湖北電網220kV線路上的主保護雙重化的配置現已開始采用11型和902型微機線路保護裝置。作為不同的研制開發(fā)者，11型和902型微機線路保護裝置在功能設計上有所不同，本文以線路上發(fā)生區(qū)內單相永久性接地故障為例，對這2種型號的微機線路保護裝置的功能及動作行為作了詳細分析。

　　1、一種微機線路保護功能設計特點

　　1.1PT斷線的檢測及對策

　　11型微機保護對PT斷線的判斷采用2種互相補充的方法。

　　（1）每隔5／3ms對采樣點檢查三相電壓之和是否同取自PT開口三角的電壓一致，若持續(xù)60ms兩者有效值之差大于7V，則判為PT斷線。

　�。�2）采樣得到的三個相電壓有效值均低于8V，而A相電流大于0.04IH（CT二次額定電流），則判為PT斷線。

　　902型微機保護采用3種方法進行PT斷線的判別：

　�。�1）三相電壓向量之和大于8V。

　�。�2）三相電壓絕對值之和小于0.5UN，任一相有電流且大于0.08IH。

　�。�3）三相電壓絕對值之和小于0.5UN，KK把手在合后位置且跳閘位置繼電器TWJ不動作。

　　滿足上述條件之一，延時1.25s報PT斷線。

　　PT斷線時，11型和902型的距離保護均被閉鎖。11型保護將用于零序方向判別的3U0由自產改為PT開口三角形，此時11型保護具有高頻零序方向（只用于單相接地）及完整的零序方向過流保護功能。902型保護的零序方向保護功能全部退出，此時902型保護有非斷線相的工頻變化量距離保護ΔZ，復合阻抗高頻保護F＋＋，不帶方向的零序三段和新增的零序和相電流過流保護。

　　若PT斷線時，線路發(fā)生故障。對于接地故障，可由11型保護的零序方向保護切除故障；非斷線相的故障可由902型ΔZ和F＋＋保護切除故障。

　　1.2轉換性故障的對策

　　11型保護在進行故障處理時，先選相，根據所選出的故障相進行計算。為了防止選相后線路的故障發(fā)生了轉換，從而造成因選相錯誤影響保護對故障的測量，11型保護在選相結果為單相故障時，采用健全兩相之間相電流差突變量作為監(jiān)視轉換故障發(fā)生的起動元件，用阻抗把關的方法切除轉換性故障。線路突然發(fā)生單相故障時，保護起動元件動作，經選相判別為單相故障后，立即投入一個監(jiān)視健全兩相之間相電流差突變量元件，該元件動作后則投入包括兩健全相在內的三種阻抗測量元件，在保護收回單跳令前，任一種阻抗測量值在保護范圍內（高頻插件為阻抗停信定值，距離插件為Ⅱ段定值），即確認為故障已轉換，保護改跳三相。11型保護只是在故障發(fā)生到保護出口跳閘這段時間內，考慮了轉換性故障的發(fā)生。在線路非全相運行時只有零序不靈敏Ⅰ、Ⅱ段作為轉換性故障發(fā)生的保護。

　　故障發(fā)生時，902型保護的主保護CPU1先選相，然后對故障相進行測量。后備保護CPU2先對各相和相間進行測量，判為區(qū)內故障時才選相跳閘。因此在任何復雜的故障形式下，902型保護均不會因選相的錯誤而導致保護的測量錯誤。為了保護在線路非全相運行時發(fā)生轉換性故障，902型保護也采用健全兩相之間相電流差突變量作為監(jiān)視轉換性故障發(fā)生的起動元件，用健全相的工頻變化量距離保護，復合阻抗高頻保護和距離保護來切除轉換性故障。單相故障切除后，線路處于非全相運行狀態(tài)，由902型保護動作造成的非全相狀態(tài)時，裝置內的三跳固定繼電器TGABC不動作，而跳開相的單跳固定繼電器動作，對應相的電流元件返回。非902型保護動作造成的非全相狀態(tài)時，操作箱中跳位繼電器TWJ開入量應變位。902型保護判斷線路處于非全相運行狀態(tài)時，延時80ms投入健全兩相之間相電流差突變量起動元件，起動元件動作后加用相應的保護用以切除轉換性故障。

