阻抗保護出口時限異常的原因分析

王晉東

（中鐵通軌道運營有限公司，浙江 溫州 325000）

1 靈昆牽引變電所跳閘數據異常情況介紹

2019年8月1 日，溫州軌道交通S1線靈昆牽引變電所212饋線斷路器發生跳閘，阻抗Ⅰ段保護動作，保護啟動時間21:06:25:854，保護出口時間21:06:26:084，計算保護動作時限為230 ms[1]。然而阻抗Ⅰ段的時限整定值為100 ms[2]。按照天津凱發保護裝置說明書的要求，保護動作時限誤差不得大于15 ms[3]。由此可知，此次保護動作遠遠超出了保護動作的時限允許誤差，屬于保護動作異常，需作進一步的分析。

2 阻抗Ⅰ段保護出口時限異常的原因分析

2.1 故障錄波文件分析

跳閘發生后，通過天津凱發后臺錄波軟件提取的錄波，如圖1所示。

圖1 靈昆牽引變電所212饋線斷路器跳閘故障錄波

該錄波軟件共計記錄25個周波，其中故障發生前記錄5個周波，故障發生后記錄20個周波，每個周波20 ms。

從錄波文件上可以直觀的看出，本次跳閘從保護啟動至保護出口共計持續14個周波，究竟是何種原因導致了這樣的問題，需深入的對數據進行分析。

2.2 故障錄波數據建模

為進一步分析問題根源，先對故障錄波進行標記定位，將保護啟動至保護出口的14個周波按先后順序進行編號，詳情如圖2所示。

為便于數據采集及分析，每個周波選取1個點進行數據取樣（后臺配置的錄波軟件有數據取樣功能），并對取樣的數據進行運算。本文的取樣點是電流波谷的位置，具體的取樣及運算數據如表1所示。

溫州軌道交通S1線靈昆牽引變電所212饋線保護整定有阻抗Ⅰ段、阻抗Ⅱ段。阻抗Ⅰ段電阻定值88.81 Ω、電抗定值26.96 Ω、時限100 ms；阻抗Ⅱ段電阻定值88.81 Ω、電抗定值63.43 Ω、時限300 ms；保護特性為平行四邊形，整定角度75°[2]。

根據采集的數據，結合保護定值，建立阻抗保護動作模型，如圖3所示。

2.3 分析結論

通過采樣的數據和模型發現，從保護啟動開始，1～6個周波處于阻抗Ⅱ段保護范圍，從第7個周波開始，動作值進入了阻抗Ⅰ段保護范圍。

因此可以判定，保護裝置最先報出來的保護啟動，啟動的并非阻抗Ⅰ段保護，而是阻抗Ⅱ段保護。

由于阻抗Ⅱ段的出口時限定值為300 ms，保護啟動后并不會立即出口，啟動后延時120 ms（6個周波）左右，故障電量進入了阻抗Ⅰ段的保護范圍。阻抗Ⅰ段的出口時限定值為100 ms，從第7個周波開始起，持續110 ms的延時后，阻抗Ⅰ段保護出口。

圖2 故障錄波曲線標記定位示意圖

表1 故障錄波數據取樣表

圖3 阻抗保護動作模型

從采樣數據上判斷，阻抗Ⅱ段的120 ms加上阻抗Ⅰ段的110 ms，230 ms，與跳閘數據報文正好相符。

天津凱發保護允許時間誤差：1 s以內不大于15 ms，1 s以上不大于1.5%[3]。考慮數據采樣過程中還可能導致一定量的誤差，可以判定這個分析結果完全正確。

3 保護出口時限異常分析的作用

正常的供電設備運營維保過程中，發生保護動作數據異常的情況時，需要申請作業點對保護裝置進行校驗。然而類似本文這種情況，即便是使用繼保校驗手段，也無法驗證該問題。因此使用故障錄波文件、進行數據取樣建模，是分析該類型問題的最優方法。

4 結 論

除了按照周期對保護裝置進行校驗以外，日常運營過程中對保護跳閘數據的分析，也是確保繼電保護動作正常的必要手段。本文介紹的方法對于阻抗保護出口時限異常的分析大有助益，能盡快發現問題的根源，有效避免不必要的現場作業，杜絕生產資源浪費，保障高壓供電設備安全持續運行。