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0 引言
对于传统的220kV及以上电压等级的变电站，当故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，从保障电网的稳定和电气设备安全的角度考虑，均需配置断路器失灵保护。而从运行维护的角度考虑，我们的失灵保护设计原则在不断优化，2007版的《广东省电力系统继电保护反事故措施及释义》一书，对失灵保护回路进行了详尽的分析和说明，对断路器失灵保护提出了新的要求。下面，我将对南瑞继保电气有限公司生产的RCS-915AB型微机母线保护装置在茂名220kV曙光站中的应用情况就行分析，提出一些问题供大家参考。
1 断路器失灵保护原理
断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除同一厂站内其它相关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保障电网的安全稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。断路器拒动是电网故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，允许适当降低其保护要求，但必须以最终能切除故障为原则。在现代高压和特高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍采用。
失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路是保证整套保护正确工作的关键之一，必须安全可靠，应实现双重判别，防止单一条件判断断路器失灵，以及因保护触点卡涩不返回或误碰、误通电等造成的误动作。启动回路包括启动元件和判别元件；2个元件构成“与”逻辑。启动元件通常利用断路器自动跳闸出口回路本身，可直接用瞬时返回的出口跳闸继电器触点，也可与出口跳闸继电器并联的、瞬时返回的辅助中间继电器触点，触点动作不复归表示断路器失灵。判别元件以不同的方式鉴别故障确未消除。现有运行设备采用相电流（线路）、零序电流（变压器）的“有流”判别方式。保护动作后，回路中仍有电流，说明故障确未消除。时间元件是断路器失灵保护的中间环节，为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，时间元件应与启动回路构成“与”逻辑后，再启动出口继电器。失灵保护的电压闭锁一般由母线低电压、负序电压和零序龟压继电器构成。当失灵保护与母差保护共用出口跳闸回路时，它们也共用电压闭锁元件。
图1 断路器失灵保护原理
2 断路器失灵保护在220kV曙光站中的运用
图2220kV线路保护失灵启动回路原理接线图（串接电压切换触点）
为防止由于误碰等原因造成失灵保护误动，传统的“四统一”保护使用了三个动作判据把关，分别是保护动作启动失灵、复合电压闭锁、电流元件判据。
传统的“四统一”失灵保护一般采用外部电流元件判别开关有无失灵，外部电流元件判据一般嵌入在线路或元件的断路器保护装置，这样在断路器保护装置或相关回路上工作时，就有误启动失灵保护的风险。考虑到双套配置的失灵保护经由同一个电流元件把关不符合可靠性的要求，而内含有失灵保护功能的微机型母差保护也可实现电流判别功能。而采用母差保护装置内部的失灵电流判别功能（启动失灵回路逻辑框图如图3所示），还可有效简化外部失灵启动回路，降低失灵保护误动作风险。
利用电压切换箱的电压切换接点选择故障母线，早期的微机保护失灵启动回路也延续了这一设计方式，二次回路接线如图2所示。根据广东省电力系统继电保护反事故措施2007版要求，新的设计要求选择故障母线直接取自刀闸的辅助接点，这样做简化了回路，使之保护更加的可靠。
图3 新启动失灵回路逻辑示意框图
为了防止单套母差保护与单套线路（元件）保护退出后造成失灵启动回路交叉退出的情况，因此，每套线路（元件）保护动作后应同时启动两套失灵保护。在220kV曙光站中，单套线路（元件）保护均会同时启动两套母差失灵保护，满足当单套母差保護与单套线路（元件）保护退出后，由于失灵启动回路交叉而退出失灵保护的风险。
考虑到主变低压侧故障高压侧开关失灵时，高压侧母线的电压闭锁元件灵敏度有可能不够，为防止该情况下，失灵保护拒动，应设置独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路。
从图1的逻辑框图可以看出，要求独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入有效，必须投入解除失灵复压闭锁开入和将投不经电压闭锁控制字置1。而在定值整定时，由于不熟悉保护的逻辑功能，可能误将投不经电压闭锁控制字置0，在实际工作中应该注意此种情况的发生。
