B、C相电流变为0，A相电流比较大的，但相位不同，说明A相负荷电流变为0，故障电流增加。
马窝侧零序电流增加比较明显，但是，由于马窝侧相对于很高的高阻接地的鲁马二线来说，几乎相当于无穷大系统，鲁马二线马侧感受的3U0很小，达不到零序方向元件的最小动作电压<1V，造成了马侧的保护未能出口。
综上所述，鲁马二线跳闸是因为鲁马二线靠近鲁侧高阻接地（故障电阻很高），且故障不稳定（假设树枝摆动造成故障），在21分时，就已出现，断续10秒后消失；在23分后，故障又出现，鲁布革侧零序高频元件动作，给对侧发信，但一直无收信，导致高频零序拒动，经过3秒钟后由零序Ⅲ段出口切除故障；鲁布革侧跳开前，马窝侧零序电流较小，鲁布革侧三相跳开后，马窝侧的零序电流明显增大，但零序电压一直为零，虽然有收信但一直无发信，这就证实了故障时马窝侧是由于零序功率方向元件不开放导致高频零序和零序方向三段拒动。
马侧保护没有出口，故障自行消失。
鲁布革电厂鲁马Ⅱ线RCS-901A装置录波图
鲁布革电厂鲁马Ⅱ线RCS-902A装置录波图
鲁布革电厂鲁马Ⅱ线故障录波器波形
从录波图可以看出，故障时线路零序电流时大时小不稳定，线路零序电压很小1V左右，与保护装置录波一致。
鲁布革电厂鲁马Ⅱ线故障录波器波形（放大）（较清晰看见零序电流由大变小、由小变大的过程）
3I0
IC
IB
IA
UC
3U0
UB
UA
鲁布革电厂鲁马Ⅱ线故障录波器波形（此为跳闸前一次放电时的波形，零序电流时有时无，后自己恢复。
）
鲁马Ⅱ线鲁布革侧跳闸后马窝换流站LFP-901A装置录波图
B、C相有电流时（鲁布革侧跳闸前），零序电流较小；B、C相无电流时（鲁布革侧跳闸后），零序电流变大，但零序电压一直为零，保护有收信但无发信，保护无动作元件启动。
鲁马Ⅱ线鲁布革侧跳闸后马窝换流站LFP-902A装置录波图
由上例可以看到，随着电网的发展，系统越来越强，在线路上发生高阻接地故障时，系统电源强的一侧母线电压往往变化很小，零序电压几乎为零，使得借助于零序电压判断方向的零序方向元件拒动，导致保护装置拒动。
即使系统弱的一侧零序方向元件动作，由于收不到对侧的允许信号（允许式），零序高频拒动，只有等后备保护动作后，才能切除故障，这给系统的安全带来极大的安全隐患。
有一种观点认为高阻接地故障是一种轻微的故障，对系统影响不大，等到故障发展到一定程度，使得保护装置能正确判断出故障后再由保护装置动作切除故障。
其实这种观点偏于乐观，发生高阻接地故障时，故障电流不一定小，有时甚至超过1000A，只是零序电压小保护才无法正确动作，如果让这么大的故障电流持续下去，会损坏设备，而且容易造成保护无选择性跳闸扩大故障的范围，甚至可能造成变电站失压。
如贵阳变事故，贵阳变220kV出线发生高阻接地，合于故障后零序后加速保护因零序方向元件未能开放，引起500kV主变保护动作；因此我们应高度重视高阻接地故障。
个人分析认为，解决发生高阻接地故障零序功率方向元件不开放的措施主要有以下几点：
（1）优先选用分相电流差动保护。
由于电流差动能反映线路两侧的故障电流之和，比只反映单侧故障电流的元件灵敏度高，而且不受母线电压的影响。
（2）尽可能取消零序后备保护的方向，对于不能取消方向的地方，应增加一段无方向的零序反时限段，以保证选择性；
（3）线路零序后加速保护宜取消方向。
（4）对于高频零序保护需要寻找一个合适的方向元件或提高现有零序方向元件的灵敏度。
受测量精度的影响，提高现有零序方向元件的灵敏度的空间很小。
因此，寻找到一个合适的方向元件就比较关键；
（5）一次系统做工作，改变目前500KV变压器中性点的接地方式，减少主变中性点的接地点，这与早期220KV系统中的处理方式类似。
7.3、线路遭受雷击时差动保护动作分析
近年来，新上500kV线路采用光纤分相电流差动保护的较多，如天广三回、贵广交流以及受天平串补投运影响而改造的天平双回线、平来双回线等。
光纤电流差动保护投产的初期，由于对光纤差动认识不深，问题比较多，装置经常发通道告警或数据丢包信号，而从通信上看通道是正常的，主要是由于保护装置与通道之间的配合以及装置自身的同步造成。
光纤电流差动由于能反映故障时线路两侧总的故障电流，与高频保护相比，它对线路受雷击放电及经高阻接地故障灵敏度较高，往往在只有光纤电流差动保护动作而其余装置未动作时怀疑其动作的正确性。
线路因遭受雷击放电，导致光纤电流差动保护动作而其他保护未动作的情况到目前为止在我们直调系统发生过3次：
一次是2003年5月21日，南玉线；另外两次是今年7月18日马百线连续发生两次。
发生这种情况后，普遍的观点是认为差动保护误动或差动保护在这种情况下不应该动。
事后我们都对故障时的波形进行了分析，认为差动保护在当时的定值下是正确动作，至于在这种情况下差动是否改动大家也有分歧。
