湖北電網(wǎng)220kV線路上的主保護(hù)雙重化的配置現(xiàn)已開始采用11型和902型微機(jī)線路保護(hù)裝置。作為不同的研制開發(fā)者，11型和902型微機(jī)線路保護(hù)裝置在功能設(shè)計(jì)上有所不同，本文以線路上發(fā)生區(qū)內(nèi)單相永久性接地故障為例，對(duì)這2種型號(hào)的微機(jī)線路保護(hù)裝置的功能及動(dòng)作行為作了詳細(xì)分析。

　　1、一種微機(jī)線路保護(hù)功能設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　1.1PT斷線的檢測(cè)及對(duì)策

　　11型微機(jī)保護(hù)對(duì)PT斷線的判斷采用2種互相補(bǔ)充的方法。

　�。�1）每隔5／3ms對(duì)采樣點(diǎn)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(gè)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(jī)保護(hù)采用3種方法進(jìn)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(duì)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(duì)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(dòng)作。

　　滿足上述條件之一，延時(shí)1.25s報(bào)PT斷線。

　　PT斷線時(shí)，11型和902型的距離保護(hù)均被閉鎖。11型保護(hù)將用于零序方向判別的3U0由自產(chǎn)改為PT開口三角形，此時(shí)11型保護(hù)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(hù)功能。902型保護(hù)的零序方向保護(hù)功能全部退出，此時(shí)902型保護(hù)有非斷線相的工頻變化量距離保護(hù)ΔZ，復(fù)合阻抗高頻保護(hù)F＋＋，不帶方向的零序三段和新增的零序和相電流過流保護(hù)。

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

　　1.2轉(zhuǎn)換性故障的對(duì)策

　　11型保護(hù)在進(jìn)行故障處理時(shí)，先選相，根據(jù)所選出的故障相進(jìn)行計(jì)算。為了防止選相后線路的故障發(fā)生了轉(zhuǎn)換，從而造成因選相錯(cuò)誤影響保護(hù)對(duì)故障的測(cè)量，11型保護(hù)在選相結(jié)果為單相故障時(shí)，采用健全兩相之間相電流差突變量作為監(jiān)視轉(zhuǎn)換故障發(fā)生的起動(dòng)元件，用阻抗把關(guān)的方法切除轉(zhuǎn)換性故障。線路突然發(fā)生單相故障時(shí)，保護(hù)起動(dòng)元件動(dòng)作，經(jīng)選相判別為單相故障后，立即投入一個(gè)監(jiān)視健全兩相之間相電流差突變量元件，該元件動(dòng)作后則投入包括兩健全相在內(nèi)的三種阻抗測(cè)量元件，在保護(hù)收回單跳令前，任一種阻抗測(cè)量值在保護(hù)范圍內(nèi)（高頻插件為阻抗停信定值，距離插件為Ⅱ段定值），即確認(rèn)為故障已轉(zhuǎn)換，保護(hù)改跳三相。11型保護(hù)只是在故障發(fā)生到保護(hù)出口跳閘這段時(shí)間內(nèi)，考慮了轉(zhuǎn)換性故障的發(fā)生。在線路非全相運(yùn)行時(shí)只有零序不靈敏Ⅰ、Ⅱ段作為轉(zhuǎn)換性故障發(fā)生的保護(hù)。

