10kV线路越级跳闸故障分析

【摘 要】电力系统发生故障后，保信子站将元件保护装置和故障录波器产生的数据上传到远方调度保信主站进行故障分析。但大量的数据传送严重影响其传输速度与准确性，同时监控主机将事件、告警、SOE记录、保护装置动作信息等在同一屏上显示，不利于调度、继保人员快速准确地进行事故判断。以10kV线路越级跳闸故障为例，分析单相接地、两相短路情况下的接地变零序电流保护、主变后备保护的动作情况，总结出最能反映故障行为的特征量，给出保护装置正确动作评价的逻辑框图，同时结合故障录波图综合分析故障情况。为方便继保人员快速处理类似故障情况，编写了《10kV线路越级跳闸故障处理指引表单》，并引出了继电保护故障诊断专家分析系统的概念。

【关键词】越级跳闸；故障分析；故障处理指引

1 引言

电力系统事故处理是个极其复杂的实时决策过程，影响事故正确处理的因素很多，其中有许多不确定性的因素，当电网发生故障时，要求调度人员根据故障信息，迅速而准确的诊断故障，并给出相应的处理措施，及时恢复系统的正常运行。然而电力系统发生故障后，就地保护装置和故障录波器会形成大量的数据，其中有用的信息可能只有30%～40%，不利于调度、继保人员快速准确地进行事故判断，往往很难满足事故快速、准确处理的要求，为事故范围扩散埋下隐患。

将变电站继电保护系统动作、保护装置的运行、整定值、动作特性、断路器动作、故障录波器记录的信息等通过综合分析、筛选、分级等工作进行简化处理，力求把最关键的、最能反映故障特征在第一时间传送至报信主站。从而减轻调度主站的压力，提供一个快捷、准确的变电站事故信息处理与分析平台。

2 10kV线路越级跳闸

10kV线路发生故障时，应由保护整定优先跳闸的线路断路器来切除故障，但因保护或开关拒动由主变变低断路器跳闸来切除故障，这样的跳闸行为称为10kV线路越级跳闸。10kV线路采用放射性供电方式，一旦10kV系统越级跳闸，将造成整段母线的负荷损失，对供电可靠性影响较大。

2.1 10 kV线路发生单相接地故障（ A 相）

10kV 出线发生单相接地时（ K点A相单相接地） ，故障电流的流通路径如图1所示。

各处电流互感器流过的零序电流：出线回路（a处电流互感器）接地点故障相A相流过的故障电流为 ，B、C两相无故障电流流过，因此，a处电流互感器流过零序电流为 =3 ；主变10 kV回路（b处）A相故障电流为2 ，B、C相故障电流均为 ，且与A相方向相反，b处电流互感器流过零序电流为 = 0；接地变10kV回路（c处）A、B、C三相均流过故障电流，且方向相同，大小同图1中母线上流过的零序电流，c处电流互感器流过零序电流为 =3 ；接地变中性点回路（d处）流过零序电流为3 。

2.2 事故分析

三台主变分列运行，10kV分段521、532开关在分闸位置。

10kV某线F12线路发生接地故障，F12零序I保护延时1020ms后动作，但因开关跳闸线圈故障，F12开关未跳开；D02两套保护均启动延时，D02零序Ⅱ段保护经1504ms延时动作，出口跳10kV分段521、532开关（521、532开关在分闸位置）。D02零序Ⅲ段保护经2004ms延时动作，出口跳开#2主变变低502A、502B开关；502A、502B开关跳开后，故障电流消失，F12重合闸经1秒延

时出口（开关一直在合闸位置）。502A、502B合后均由合变位分， 10kV备自投未动作。#2主变变低502A、502B开关跳闸正确，10kV F12开关保护动作正确，10kV#2接地变D02保护动作正确，10kV 备自投未动作正确。

3 10kV线路越级跳的故障特征

3.1 根据故障特征引出逻辑框图

以开关机构卡涩为原因引起的开关拒动，线路越级跳闸故障的有以下特征：

（1）10kV跳闸母线电压为0，母线上所有运行的馈线停电，无负荷输出，但合闸指示灯亮；

（2）拒动馈线断路器保护装置有过流保护或零序保护动作信号；

（3）当发生接地故障时，10kV接地变不跳本侧断路器，高压侧零序保护和低压侧零序保护几乎同时动作，有零序保护II段、零序保护III段保护等动作信号，分段断路器、主变变低断路器均在分闸位置；

（4）当发生相间短路或三相短路故障时，主变保护装置有低后备（高后备）过流保护动作信号，

分段断路器、主变变低断路器均在分闸位置；

（5）接地变零序III段或主变低后备（高后备）跳主变变低断路器的同时闭锁10kV备自投，即变低断路器合后均由合变位分；

不同故障情况下，以线路保护动作及开关的分合闸等作为依据，判断故障是否定性为越级跳，以及保护是否正确动作。

3.2 根据故障录波数据分析故障情况

基于保护、SOE、开关变位信息的逻辑分析模块是利用保护动作逻辑来进行知识推理的，是一种逻辑算法，通过这种逻辑分析判断得出的结论是可疑的故障元件。而基于故障录波数据的分析模块是从电气量的角度来判断故障设备，是一种解析算法，不考虑算法误差的情况下，由故障录波数据分析模块得出的结论正确性和确定性更高。因此故障录波数据用于对逻辑推理结论的反证明，校验逻辑推理结论的正确性以及开关和保护动作的正确性。

4 总结与展望

通过对10kV越级跳闸中两类故障类型进行分析，总结了越级跳闸的故障特征，通过逻辑关系和故障录波两种不同方式的保护装置的正确性分析。通过提取保护动作特征量的方法对庞大数据信息的筛选，对继保人员快速排查故障、调度人员迅速恢复供电具有重要意义。但因为考虑的因素有限，并不能反应所有的故障情况。专家系统引入有望解决这个难题。它是一个基于知识的计算机智能程序系统，以监测到的设备状态信息为基础，运用专家库中存储的大量专业知识和经验，提取反映继电保护设备运行状态的自检信息，对用户提出的该领域范畴内的需要解决的问题，通过推理、判断，得出设备是否存在故障并进一步分析确定故障的位置、性质及原因，得出分析结论，指导检修计划。基于继电保护装置状态监测与故障诊断的专家系统对保障电网的安全运行必将发挥巨大的作用。