一种观点是认为既然有故障保护就应该动，如果是受雷击放电造成，且受雷击后线路绝缘未损坏，应由线路重合闸来保证供电的可靠性，保护动作后可提醒运行人员对线路进行检查，及时消除隐患；另一种观点认为线路在自身能承受的雷击发电电流下，保护装置不应动作。
往往由于巡线找不到故障点，生产维护单位意见较大。
从目前了解的情况来看，雷击放电的时间一般在5ms左右（1/4周波），放电电流的峰值很大，经过付氏滤波后差动电流有效值一般保持一个周波左右，差动保护的判断时间通常为10～15ms，因此如果放电电流较大，使差动电流有效值达到定值差动保护就会动作出口。
就马百线来说，其它保护也并非没有感受到雷击，百色侧有发信，这说明百色侧感受到了雷击放电，只是马窝侧没有感受到，无发信才没有出口。
从以上的分析来看，我们无法通过单单提高定值来避免线路遭受雷击时保护不动作，也不能要求任何故障时几套保护动作行为完全相同，这样可能会牺牲部分保护装置的性能，我们只能在尽可能满足系统要求的情况下适当提高差动保护的定值，现在我们差动保护定值按高阻接地故障有灵敏度整定，结合各条线路的长短（线路充电电流），一般差动保护差动启动电流一次值取600A左右，相对来说比较合理。
下面简要介绍南玉线、马百线遭受雷击时的波形情况。
南宁变电站IDM故障录波图（LFP902有短暂发信，LFP901的A、B命令有收信，说明LFP902、LFP901也感受到了雷击，只是时间较短。
）
玉林变电站IDM故障录波图
南玉线REL561光纤电流分相差动（雷击放电时差动电流有效值达500A，持续了一个周波）
马百线REL561光纤电流分相差动（雷击放电时差动电流有效值达1000A，持续了一个周波）
下图为采用MathCAD11分析马百线故障遭受雷击跳闸的情况。
从图上可以看出差动电流超过差动启动电流的时间为15ms左右，达到差动保护出口的条件，故差动保护是正确动作。
差动启动电流
B相制动电流
B相差动电流（正常相）
差动启动电流
A相制动电流
A相差动电流（故障相）
附录:
常用继电保护装置的告警、跳闸报文
一、RCS/LFP901、902保护装置跳闸报文：
报文内容
含义
D++
高频主保护动作（突变量方向元件）
Z++
高频主保护动作（超范围阻抗方向元件）
0++
高频主保护动作（零序方向元件）
DZ
突变量距离元件动作
L02
零序Ⅱ段
L03
零序Ⅲ段
Z1
距离Ⅰ段
Z2
距离Ⅱ段
Z3
距离Ⅲ段
CF1
合闸于故障加速
CF2
合闸于故障加速
HB1
后备元件动作（有速跳元件动作，但选相元件失败，延时150ms三相跳闸）
HB2
后备元件动作（包括下列三种情况：
①有速跳元件动作，但选相元件选相失败，延时150ms三相跳闸。
②线路两相开关已跳开，仅存一相运行时，延时100ms三相跳闸。
③单重方式时，对侧三跳，本侧单跳不能重合时，经单重时间再延时2s三相跳闸。
）
PO
（2）
非全相运行再故障加速Ⅱ段距离
LPT
PT断线后，零序或相电流元件动作
二、REL561保护装置跳闸报文：
报文内容
含义
报文内容
含义
TRIP-TRIP
保护装置动作于跳闸
TRIP-TRL1
保护动作跳A相
TRIP-TRL1
保护动作跳A相
PHS-STFWL1
选相A相正方向启动信号
TRIP-TRL2
保护动作跳B相
PHS-STFWL2
选相A相正方向启动信号
TRIP-TRL3
保护动作跳C相
PHS-STFWL3
选相A相正方向启动信号
PHS-STPE
选相元件接地故障启动信号
PHS-STFWPE
选相接地正方向启动信号
ZM1-TRIP
距离一段动作
ZM2-TRIP
距离二段动作
ZM3-TRIP
距离三段动作
PSD-SCTRT
振荡闭锁元件启动
DIFL-TRIP
线路纵差保护动作
PSD-ZIN
振荡闭锁内框元件动作
DIFL-TRL1
纵差保护动作跳A相
PSD-ZOUT
振荡闭锁外框元件动作
DIFL-TRL2
纵差保护动作跳B相
ZCAL-TRWEI
距离高频弱馈保护动作
DIFL-TRL3
纵差保护动作跳C相
AR-P3PH
收到准备三跳信号
ZM1-TRL1
距离一段跳A相
ZCAL-TRWEIL1
距离高频弱馈跳A相
ZM1-TRL2
距离一段跳B相
ZCAL-TRWEIL2
距离高频弱馈跳B相
ZM1-TRL3
距离一段跳C相
ZCAL-TRWEIL3
距离高频弱馈跳C相
DTT-CR1
光纤通道收直跳信号
DTT-CS1
保护装置发直跳信号
TEF-STFW
距离零流保护正方向启动
TEF-SCTRT
接地零流保护启动
TEF-TRIP
接地零流保护跳闸
SOTF-TRIP
距离合闸于故障保护动作
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