根据广东省电力系统继电保护反事故措施2007版要求，当母线发生故障（除一个半断路器接线外），母差保护动作后，对于不带分支且有纵联保护的线路，应利用线路纵联保护促使对侧跳闸（闭锁式纵联保护采用母差保护动作停信；允许式纵联保护采用母差保护动作发信；光纤纵差保护采用母差保护动作直跳对侧或强制本侧电流置零）。对于该母线上的变压器，除利用母差保护动作接点跳本侧断路器外，还应将另一副母差保护动作接点开入失灵保护，实现主变断路器失灵跳各侧。
在220kV曙光站中，在允许式纵联保护中采用母差保护动作发信；在光纤纵差保护中，采用母差保护动作发远跳命令到对侧，跳开对侧开关；在主变保护中，除利用母差保护动作接点跳开变高开关外，还将另一副母差保护动作接点开入给失灵保护，实现主变变高开关失灵联跳主变各侧开关的功能。主变变高开关失灵联跳主变各侧开关启动的是主变非电量保护延时2和延时3继电器，时间可以根据需要进行整定。
图4 220kV母线故障主变开关失灵联切主变各侧开关的逻辑图
如图4所示，220kV母线故障主变开关失灵联切主变各侧开关的逻辑采用以下方法：母线保护动作判断、失灵电流判据和延时出口的功能将在220kV母线失灵保护内实现，每套母线保护引出一对失灵保护跳闸接点至主变非电量保护，非电量保护只负责收到失灵跳闸开入信号后联切主变各侧开关。
取自开关CT而不取自套管CT的原因：断路器失灵保护的电流判据放在母差保护内。假如母差保护采用套管CT，当主变高压侧套管CT与开关CT之间发生故障时，母差保护动作跳开套管侧开关。若此时套管CT所在侧开关失灵，则套管CT内无法流过故障电流（因主变其余两侧开关可能已由主变保护跳开），母线失灵保护无法动作，形成保护动作死区，所以必须取开关CT。
220kV母线故障主变开关失灵联切主变各侧开关的延时应躲开220kV母线上开关跳闸的时间，一般可整定为0.3秒。
3结束语
220kV曙光站的220kV母差失灵保护装置已投产近一年，到目前为止保护均能正确动作。通过投产前的验收和保护定检工作，验证了保护功能及相关二次回路的正确性，这将极大提高220kV母线故障和开关失灵时故障切除的快速性和准确性，提高了220kV设备运行的可靠性，减小了系统发生发展性故障的概率，从而保障了我们电网的安全稳定运行。
参考文献
[1]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-915AB型微机母线保护装置技术和使用说明书.2010.
[2]广东省电力系统继电保护反事故措施2007版.中国电力出版社.2008.
[3]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理.中国电力出版社.2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
对于传统的220kV及以上电压等级的变电站，当故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，从保障电网的稳定和电气设备安全的角度考虑，均需配置断路器失灵保护。而从运行维护的角度考虑，我们的失灵保护设计原则在不断优化，2007版的《广东省电力系统继电保护反事故措施及释义》一书，对失灵保护回路进行了详尽的分析和说明，对断路器失灵保护提出了新的要求。下面，我将对南瑞继保电气有限公司生产的RCS-915AB型微机母线保护装置在茂名220kV曙光站中的应用情况就行分析，提出一些问题供大家参考。
1 断路器失灵保护原理
断路器失灵保护是指故障电气设备的继电保护动作发出跳闸命令而断路器拒动时，利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别，能够以较短的时限切除同一厂站内其它相关的断路器，使停电范围限制在最小，从而保障电网的安全稳定运行，避免造成发电机、变压器等故障元件的严重烧损和电网的崩溃瓦解事故。断路器拒动是电网故障情况下又叠加断路器操作失灵的双重故障，允许适当降低其保护要求，但必须以最终能切除故障为原则。在现代高压和特高压电网中，断路器失灵保护作为一种近后备保护方式得到了普遍采用。
失灵保护由电压闭锁元件、保护动作与电流判别构成的启动回路、时间元件及跳闸出口回路组成。启动回路是保证整套保护正确工作的关键之一，必须安全可靠，应实现双重判别，防止单一条件判断断路器失灵，以及因保护触点卡涩不返回或误碰、误通电等造成的误动作。启动回路包括启动元件和判别元件；2个元件构成“与”逻辑。启动元件通常利用断路器自动跳闸出口回路本身，可直接用瞬时返回的出口跳闸继电器触点，也可与出口跳闸继电器并联的、瞬时返回的辅助中间继电器触点，触点动作不复归表示断路器失灵。判别元件以不同的方式鉴别故障确未消除。现有运行设备采用相电流（线路）、零序电流（变压器）的“有流”判别方式。保护动作后，回路中仍有电流，说明故障确未消除。时间元件是断路器失灵保护的中间环节，为了防止单一时间元件故障造成失灵保护误动，时间元件应与启动回路构成“与”逻辑后，再启动出口继电器。失灵保护的电压闭锁一般由母线低电压、负序电压和零序龟压继电器构成。当失灵保护与母差保护共用出口跳闸回路时，它们也共用电压闭锁元件。
