继电保护装置的动作行为关系到电网的安全，其接线、整定、装置设置上的错误均可能引起保护装置的误动或者拒动。目前国内部分保护装置需设置出口矩阵，而有时定值单中仅提供所跳断路器的文字说明，现场检修人员需要根据说明自行设定具体的出口矩阵，因此存在出口矩阵整定或设置错误的风险，可能导致保护误动或者拒动，危害电网安全稳定。类似案例并不少见，需要引起重视。

1 故障概述

某220kV变电站发生故障时的一次系统接线如图1所示。220kV为双母线接线，220kV 2673线、2号主变2602断路器运行于220kV正母线，220kV 2W27线、1号主变2601断路器运行于220kV副母线。110kV为双母线接线，110kV 973线、2号主变702断路器运行于110kV正母线，110kV 972线、1号主变701断路器运行于110kV副母线。35kV母线为单母分段接线，1号主变301断路器带35kVⅠ段母线，2号主变302断路器带35kVⅡ段母线，310分段断路器热备用，310分段备自投投入。

图1 一次系统接线

某日，2号主变低压侧母线故障，2号主变保护低后备过电流速断保护动作，跳开低压侧302断路器，随后低压侧分段310备自投保护（以下简称低备投）动作，误合分段310断路器。

现场勘查发现2号主变低压侧母线支持瓷绝缘子击穿碎裂，主变低后备过电流速断保护正确动作。但是，低后备保护动作应闭锁低压侧分段310备自投，因此判断分段310备自投为误动。由于支持瓷绝缘子碎裂后掉落，2号主变低压侧母线故障消失，低压侧分段310断路器合上后未导致1号主变低后备保护误动作，否则可能导致全站低压侧母线失电，故障范围扩大。

按照规程要求，为防止故障范围扩大，主变低后备动作应闭锁低压侧备自投。为何低压侧速断保护动作后未闭锁低备投是本案例分析的重点。

2 保护动作原因分析

2.1 现场测试

模拟主变低后备保护动作，并回收保护动作触点，测试发现仅有低复压过电流Ⅰ段保护能够正常闭锁备自投，复压过电流Ⅱ段保护、过电流速断保护均无法闭锁备自投，测试结果与案例中现象一致。

2.2 出口跳闸矩阵分析

由于出口动作行为取决于保护跳闸矩阵的整定，判断低备投未能闭锁是由于出口跳闸矩阵整定错误引起。出口矩阵共有16位二进制数，采用4位8421BCD码整定，涉及出口整定主要使用后2位BCD码，解析为CK8/CK7/CK6/CK5/CK4/CK3/ CK2/CK1合计8位二进制码。主变保护共分差动、高后备、中后备、低后备四个模块，每个模块的每个动作时限都需要整定出口矩阵，并且不同模块同样的二进制数，关联启动的继电器均不同。

以低后备保护为例，出口矩阵二进制码对应继电器说明见表1，当CK2整定为1时，a: K1和b: K1及b: K2三个继电器会动作，a: K1继电器触点用于跳高压侧本侧断路器，b: K1继电器触点用于跳高压侧旁路断路器（与旁路出口压板配合使用），b: K2继电器触点用于启动高压侧失灵。其中，a、b指的是从装置背面看TRIP板，从右往左的顺序，右为a，左为b，以此类推。

表1

2号主变保护出口矩阵整定值见表2。根据表1、表2，可知低后备中对应闭锁备自投的二进制码为CK8位，而2号主变低后备出口矩阵中仅复压过电流Ⅰ段将CK8位整定为1，导致仅复压过电流Ⅰ段能够闭锁低备投。

表2 2号主变保护出口矩阵整定值

2.3 出口背板接线分析

查阅保护装置出口背板接线，如图2所示，发现主变保护含有两个出口板TRIP108a及TRIP108b，两个出口板分别包含K1~K6共计12个出口继电器，每个继电器对应两副动合出口触点、四根引出线，2号主变保护使用a出口板6个继电器、b出口板2个继电器，每个继电器用途及引出线见表3。查看保护控制回路电气原理图，如图3所示，发现主变保护闭锁低分段备自投的触点采用108aK6继电器的23-24触点，另一副触点（21-22触点）用于跳低压侧分段断路器。

