第３４卷第１期 ２０１３年２月 电力与能源 ５９ ５００ ｋＶ线路事故跳闸事件的分析与建议 朱俊杰，李旭东 （上海市电力公司检修公司变电运维中心，上海 ２０００６３） 摘要：５００ ｋＶ练塘站是上海电网的重要枢纽变电站。２０１１年３月１２日和３月３０日，由于一次设备原因， ５１０７线和５１１７线相继发生单相永久性接地故障，当时保护动作正确，自动化后台显示无误，但是故障录波器 和保护装置所录波形明显不同。从开关保护跟跳、故障波形录入、数字化变电站、ＩＥＣ ６１８５０通信等方面，对 这两起性质相同的线路跳闸事件进行分析和比较，并对厂家提供的软件进行升级和完善录波检测功能提出 了建议，用以提高运维人员在突发情况下的应急响应速度和处理事故能力。 关键词：输电线路保护；瞬时跟跳；故障录波；内部录波波形；零序电压判据 中图分类号：Ｘ９２８．０２ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—１２５６（２０１３）０１—００５９—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ５００ ｋＶ Ｌｉｎｅ Ｔｒｉｐ Ｅｖｅｎｔ Ｚｈｕ Ｊ ｉｉｅ。Ｌｉ Ｘｕｄｏｎｇ （Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ＆Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＳＭＥＰＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ５００ ｋＶ ｌｉａｎｔａｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｈｕｂ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ５１０７ ｌｉｎｅｓ ａｎｄ ５１１７ ｌｉｎｅｓ ｈａｖｅ ｈａｄ ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｇｒｏｕｎｄ ｆａｕｌｔ ＯＣＣＵＲＳ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｍａｒｃｈ １ ２ ａｎｄ Ｍａｒｃｈ ３０， ２０ １ １．Ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｒｅｃｏｒｄｅｒ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｉｔｈ ｊ ｕｍｐ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｗａｖｅｆｏｒｍ，ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＥＣ ６１８５０，ｅｔｃ．Ｗｅ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅ ｔｈｅ ｔｗｏ ｃａｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｒｅａｓｏｎ ｌｉｎｅ ｔｒｉｐ ｅｖｅｎｔ． Ｗｅ ｒｅｑｕｉｒｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｕｐｇｒａｄｅｓ ａｎｄ ｇｉｖｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｗａｖｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ ｃａｓｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ ａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｗｉｔｈ ｊ ｕｍｐ；Ｆａｕｌｔ ｗａｖｅ ｒｅｃｏｒｄ；Ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｃｏｒｄ ｗａｖｅｆｏｒｍ；Ｚｅｒｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ Ｏ 引言 接地故障，保护动作行为正确，自动化后台显示无 误。