图1 断路器失灵保护原理
2 断路器失灵保护在220kV曙光站中的运用
图2220kV线路保护失灵启动回路原理接线图（串接电压切换触点）
为防止由于误碰等原因造成失灵保护误动，传统的“四统一”保护使用了三个动作判据把关，分别是保护动作启动失灵、复合电压闭锁、电流元件判据。
传统的“四统一”失灵保护一般采用外部电流元件判别开关有无失灵，外部电流元件判据一般嵌入在线路或元件的断路器保护装置，这样在断路器保护装置或相关回路上工作时，就有误启动失灵保护的风险。考虑到双套配置的失灵保护经由同一个电流元件把关不符合可靠性的要求，而内含有失灵保护功能的微机型母差保护也可实现电流判别功能。而采用母差保护装置内部的失灵电流判别功能（启动失灵回路逻辑框图如图3所示），还可有效简化外部失灵启动回路，降低失灵保护误动作风险。
利用电压切换箱的电压切换接点选择故障母线，早期的微机保护失灵启动回路也延续了这一设计方式，二次回路接线如图2所示。根据广东省电力系统继电保护反事故措施2007版要求，新的设计要求选择故障母线直接取自刀闸的辅助接点，这样做简化了回路，使之保护更加的可靠。
图3 新启动失灵回路逻辑示意框图
为了防止单套母差保护与单套线路（元件）保护退出后造成失灵启动回路交叉退出的情况，因此，每套线路（元件）保护动作后应同时启动两套失灵保护。在220kV曙光站中，单套线路（元件）保护均会同时启动两套母差失灵保护，满足当单套母差保護与单套线路（元件）保护退出后，由于失灵启动回路交叉而退出失灵保护的风险。
考虑到主变低压侧故障高压侧开关失灵时，高压侧母线的电压闭锁元件灵敏度有可能不够，为防止该情况下，失灵保护拒动，应设置独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入回路。
从图1的逻辑框图可以看出，要求独立于失灵启动的解除电压闭锁的开入有效，必须投入解除失灵复压闭锁开入和将投不经电压闭锁控制字置1。而在定值整定时，由于不熟悉保护的逻辑功能，可能误将投不经电压闭锁控制字置0，在实际工作中应该注意此种情况的发生。
根据广东省电力系统继电保护反事故措施2007版要求，当母线发生故障（除一个半断路器接线外），母差保护动作后，对于不带分支且有纵联保护的线路，应利用线路纵联保护促使对侧跳闸（闭锁式纵联保护采用母差保护动作停信；允许式纵联保护采用母差保护动作发信；光纤纵差保护采用母差保护动作直跳对侧或强制本侧电流置零）。对于该母线上的变压器，除利用母差保护动作接点跳本侧断路器外，还应将另一副母差保护动作接点开入失灵保护，实现主变断路器失灵跳各侧。
在220kV曙光站中，在允许式纵联保护中采用母差保护动作发信；在光纤纵差保护中，采用母差保护动作发远跳命令到对侧，跳开对侧开关；在主变保护中，除利用母差保护动作接点跳开变高开关外，还将另一副母差保护动作接点开入给失灵保护，实现主变变高开关失灵联跳主变各侧开关的功能。主变变高开关失灵联跳主变各侧开关启动的是主变非电量保护延时2和延时3继电器，时间可以根据需要进行整定。
图4 220kV母线故障主变开关失灵联切主变各侧开关的逻辑图
如图4所示，220kV母线故障主变开关失灵联切主变各侧开关的逻辑采用以下方法：母线保护动作判断、失灵电流判据和延时出口的功能将在220kV母线失灵保护内实现，每套母线保护引出一对失灵保护跳闸接点至主变非电量保护，非电量保护只负责收到失灵跳闸开入信号后联切主变各侧开关。
取自开关CT而不取自套管CT的原因：断路器失灵保护的电流判据放在母差保护内。假如母差保护采用套管CT，当主变高压侧套管CT与开关CT之间发生故障时，母差保护动作跳开套管侧开关。若此时套管CT所在侧开关失灵，则套管CT内无法流过故障电流（因主变其余两侧开关可能已由主变保护跳开），母线失灵保护无法动作，形成保护动作死区，所以必须取开关CT。
220kV母线故障主变开关失灵联切主变各侧开关的延时应躲开220kV母线上开关跳闸的时间，一般可整定为0.3秒。
3结束语
220kV曙光站的220kV母差失灵保护装置已投产近一年，到目前为止保护均能正确动作。通过投产前的验收和保护定检工作，验证了保护功能及相关二次回路的正确性，这将极大提高220kV母线故障和开关失灵时故障切除的快速性和准确性，提高了220kV设备运行的可靠性，减小了系统发生发展性故障的概率，从而保障了我们电网的安全稳定运行。
参考文献
[1]南京南瑞继保电气有限公司.RCS-915AB型微机母线保护装置技术和使用说明书.2010.
[2]广东省电力系统继电保护反事故措施2007版.中国电力出版社.2008.
[3]贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理.中国电力出版社.2004.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。