阻抗保护出口时限异常的原因分析

王晋东

（中铁通轨道运营有限公司，浙江 温州 325000）

1 灵昆牵引变电所跳闸数据异常情况介绍

2019年8月1 日，温州轨道交通S1线灵昆牵引变电所212馈线断路器发生跳闸，阻抗Ⅰ段保护动作，保护启动时间21:06:25:854，保护出口时间21:06:26:084，计算保护动作时限为230 ms[1]。然而阻抗Ⅰ段的时限整定值为100 ms[2]。按照天津凯发保护装置说明书的要求，保护动作时限误差不得大于15 ms[3]。由此可知，此次保护动作远远超出了保护动作的时限允许误差，属于保护动作异常，需作进一步的分析。

2 阻抗Ⅰ段保护出口时限异常的原因分析

2.1 故障录波文件分析

跳闸发生后，通过天津凯发后台录波软件提取的录波，如图1所示。

图1 灵昆牵引变电所212馈线断路器跳闸故障录波

该录波软件共计记录25个周波，其中故障发生前记录5个周波，故障发生后记录20个周波，每个周波20 ms。

从录波文件上可以直观的看出，本次跳闸从保护启动至保护出口共计持续14个周波，究竟是何种原因导致了这样的问题，需深入的对数据进行分析。

2.2 故障录波数据建模

为进一步分析问题根源，先对故障录波进行标记定位，将保护启动至保护出口的14个周波按先后顺序进行编号，详情如图2所示。

为便于数据采集及分析，每个周波选取1个点进行数据取样（后台配置的录波软件有数据取样功能），并对取样的数据进行运算。本文的取样点是电流波谷的位置，具体的取样及运算数据如表1所示。

温州轨道交通S1线灵昆牵引变电所212馈线保护整定有阻抗Ⅰ段、阻抗Ⅱ段。阻抗Ⅰ段电阻定值88.81 Ω、电抗定值26.96 Ω、时限100 ms；阻抗Ⅱ段电阻定值88.81 Ω、电抗定值63.43 Ω、时限300 ms；保护特性为平行四边形，整定角度75°[2]。

根据采集的数据，结合保护定值，建立阻抗保护动作模型，如图3所示。

2.3 分析结论

通过采样的数据和模型发现，从保护启动开始，1～6个周波处于阻抗Ⅱ段保护范围，从第7个周波开始，动作值进入了阻抗Ⅰ段保护范围。

因此可以判定，保护装置最先报出来的保护启动，启动的并非阻抗Ⅰ段保护，而是阻抗Ⅱ段保护。

由于阻抗Ⅱ段的出口时限定值为300 ms，保护启动后并不会立即出口，启动后延时120 ms（6个周波）左右，故障电量进入了阻抗Ⅰ段的保护范围。阻抗Ⅰ段的出口时限定值为100 ms，从第7个周波开始起，持续110 ms的延时后，阻抗Ⅰ段保护出口。

图2 故障录波曲线标记定位示意图

表1 故障录波数据取样表

图3 阻抗保护动作模型

从采样数据上判断，阻抗Ⅱ段的120 ms加上阻抗Ⅰ段的110 ms，230 ms，与跳闸数据报文正好相符。

天津凯发保护允许时间误差：1 s以内不大于15 ms，1 s以上不大于1.5%[3]。考虑数据采样过程中还可能导致一定量的误差，可以判定这个分析结果完全正确。

3 保护出口时限异常分析的作用

正常的供电设备运营维保过程中，发生保护动作数据异常的情况时，需要申请作业点对保护装置进行校验。然而类似本文这种情况，即便是使用继保校验手段，也无法验证该问题。因此使用故障录波文件、进行数据取样建模，是分析该类型问题的最优方法。

4 结 论

除了按照周期对保护装置进行校验以外，日常运营过程中对保护跳闸数据的分析，也是确保继电保护动作正常的必要手段。本文介绍的方法对于阻抗保护出口时限异常的分析大有助益，能尽快发现问题的根源，有效避免不必要的现场作业，杜绝生产资源浪费，保障高压供电设备安全持续运行。