　　1.3重合閘及后加速的實現

　　兩種型號保護的重合閘均有保護跳閘固定起動和不對應起動兩種方式。

　　11型保護在線路發(fā)生故障起動元件動作，或者是有不對應起動開入量變位（防止在輕載時，斷路器偷跳）后，加用重合閘功能。在加用期間，起動重合閘的開入量變位累計20次（20個采樣間隔）后才確認起動有效，重合閘插件中的阻抗選相元件都返回，判斷故障已切除，開始重合閘計時。在11型保護裝置中設置了一個斷路器三跳位置開入量，對于保護單跳固定或不對應起動重合閘來說，均需要經三跳位置把關，目的是為了防止在單重方式下，本裝置在單相故障時正確單跳。但本線路其他保護裝置誤跳三相，而且該外部保護又未連接到11的重合閘回路中，而使得重合閘非同期誤合三相。

　　902型保護只在線路發(fā)生故障起動元件動作后，加用重合閘功能。在加用期間，起動重合閘的開入量變位后，通過電流元件來判斷故障是否已經切除，在故障切除以后才開始重合閘的計時。單重方式下，若裝置測量到三相中至少有一相有電流，或有一相無電流，則表明單相故障已經切除。在三重方式下，裝置測量到三相都沒有電流，則表明三相故障已經切除。在線路輕負荷運行時，線路的負荷電流有可能小于無電流判別定值。在單重方式下，此時就不能通過電流值來判斷開關的狀態(tài)。902型保護在正常運行時檢查到線路處于輕負荷運行狀態(tài)置PL標志。在加用重合閘時，若有PL標志，合閘時需查詢斷路器三跳位置開入量，以防止在單重方式下，非同期誤合三相開關。

　　11型保護在發(fā)出跳令并將開關跳開或通過不對應開入量變位判斷其他保護跳開開關時，程序轉至跳閘后，在此不停地通過采樣值計算斷開相的電流值并與無電流判別整定值IWJ相比較來判斷重合閘是否動作。若斷開相電流計算值大于IWJ，則表明重合閘已動作，加用重合閘后加速功能。

　　902型保護在跳位繼電器TWJ開入量變位或跳閘固定繼電器動作且對應相無電流（開關跳開）后，查詢到跳開相又出現有電流或者跳位繼電器TWJ開入量返回，判為重合閘已動作，投入后加速功能。

　　從上述分析中可以看出，兩套保護裝置的重合閘后加速均不需要外部提供后加速接點。

　　1.4出口邏輯的選擇

　　11型和902型保護的跳閘不僅與選相結果有關，還與重合閘的選擇方式和指定及用戶整定選擇有關。重合閘方式選擇為單重或綜重時，11型和902型保護在單相故障時跳單相。此時，若重合閘充電回路未充滿電，重合閘不能合閘。為了防止線路處于長期非全相運行狀態(tài)，11型保護可通過整定選擇，由綜重插件發(fā)三跳令。902型保護則延時2s后跳三相。

　　11型保護在發(fā)單跳令0.25s后還未將開關跳開（故障相電流大于無電流整定值IWI），則轉發(fā)三跳令。在發(fā)三跳令0.25s后還未將開關跳開，則發(fā)永跳令。

