一起由于出口矩陣問題造成的主變跳閘分析與思考

羅昕宇

【摘 要】主變是變電站中最重要設備，主變的正常運行對于電力系統穩定運行有著決定性的影響。作為保障主變安全穩定運行的設備，主變保護在變電站保護中同樣具有舉足輕重的地位。作為適應電力系統不同運行方式的設備，一臺主變往往具有多種不同的運行方式，因此主變保護動作情況自然也需要適應不同的運行方式，并在充分保證選擇性的情況下迅速可靠地切除故障，保證非故障部分運行。作為一種多出口、多邏輯組合的保護，出口矩陣的正確性就決定了保護裝置能否正確動作。倘若出口矩陣出現了問題，主變保護毫無疑問將發生拒動或誤動，進而威脅設備或電網的安全穩定[1]。在此就通過對一起由于出口矩陣問題造成的主變誤動事件進行分析與思考。

【關鍵詞】出口矩陣;保護版本;主變保護

一、事件經過

某35kV變電站1號主變低后備保護動作跳閘，主變低后備保護I段復壓過流保護動作跳開主變10kV側401斷路器。

該變電站35kV側為單母接線，母線上連接兩臺主變;10kV側為單母分段接線，兩臺變壓器分別接一段母線。保護動作前低壓側兩段母線分列運行，I母上有兩回線，動作之后只有401斷路器動作跳開，其它斷路器保持原來狀態。檢查裝置與后臺信號，發現10kV線路保護故障而斷路器沒跳開，主變低后備保護動作越級跳閘。由于10kV線路保護拒動原因不在本次討論范圍內，在此不予贅述。

主變低后備保護定值單上I段復壓過流保護動作定值為12.4A，0.3S聯跳分段斷路器，Ⅱ段復壓過流保護動作定值為12.4A，0.6S跳主變各側斷路器（由此可見整定方式將Ⅱ段復壓過流保護用作I段復壓過流保護長延時使用）。Ⅲ段復壓過流保護動作定值為5.7A，1.0S聯跳分段斷路器，Ⅳ段復壓過流保護動作定值為5.7A，1.2S跳主變低壓側斷路器。保護裝置型號為ISA-388G，運行時主變低后備保護置于01區，定值設置正確。

二、保護動作情況分析

按照定值整定情況，在10kV線路拒動越級跳閘情況下，正常動作情況應該為在0.3S時10kV母聯斷路器跳閘（實際運行方式中母聯最初就處于熱備用狀態），由于故障未切除，在0.6S時跳開1號主變各側斷路器;然而現場實際情況為0.3S時主變低壓側斷路器直接跳閘，而10kV分段斷路器由于初始即為斷開狀態不清楚保護裝置是否動作。即按照設備越級跳閘分析，動作情況依然不符合整定動作邏輯。因此懷疑保護裝置出口矩陣設置錯誤或跳閘回路接線錯誤。檢查裝置出口矩陣，發現矩陣全部處于未設置狀態（0000H），正常情況保護動作后不會有任何出口;檢查跳閘回路，回路接線正確。進行盤內調試，保護裝置復壓過流I段0.3S動作出口，出口接點即為401斷路器跳閘出口接點，符合故障發生保護實際動作情況，但與此時出口矩陣正常動作邏輯不符。試驗結果表明保護程序有問題。

檢查主變低后備保護裝置程序版本，版本為388G（KML1）.V3.10.070716.hex，不在南網標準軟件版本庫之內，屬于地域型特化版本的保護。查閱該版本軟件說明書，發現該程序具有特殊動作邏輯：保護程序有分段并列和分列運行兩種方式，分別定為定值區1和定值區2。兩種方式下的四段復壓閉鎖過流保護出口不同：

分列運行：定值區1，復壓閉鎖過流保護I段跳CJ01、CJ04，II段跳CJ01、CJ04，III段、IV段不投。

并列運行：定值區2、復壓閉鎖過流保護I段跳CJ01、CJ03，II段跳CJ04，III段跳CJ01、CJ03，IV段跳CJ04。

其中CJ01為動作信號出口，CJ03為分段斷路器出口，CJ04為主變低壓側斷路器出口。

現場試驗發現，這兩個動作邏輯默認寫入程序當中，不受出口矩陣控制，且在裝置各個菜單內均無法看出;嘗試改變出口矩陣進行試驗，發現保護裝置實際出口為默認出口邏輯與設置邏輯之和。