两次事故性质虽然相同（仅仅只是故障相别 ５００ ｋＶ练塘站是上海电网的重要枢纽变电 不同，前者为Ｂ相，后者为Ｃ相），但在开关保护 站，是特高压三华同步电网以及三沪直流在上海 动作方面存在明显差异。即使对于同一事故，如 的落脚点。练塘站的投运，标志着上海５００ ｋＶ ５１１７线路Ｃ相跳闸，故障录波器和保护装置所录 南半环网的全面建成，从而大大提高主网的输电 波形存在明显不同。以上事故特征与差异，很值 能力，使主网结构更加坚强。 得运行人员对这两次事故进行深入比较和全面分 练塘站有３个电压等级：５００ ｋＶ、２２０ ｋＶ和 析，用以提高运行人员在突发情况下的应急响应 ３５ ｋＶ。５００ ｋＶ采用３／２断路器接线，共有９串， 速度和处理事故能力。 目前有６回出线（枫泾２回、亭卫２回、泗泾２回） 和２组主变。其中枫练５１０７线（以下简称５１０７ １开关保护的跟跳 线）和枫塘５ｌ１７线（以下简称５１１７线）分别位于 １．１动作行为差异 第４串和第５串，这两回出线承担枫泾至练塘潮 ５１０７线路对应的中开关为５０４２；５１１７线路对 流输送，是练塘站目前的主要电源线。 应的中开关为５０５２，开关保护装置均采用ＰＣＳ一 ２０１１年３月１２日和３月３０日，由于一次设 ９２１。两次事故发生时，对应中开关保护的动作行 备原因，５１０７线和５１１７线相继发生单相永久性 为分别为：５１０７线发生Ｂ相故障时，线路保护跳闸 ６０ 朱俊杰，等：５００ ｋＶ线路事故跳闸事件的分析与建议 后，开关保护并未跟跳故障相；５１１７线发生ｃ相故 障时，线路保护跳闸后，开关保护瞬时跟跳故障相。 １．２动作行为比较 显然，对于同一事件先后顺序，图３和图４存 在根本矛盾。对此矛盾，运行人员及时与厂家研 发人员沟通，得知两张录波图中开关保护的含义 不完全一致。前者是开关保护经继电器已出口至 开关保护单相跟跳需同时满足３个条件：一 是故障相跳闸开入；二是同一时刻，故障相电流大 于门槛值；三是跟跳本开关软压板投入。根据 线路故障录波器；后者只是开关保护装置内部逻 辑沟通，尚未经继电器出口，因此５０５２开关保护 跳闸命令显得似乎更快。 ２．２故障录波器频繁启动 ５０４２和５０５２开关保护整定单，两者的软压板均 投入。初步判断：上述两次事故发生，可能是开 关保护单相跟跳，满足条件２时才动作。 调取５０４２和５０５２开关保护装置内部波形 ５１０７线事故跳闸后，调取故障录波文件时， 发现故障录波器频繁启动录波，在事故跳闸后生 图，如图１和图２中画圈所示。分析发现事故时 刻的５０４２开关故障相（Ｂ相）电流为０．３５ Ａ， ５０５２开关故障相（Ｃ相）电流为０．６４９ Ａ。开关相 电流启动的整定值均为０．４ Ａ，前者未达到整定 值，而后者超过整定值，故５０５２开关保护Ｃ相瞬 时跟跳，５０４２开关保护不跟跳。 ／、／、 ＼ ／ 图１ ５０４２开关保护动作波形图 ２保护顿电ｉ釉相（Ｉ ）ｆ安］［０ ０３３］［０ ００３ ；／ｉ ０ ０ 图２ ５０５２开关保护动作波形图 ２故障波形录入问题及解决对策 ２．１ 录波波形相互矛盾 ５１１７线路事故中，故障录波器所录波形显示 ５０５２开关ｃ相分闸位置在前，开关保护跳闸在 后，如图３中画圈所示。 薅 萄 碹＝＿、＿＿寸 ｉｉｉＩｊ ．塑芝垡： ： 茎苎堡芝：塑眺 —／ ｌ 衄 图３故障录波器波形图 ５０５２开关保护装置所录波形显示，开关保护 跳闸在前，Ｃ相分闸位置在后，如图４中画圈所示。 １蔼缀 图４ ５０５２开关保护录波图 成了数百个录波文件。由于故障录波器只能存储 １００个文件，当超过１００个文件时，会自动覆盖最 前面的录波文件。可见，事故时刻的故障录波文 件已被后续文件覆盖。 经分析，故障录波器频繁启动录波的原因是： 枫泾２回线和亭卫２回线在同一铁塔上，当同塔 ４回线中的任意一线路停役时，其他运行线路会 在其周围产生较大的感应电压，而且感应电压三 相不平衡，会产生较大的３Ｕ。。５１０７线发生事故 跳闸后，故障录波器上显示的３Ｕ。为２７ Ｖ，大于 启动整定值１６ Ｖ。 为了避免此类异常再次发生，在征得华东网 调同意后，现场采取临时措施，停用４回线路电压 互感器的３Ｕ。压板。因此，３月３０日，当５１１７线 事故跳闸时，故障录波器没有发生频繁启动，运行 人员成功调取故障波形图。随后，经华东网调同 意，禁用５００ ｋＶ线路故障录波器３Ｕ。启动录波 的功能，用上４回线路电压互感器的３Ｕ。压板。 ２．