　　902型保護在測量元件動作而選相元件不動作，延時150ms跳三相。線路無論因任何原因切除兩相時，由后備跳閘切除第三相。

　　2、單相永久故障時保護動作行為分析

　　線路區(qū)內Ⅰ段范圍內發(fā)生A相永久性故障時，保護的正確動作過程應為瞬時跳開故障相，重合故障相，瞬時加速跳開三相3個動作過程。

　　2.1保護瞬時跳開故障相的動作過程

　　線路突然發(fā)生A相故障，11型和902型保護裝置中各保護插件的起動元件動作后加用各自的保護，兩套裝置中高頻發(fā)信機由于起動元件動作開始發(fā)信。

　　11型高頻保護選相結果為單相故障，采用高頻閉鎖零序方向保護，并加用健全兩相之間相電流差突變量起動元件。本側高頻保護在連續(xù)收到5～7ms高頻信號后，其對應標志字SXB被置為‘1’。由于是區(qū)內故障，線路兩側高頻保護測量結果均為正方向停信，高頻保護收不到高頻閉鎖信號，滿足跳閘條件，進入選跳部分。902型高頻保護在連續(xù)收到10ms高頻信號后，投入方向測量元件，正方向測量元件O＋＋和Z＋＋動作后停信，在連續(xù)5ms收不到高頻閉鎖信號后，進入跳閘部分。

　　11型和902型距離保護中接地距離Ⅰ段動作，另外902型保護中的工頻變化量距離保護也應動作，保護均進入跳閘部分。

　　11型零序保護在起動元件動作后，加用Δ3U0元件，故障時產生的Δ3U0＞2V，故障在零序保護Ⅰ段范圍內，進入選跳部分。902型零序保護只有Ⅱ、Ⅲ段，因延時未到不能出口跳閘。

　　兩套保護裝置在起動元件動作后，均加用重合閘功能，因保護此時未出口跳閘，保護跳閘固定及不對應起動重合閘開入量均未變位，重合閘處于等待起動狀態(tài)。

　　11型和902型保護的選跳部分原理相同，由選相結果和屏上所選擇的重合方式來決定保護出口的跳閘方式。選相為單相故障且屏上重合方式選擇為綜重或單重時，則只跳單相，否則跳三相。保護插件發(fā)出跳A相令后，計算A相電流值并與無電流判別整定值IWJ相比較。若小于IWJ表明開關已跳開，保護插件收回跳閘令。此時故障相A相的開關已被跳開，線路處于非全相運行狀態(tài)。

　　2.2重合閘過程

　　A相開關跳開后，線路處于非全相運行狀態(tài)。11型高頻、距離、零序保護插件此時處于等待合閘狀態(tài)。902型兩個保護插件依據三跳固定繼電器TGABC不動作，單跳固定繼電器TGA動作，而A相電流元件不動作，判斷為線路處于非全相運行狀態(tài)，閉鎖零序方向保護，延時80ms投入健全相復合阻抗方向和阻抗保護，用以切除轉換性故障的發(fā)生。

　　A相開關跳開后，保護跳閘固定及不對應起動重合閘開入量均變位，重合閘被起動。11型綜重插件的阻抗選相元件返回，其單重計時開始。902型距離保護插件感受到A相無電流，而其他兩相有電流，開始單重計時。重合閘延時到后，發(fā)出合閘令。合上A相開關。

　　2.3后加速過程

　　11型高頻、距離、零序保護插件，在A相開關合上后測量到的A相電流值大于無電流判別整定值IWJ，判斷重合閘已經動作，轉入后加速功能。由于故障是永久性的，高頻插件測量到的故障相阻抗在停信范圍內，瞬時發(fā)出永跳令；距離插件按整定選擇電抗X相近或加速Ⅱ段，瞬時發(fā)出永跳令；零序插件中的零序電流后加速要帶0.1s延時。

　　902型主保護、距離插件在單跳固定繼電器TGA動作后，A相又出現電流，判為開關合上，開放后加速200ms.由于故障是永久性的，主保護插件中零序過流繼電器經60ms延時切除故障，距離插件由阻抗加速切除故障。

　　3、結束語

　　本文以線路發(fā)生區(qū)內單相永久性故障為例，對11型和902型微機線路保護裝置的功能及它們在構成線路主保護雙重化時的動作行為作了詳細分析，有助于試驗和運行人員對裝置的了解和掌握。