三、暴露問題及解決方案

從這次主變保護誤動出口中暴露出幾個問題：1：不在南網保護標準程序版本庫里的保護版本不一定得到廣泛實際運用驗證，保護運行過程中存在誤動風險，且隱秘性極高，在非動作跳閘的情況下很難發現[2];2、現階段有部分保護裝置，出口矩陣為了防止誤設置而進行加密或隱藏，卻沒有設置出口矩陣檢查菜單，出口矩陣動作情況無法直觀準確檢查;且出口矩陣設置規范不一，在出口矩陣檢查時仍然需要退出保護或進入出口動作調試頁面，既不便于定值例行檢查，又在現階段定檢方式中存在設備檢驗盲區;3、出口矩陣通常以四位16進制位設置，但每一位對應出口對于不同廠家、不同版本程序及不同接線方式，設定都不盡相同，在對應設備廠家資料缺失的情況下將對設備校驗產生困難;同時出口變化時裝置沒有直觀顯示，對于正常邏輯主變校驗都需要大量時間精力，類似本次具有不可視特殊動作邏輯的程序版本在正常更改動作方式后更是極易出現出口校驗錯漏，造成故障發生時保護誤動、拒動的問題。

通過上述分析，可以發現出口矩陣的直觀性對于保護定檢、驗收和例行檢查的效率很重要，而出口矩陣的絕對性對保護可靠性有著十足的影響。目前對于多出口保護來說，出口矩陣成為了保護邏輯組成方式的一項重要內容，其重要性與數值定值已然相當，但是目前出口矩陣的規范要求不統一，保護裝置相關的功能不便捷，對實際工作和維護產生了較大影響。在此提出幾個解決方案：1、改進出口矩陣菜單人機功效，在保護裝置中設置便于檢查的出口矩陣菜單，且設置/查看/調試功能不能相互切換，以便于運維和檢驗，且避免誤整定或誤調試;2、規范出口矩陣出口定義或允許出口設置自定義并可視化，通過制度規范明確出口矩陣各位對應的出口要求，并且在整定出口矩陣時寫入每一位對應的出口定義（類似母差保護間隔定義的方式）以便檢查裝置出口邏輯正確;3、規范出口矩陣設置要求，保證出口矩陣的絕對性，嚴禁出現出口矩陣不能完全表征出口動作的情況發生，避免不可視的固定邏輯出現。

四、總結

對于主變保護等多出口邏輯裝置來說，出口矩陣的人機交互功效及其邏輯絕對性對于設備運行及日常維護都相當重要。因為出口矩陣誤設置或程序邏輯等造成設備誤動、拒動的問題不勝枚舉，本文中就是其中較為典型且少見的例子。針對這個問題，首先在設備技術規范及廠家設計上就應當優化并規范好出口矩陣標準，例如在新保護裝置配置中，將出口矩陣查看整合于定值檢查欄目當中并規范出口對應關系并使定義可視化，從根本上減少出口矩陣問題造成設備誤動或維護困難的幾率;然后在設備跳閘后，當發現動作情況不符合邏輯時，可以檢查軟件版本，當版本不在南網標準庫內時，考慮軟件版本是否影響保護正確出口;對于地域特化型保護，保護裝置應當不存在未顯示的出口情況，且當驗收工作時，務必進行全出口檢查，防止出現不可視的動作邏輯出現。只有保證了出口矩陣的直觀性及絕對性，才能保證主變保護動作時的正確性，保障一次設備與電網安全穩定運行。

參考文獻：

[1]蘇杰鋒，譚子毅，雷宇，梁志豪，常建軍.一種主變保護出口檢測裝置的研發[J].電工電氣，2017（2）：56.

[2]Q/CSG212019-2011南方電網微機繼電保護裝置軟件版本管理規定[S].

（作者單位：昆明供電局）