用录波图快速分析电网事故

摘要：依据一张110kV线路继电保护动作报告，通过对故障电流、电压录波波形展开分析与推论，确定出电厂运行工况及线路故障性质，快速推断出继电保护及重合闸动作结论，给电网恢复及事故调查提供了理论支持。

关键词：电网；录波图；继电保护

中图分类号：U665.12 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

Quick analysis of power grid accident through fault recorded date

ZHOU Yong-qi

(Qujing Power Supply，yunnan Qujing 655000)

Abstract：According to a case of relay protection action of a 110kV line，through analyzing the flaut-current and fault-voltage waveform，the paper pionts out the operating conditions of a power plant and the fault type of the line.So we can quick infer protection action and automatic reclosing conclusion form the fault recorded date，which provides theoretical support to the system recovery and investigation of accident.

Key words：power grid；fault recorded date；protective relay

前言

曲靖某局部区域电网，发生一次三台110kV开关同时跳闸事故，致使一个110kV枢纽变电站及多个并网电源与系统解列，该局部电网瓦解。因该区域电网为地方电网，受设备装备水平及运行管理水平的限制，事故后只收集到一张110kV电厂出线开关的继电保护动作报告（以下称录波图），根据这份录波图，分别按故障电流、电压波形，进行电网事故分析，确定了电厂运行工况及线路故障性质，推断出继电保护及重合闸动作结论。

电网一次接线及保护动作简述

2010年2月，如图一所示的110kV电网，发生事故跳闸情况如下：A站#137开关方向零序电流保护Ⅱ段动作跳闸，重合闸为检无压动作成功；B站#193开关接地距离Ⅰ段动作跳闸，重合闸未启动。C站#151开关接地距离Ⅰ段动作跳闸，重合闸动作成功。

图一：110kV 电网系统一次接线

因#193开关重合闸未动，该局部电网独立网运行若干秒后，全部自行瓦解， B站全站失电。

事故前已知信息：#137开关重合闸方式为检母线有压线路无压，方向零序电流保护Ⅱ段动作时间0.4秒，接地距离Ⅱ段动作时间0.7秒（整定原则为做零序电流Ⅱ段的后备）。#193开关重合闸为检同期。其它开关重合闸及保护定值情况均未知。

保护动作分析与故障性质确定

#137开关零序电流Ⅱ段保护动作跳闸，#193开关接地距离Ⅰ段保护动作跳闸，说明故障发生在AB线路靠近B变电站处，应该是#151开关保护的Ⅱ段范围，所以#151开关接地距离Ⅰ段动作跳闸，应为保护范围超越，可能是保护定值整定错误。#193开关跳开后，#137开关检无压重合成功，且动作的保护是零序和接地距离，说明故障性质应为瞬时性的单相接地故障。

录波图分析

本次电网事故只收到C站#151开关RCS-943线路保护录波图一张，如图二。

图二：#151开关线路保护录波图

4.1 电流录波量分析

由录波图可见，UB下降出现U0 ，IA 、I B 、IC大小相等，相位相同，并与 I0大小相等相位也相同，可见故障应为B相接地故障，根据B相接地短路的边界条件：UB=0，IB =IC=0。录波图中IA =IB =IC= I0，可知故障时，无正序及负序电流，可看成是正序阻抗及负序阻抗无穷大，为此可画出故障时电网BC间的复合序网图如图三。

图三：电网BC间的复合序网图

图四：简化后的复合序网图

理论计算结果为IA =IB =IC= I×ZB0 / (ZC0+ ZB0，各相电流与零序电流相等，与录波图吻合，正、负序电流为零，正、负序阻抗无穷大，证明C电厂停机，无负荷电流，主变中性点接地，故障时向系统提供了零序电流使#151开关接地距离保护动作。

4.2 电压录波量分析

由图可见，UB下降出现U0，说明故障为B相接地，发出跳闸脉冲后（录波图注1），三相电压消失，只有线路电压Ux存在，说明C电厂未开机，母线电压是对侧送过来的电压。经1579ms后（录波图注2）发重合闸脉冲，#151开关合上，出现了三相电压及线路电压。因#193重合闸未动，电网成独立网运行，此时三相电压量呈现出包络线，电网中的小电发生了非同步振荡，所以#193对侧检无压成功，#193检同期是不可能成功的。因为是#151开关线路保护的录波图，在开关跳开至重合闸成功之间的电气量录不到，所以无法查到系统失去稳定后，振荡前半周由正常运行角度摆开到180度，后半周由180度摆到360度的时间。前半周的长短是判断系统稳定破坏的程度，前后半周是分析系统失步最关键的数据，所以无法对失步展开分析。

结束语

依据以上分析，该次事故应为线路AB之间发生B相瞬时接地故障，#137及#193保护正确动作，#151保护为越级误动，#137、#193开关跳开形成独立网运行后发生振荡，所以#193检同期无法成功。#151开关因电厂全停，重合闸检线路有压母线无压动作成功，枢纽变电站B独立网运行后自行瓦解。

事故调查查明：当天线路AB某杆塔下，被大风将一块塑料薄膜刮到B相导线上，导致B相导线对杆塔放电，形成B相瞬时接地故障。C电厂发电机全停检修，变压器中性点直接接地运行。该区域内各小水电汇集到B变电站与系统并网运行，故障跳闸与系统解列后各小水电自行解列。C电厂#151线路保护定值整定错误，距离保护按线路长度为22km的上报参数整定保护定值，而实际线路长度仅有14.03km，导致距离I段保护超越。分析结论与事故调查结果一致。

参考文献：

[1] 电力系统继电保护原理与实用技术 [M].江苏省电力公司，2006