３网络通信堵塞 练塘站是上海电网中首个在间隔层与站控层 之间采用ＩＥＣ ６１８５０标准通信的５００ ｋＶ变电站， 站内所有保护设备、测控设备、保护子站、自动化 后台之间，均通过基于ＩＥＣ ６１８５０的双星形以太 网快速通信；故障录波器之间单独组网，也是通过 ＩＥＣ ６１８５０与保护子站通信。因此，通过保护子 站，运行人员不仅可以直接调取保护装置的动作 情况，还可以调取故障录波器的录波文件，提高了 异常和事故情况下的应急响应速度。 实际情况和上述判断并不一致。第一次事故 中（５１０７线路跳闸），保护子站无法调取相关信 息。经分析，主要原因有两个方面：一是故障录 波器频繁启动，产生大量录波文件，并上传至保护 子站。同时，保护装置也上传事故报文，造成网络 朱俊杰，等：５００ ｋＶ线路事故跳闸事件的分析与建议 ６ｌ 通信堵塞。二是保护子站硬件处理水平和报文解 利用厂家专用软件，调取装置动作情况后，可 以看出：保护装置启动元件在故障发生４天后（３ 月１６日）才返回，并生成录波文件。５１０７线路恰 恰是４天后改为线路检修状态，此时，显然满足 析能力欠佳，造成故障时刻装置死机。为此，一方 面要求厂家及时升级保护子站的硬件和软件；另 一方面制定保护子站的日常巡视制度。规定每天 必须从保护子站中调取现场保护装置及故障录波 器的相关信息，确认保护子站与保护设备、故障录 波器之间的通信是否正常，装置运行状况是否 良好。 ３Ｕ。小于５ Ｖ的条件，启动元件返回，录波结束条 件满足，生成录波文件。由于此问题比较隐蔽，而 且有赖于厂家专用软件调取，给事故后分析带来 不必要麻烦，已与厂家联系，希冀能对该装置进行 采取上述措施后，第二次事故中（５１Ｉ７线路 改进。 跳闸），运行人员通过保护子站快速调取相关故障 波形。 ３ 结语 ２．４保护装置的故障录波 对两起由于设备原因引起的同一性质线路跳 事故发生时，运行分析常以故障录波器所录 闸事件，从开关保护跟跳、故障录波、网络通信等 波形为主，而保护装置内部录波波形对于事故分 方面进行分析和总结，提出以下几点建议，用以提 析也起着重要参考作用。 高运行人员在突发情况下的应急响应速度和处理 ５１０７线路跳闸时，第二套线路保护装置ＰＲＳ一 事故能力。 ７５３正确动作，动作报告亦十分清晰，但事故后却 ｉ）对故障录波图的分析，是判断故障的主要 查不到相应的故障录波记录。针对此异常，对保护 依据，所以在事故发生的第一时间调取故障录波 装置录波原理进行分析，发现在保护装置保护启动 图，能够大大提高运行人员处理事故的速度。 时，会立即启动录波，当保护第三次动作或者启动 ２）由于发生事故后会生成许多告警文件上 元件返回时，满足录波结束条件，生成并保存录波 传后台，此时变电站内的网络通信是否通畅，就显 文件；如不满足录波结束条件，则录波流程不结束 得相当重要，所以要加强日常对网络通信的巡视 继续等待。 和维护工作。 经现场确认，保护装置启动元件返回条件中 ３）对于不同厂家生产的装置，运行人员应尽 含有零序电压判据，即３Ｕ。大于５ Ｖ时，启动元 量了解和熟悉保护装置的工作原理。 件不返回。由于５１０７线路在故障切除后，仍有较 收稿日期：２０１２—１２—１８ 大零序电压（大于５ Ｖ），启动元件无法返回，录波 作者简介：朱俊杰（１９８３一），男，助理工程师，本科，从事变 结束条件不满足，录波文件暂不生成，处在“等待 电运行工作。 结束”状态。 （编辑：杜建军） （上接第５８页） 供电可用率，提升保电效率，在电力应急保电工作 人员能明显识别应急发电设备的连接状态，防止 中值得推广应用。 了各种误操作事故的发生，提高了安全系数，确保 移动式低压开关连接装置的新功能还在开 了设备和人身安全。 发，存在的不足地方还在攻关和完善，现场的应用 ５ 结语 经验和技术管理还在总结，现场操作规范和设备 维护细则还在制定。相信，通过后继项目的深度 移动式低压开关连接装置的新颖性和实用 研发和合作，采用智能识别系统的自动投切功能， 性，主要体现在能够很好地结合应急发电车实现 将实现对客户供电的无缝连接。 快速应急供电，连接装置体积适中轻巧，方便现场 收稿日期：２０１３～０１－０５ 搬运和移动定位，可以进一步明确客户、客户服务 作者简介：陈华霖（Ｉ９６３一），男，工程师，本科，从事输变电 中心与运检部三者之间的责任界面，提前做好客 技术工作；郑为民（１９６８一），女，工程师，硕士研究生，从事 户侧接人准备，最大限度地缩短应急发电车等应 电力产品研制和生产管理工作。 急电源的接入时间，从而减少客户停电时间，提高 （编辑：杜建军）