　　故障發(fā)生時(shí)，902型保護(hù)的主保護(hù)CPU1先選相，然后對(duì)故障相進(jìn)行測(cè)量。后備保護(hù)CPU2先對(duì)各相和相間進(jìn)行測(cè)量，判為區(qū)內(nèi)故障時(shí)才選相跳閘。因此在任何復(fù)雜的故障形式下，902型保護(hù)均不會(huì)因選相的錯(cuò)誤而導(dǎo)致保護(hù)的測(cè)量錯(cuò)誤。為了保護(hù)在線路非全相運(yùn)行時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)換性故障，902型保護(hù)也采用健全兩相之間相電流差突變量作為監(jiān)視轉(zhuǎn)換性故障發(fā)生的起動(dòng)元件，用健全相的工頻變化量距離保護(hù)，復(fù)合阻抗高頻保護(hù)和距離保護(hù)來切除轉(zhuǎn)換性故障。單相故障切除后，線路處于非全相運(yùn)行狀態(tài)，由902型保護(hù)動(dòng)作造成的非全相狀態(tài)時(shí)，裝置內(nèi)的三跳固定繼電器TGABC不動(dòng)作，而跳開相的單跳固定繼電器動(dòng)作，對(duì)應(yīng)相的電流元件返回。非902型保護(hù)動(dòng)作造成的非全相狀態(tài)時(shí)，操作箱中跳位繼電器TWJ開入量應(yīng)變位。902型保護(hù)判斷線路處于非全相運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，延時(shí)80ms投入健全兩相之間相電流差突變量起動(dòng)元件，起動(dòng)元件動(dòng)作后加用相應(yīng)的保護(hù)用以切除轉(zhuǎn)換性故障。

　　1.3重合閘及后加速的實(shí)現(xiàn)

　　兩種型號(hào)保護(hù)的重合閘均有保護(hù)跳閘固定起動(dòng)和不對(duì)應(yīng)起動(dòng)兩種方式。

　　11型保護(hù)在線路發(fā)生故障起動(dòng)元件動(dòng)作，或者是有不對(duì)應(yīng)起動(dòng)開入量變位（防止在輕載時(shí)，斷路器偷跳）后，加用重合閘功能。在加用期間，起動(dòng)重合閘的開入量變位累計(jì)20次（20個(gè)采樣間隔）后才確認(rèn)起動(dòng)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(jì)時(shí)。在11型保護(hù)裝置中設(shè)置了一個(gè)斷路器三跳位置開入量，對(duì)于保護(hù)單跳固定或不對(duì)應(yīng)起動(dòng)重合閘來說，均需要經(jīng)三跳位置把關(guān)，目的是為了防止在單重方式下，本裝置在單相故障時(shí)正確單跳。但本線路其他保護(hù)裝置誤跳三相，而且該外部保護(hù)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(hù)只在線路發(fā)生故障起動(dòng)元件動(dòng)作后，加用重合閘功能。在加用期間，起動(dòng)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(jīng)切除，在故障切除以后才開始重合閘的計(jì)時(shí)。單重方式下，若裝置測(cè)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(jīng)切除。在三重方式下，裝置測(cè)量到三相都沒有電流，則表明三相故障已經(jīng)切除。在線路輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，線路的負(fù)荷電流有可能小于無電流判別定值。在單重方式下，此時(shí)就不能通過電流值來判斷開關(guān)的狀態(tài)。902型保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)檢查到線路處于輕負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)置PL標(biāo)志。在加用重合閘時(shí)，若有PL標(biāo)志，合閘時(shí)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(guān)。

　　11型保護(hù)在發(fā)出跳令并將開關(guān)跳開或通過不對(duì)應(yīng)開入量變位判斷其他保護(hù)跳開開關(guān)時(shí)，程序轉(zhuǎn)至跳閘后，在此不停地通過采樣值計(jì)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(dòng)作。若斷開相電流計(jì)算值大于IWJ，則表明重合閘已動(dòng)作，加用重合閘后加速功能。

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

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

　　1.4出口邏輯的選擇

　　11型和902型保護(hù)的跳閘不僅與選相結(jié)果有關(guān)，還與重合閘的選擇方式和指定及用戶整定選擇有關(guān)。重合閘方式選擇為單重或綜重時(shí)，11型和902型保護(hù)在單相故障時(shí)跳單相。此時(shí)，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(zhǎng)期非全相運(yùn)行狀態(tài)，11型保護(hù)可通過整定選擇，由綜重插件發(fā)三跳令。902型保護(hù)則延時(shí)2s后跳三相。