图2

表3

图3 主变保护控制回路电气原理图

根据图2、图3和表3，TRIP108a的K6继电器两副引出触点，分别用于跳低压侧分段断路器和闭锁低压侧分段备自投，在这种接线方式下，闭锁低压侧分段备自投跟随跳低压侧分段断路器的命令，而低后备出口矩阵中复压过电流Ⅱ段保护与过电流速断保护不跳低压侧分段断路器，不会启动aK6出口继电器，因而无法闭锁备自投。

2.4 整改措施

由于实际运行要求低压侧后备保护动作的同时闭锁备自投，跳低压侧分段开关与闭锁低备投二者并无关联，因此需将闭锁低压侧备自投出口与跳低压侧分段出口接到不同继电器上。考虑到TRIP108b剩余K3/K4/K5/K6继电器尚未使用，因此将TRIP108a板23-24触点上的两根线（5D: 57、40LP: 2），改接至TRIP108b中K3继电器的9-10触点，更改后出口背板接线如图4所示，更改后控制回路电气原理图如图5所示。

改接后TRIP108b的9-10触点，正好对应于表1的CK5二进制码位，要闭锁备自投必须将该位整定为1，表示低后备保护动作时该出口继电器TRIP108b: K3的动合触点闭合，实现闭锁低备自投功能。改线后主变保护出口矩阵的整定情况见表4。

图4 更改后TRIPa/TRIPb出口背板接线

图5 更改后主变保护控制回路电气原理

表4 改线后主变保护出口矩阵整定情况

改接线及更改出口矩阵后，分别测试低后备复压过电流Ⅰ段1时限、复压过电流Ⅰ段2时限、复压过电流Ⅱ段、速断过电流保护单独动作情况下保护闭锁分段备自投功能，测试结果正确。

2.5 引申拓展

现场需要根据定值单严格验证出口的动作行为，确保保护功能的完整、正确。

1）出口矩阵定值应与现场接线情况一致

当现场出口回路接线变动时，出口矩阵整定应与现场接线一致，启用对应的出口矩阵位，无用的出口矩阵位应置零，且需进行逐一传动验证。

以220kV母差“六统一”双重化改造为例，改造前主变保护只需引出一副启失灵触点至失灵保护装置，由于改造后主变失灵装置停用，主变保护需直接引出启失灵及解复压触点至母差保护，需要在主变保护中新增一副出口触点至新母差用于解复压，在启用主变备用出口触点时，需要确认主变保护出口矩阵中对应位是否启用，否则无法实现解复压功能。

2）出口矩阵应能让用户在保护操作菜单上查看和整定

有的保护出口矩阵在“出厂设置”中，用户无法在操作菜单上查看和整定，无权限操作，易造成验收盲区。

根据Q/GDW 1175—2013《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》，变压器保护出口按照出口矩阵统一设置以方便现场人员按照定值单进行核对及操作。

3 结论

为避免类似的案例再次发生，提出以下建议：

1）加强工程验收管理，对有关控制字、软压板等需人工整定的项目，验收时加强核对，对于定值单暂未使用的保护功能也应验收，尤其要关注闭锁备自投回路，应验证任一低后备保护单独动作时，保护能正确出口并闭锁备自投。

2）涉及多出口的主变保护、电容器保护、电抗器保护、接地变保护等，均需要设置出口矩阵，容易因整定或设计接线错误导致出口行为不正确，应加强相关人员培训，现场严格核查背板接线与说明，结合验收过程进行传动，同时为方便查阅，可将出口控制字释义备注在定值单。

本文编自2021年第11期《电气技术》，论文标题为“出口矩阵设置错误导致保护误动分析”，作者为娄玲娇、侯永春。