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

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

　　2、單相永久故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作行為分析

　　線路區(qū)內(nèi)Ⅰ段范圍內(nèi)發(fā)生A相永久性故障時(shí)，保護(hù)的正確動(dòng)作過程應(yīng)為瞬時(shí)跳開故障相，重合故障相，瞬時(shí)加速跳開三相3個(gè)動(dòng)作過程。

　　2.1保護(hù)瞬時(shí)跳開故障相的動(dòng)作過程

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

　　11型高頻保護(hù)選相結(jié)果為單相故障，采用高頻閉鎖零序方向保護(hù)，并加用健全兩相之間相電流差突變量起動(dòng)元件。本側(cè)高頻保護(hù)在連續(xù)收到5～7ms高頻信號(hào)后，其對(duì)應(yīng)標(biāo)志字SXB被置為‘1’。由于是區(qū)內(nèi)故障，線路兩側(cè)高頻保護(hù)測(cè)量結(jié)果均為正方向停信，高頻保護(hù)收不到高頻閉鎖信號(hào)，滿足跳閘條件，進(jìn)入選跳部分。902型高頻保護(hù)在連續(xù)收到10ms高頻信號(hào)后，投入方向測(cè)量元件，正方向測(cè)量元件O＋＋和Z＋＋動(dòng)作后停信，在連續(xù)5ms收不到高頻閉鎖信號(hào)后，進(jìn)入跳閘部分。

　　11型和902型距離保護(hù)中接地距離Ⅰ段動(dòng)作，另外902型保護(hù)中的工頻變化量距離保護(hù)也應(yīng)動(dòng)作，保護(hù)均進(jìn)入跳閘部分。

　　11型零序保護(hù)在起動(dòng)元件動(dòng)作后，加用Δ3U0元件，故障時(shí)產(chǎn)生的Δ3U0＞2V，故障在零序保護(hù)Ⅰ段范圍內(nèi)，進(jìn)入選跳部分。902型零序保護(hù)只有Ⅱ、Ⅲ段，因延時(shí)未到不能出口跳閘。

　　兩套保護(hù)裝置在起動(dòng)元件動(dòng)作后，均加用重合閘功能，因保護(hù)此時(shí)未出口跳閘，保護(hù)跳閘固定及不對(duì)應(yīng)起動(dòng)重合閘開入量均未變位，重合閘處于等待起動(dòng)狀態(tài)。

　　11型和902型保護(hù)的選跳部分原理相同，由選相結(jié)果和屏上所選擇的重合方式來決定保護(hù)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(shí)，則只跳單相，否則跳三相。保護(hù)插件發(fā)出跳A相令后，計(jì)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(guān)已跳開，保護(hù)插件收回跳閘令。此時(shí)故障相A相的開關(guān)已被跳開，線路處于非全相運(yùn)行狀態(tài)。

　　2.2重合閘過程

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

　　A相開關(guān)跳開后，保護(hù)跳閘固定及不對(duì)應(yīng)起動(dòng)重合閘開入量均變位，重合閘被起動(dòng)。11型綜重插件的阻抗選相元件返回，其單重計(jì)時(shí)開始。902型距離保護(hù)插件感受到A相無電流，而其他兩相有電流，開始單重計(jì)時(shí)。重合閘延時(shí)到后，發(fā)出合閘令。合上A相開關(guān)。

　　2.3后加速過程

　　11型高頻、距離、零序保護(hù)插件，在A相開關(guān)合上后測(cè)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(jīng)動(dòng)作，轉(zhuǎn)入后加速功能。由于故障是永久性的，高頻插件測(cè)量到的故障相阻抗在停信范圍內(nèi)，瞬時(shí)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(shí)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(shí)。

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

　　3、結(jié)束語

　　本文以線路發(fā)生區(qū)內(nèi)單相永久性故障為例，對(duì)11型和902型微機(jī)線路保護(hù)裝置的功能及它們?cè)跇?gòu)成線路主保護(hù)雙重化時(shí)的動(dòng)作行為作了詳細(xì)分析，有助于試驗(yàn)和運(yùn)行人員對(duì)裝置的了解和掌握。