1. 繼電保護(hù)基本概念

1.1 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用

地理分散的發(fā)電廠通過輸電線路、變壓器和變電所等相互連接形成電力系統(tǒng)，它包括發(fā)電、輸電、配電、用電等4個(gè)環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)輸配電網(wǎng)絡(luò)分幾個(gè)電壓等級(jí)，在傳輸距離和傳輸容量一定的條件下，選用的電壓等級(jí)越高，則線路電流越小，相應(yīng)線路的功率損耗和電壓損耗也越小，但相應(yīng)的絕緣要求也越高，造價(jià)也越高。一般來說，傳輸功率越大、傳輸距離越遠(yuǎn)，所選用的電壓等級(jí)也越高。現(xiàn)階段我國(guó)電力系統(tǒng)主要電壓等級(jí)有750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、35KV等。

電力系統(tǒng)輸電是三相制的，分別稱為A相、B相和C相，相與相、相與地之間是絕緣的。正常運(yùn)行時(shí)電力系統(tǒng)A相、B相和C相的電流、電壓是50HZ正序交流量，即三相幅值相等，相位是A相超前B相120度，B相超前C相120度，C相超前A相120度。

電力系統(tǒng)出現(xiàn)最多的故障形式就是短路，所謂短路就是一相或多相載流導(dǎo)體接地或相接觸，是絕緣損壞造成的。短路對(duì)電力系統(tǒng)的影響主要有以下幾個(gè)方面：

u 短路電流可能達(dá)到該回路額定電流的幾倍到幾十倍甚至上百倍。當(dāng)巨大的短路電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)，將使導(dǎo)體嚴(yán)重發(fā)熱，造成導(dǎo)體溶化和絕緣損壞。同時(shí)巨大短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。

u 短路時(shí)往往同時(shí)有電弧產(chǎn)生，高溫電弧不僅可能燒毀故障元件本身，也可能燒毀周圍設(shè)備。

u 短路造成網(wǎng)絡(luò)電壓降低，巨大的短路電流流經(jīng)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)造成電壓損失增大，越靠近短路點(diǎn)電壓降低越多。當(dāng)供電地區(qū)電壓降至額定電壓的60％時(shí)，如不能快速切除故障就可能造成電壓崩潰，引起大面積停電。

u 短路還可能會(huì)引起并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性破壞，即使短路切除后，系統(tǒng)也可能振蕩。導(dǎo)致大量甩負(fù)荷。

u 不對(duì)稱短路還將產(chǎn)生負(fù)序電流、電壓，可能損傷發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)。

電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種類型的故障運(yùn)行狀態(tài)。最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路，它嚴(yán)重危及設(shè)備安全和系統(tǒng)可靠運(yùn)行。此外，電力系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)各種不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見的如過負(fù)荷。

電力系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，如果能夠做到迅速地、有選擇性地切除故障設(shè)備，就可以防止事故擴(kuò)大，迅速恢復(fù)非故障部分的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置就是為這一目的而設(shè)置的專門設(shè)備，它能實(shí)時(shí)地判斷出電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備所發(fā)生的故障或不正常狀態(tài)，并動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)。發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路都分別配有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，對(duì)發(fā)生在各自保護(hù)范圍內(nèi)的故障進(jìn)行快速切除。

1.2 對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求

動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。

1）選擇性

繼電保護(hù)動(dòng)作的選擇性是指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。

2）速動(dòng)性

快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時(shí)間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作切除故障。

3）靈敏性

繼電保護(hù)的靈敏性，是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。

4）可靠性

保護(hù)裝置的可靠性指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作。

可靠性主要指保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言。一般說來，保護(hù)裝置的組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡(jiǎn)單、回路中繼電器的觸點(diǎn)越少，保護(hù)裝置的工作就越可靠。同時(shí)，精細(xì)的制造工藝、正確的調(diào)整試驗(yàn)、良好的運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于提高保護(hù)的可靠性也具有重要的作用。

1.3 輸電線路繼電保護(hù)

圖1-2所示是較典型的220KV輸電線路，其中G1,G2是隔離開關(guān)，DL1、DL2、DL3和DL4是斷路器，PT是電壓互感器，CT是電流互感器。

斷路器：斷開或接通電路中的正常工作電流及故障電流。它是電力系統(tǒng)最重要的操作控制電氣設(shè)備，它具有完善的熄滅電弧裝置。

隔離開關(guān)：接通與斷開無電流或僅有很小電流的電路，在檢修電氣設(shè)備時(shí)用來隔離電源，形成可見間隙，以保證檢修設(shè)備及工作人員的安全。

電壓互感器：將很高的一次電壓準(zhǔn)確地變換至繼電保護(hù)裝置和二次儀表允許的電壓，使繼電保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確反應(yīng)電力系統(tǒng)高壓設(shè)備運(yùn)行情況

電流互感器：將高電壓電路大電流變?yōu)榈碗妷夯芈沸‰娏鞴├^電保護(hù)裝置和二次儀表使用，使繼電保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確反應(yīng)電力系統(tǒng)高壓設(shè)備運(yùn)行情況。

對(duì)于安裝在線路1上DL1處的線路保護(hù)裝置，該裝置接入來自PT的電壓和來自CT的電流。如果F1點(diǎn)發(fā)生電氣短路事故，DL1處線路保護(hù)裝置根據(jù)接入的電流和電壓的變化特征可以判斷出故障點(diǎn)就在本線路內(nèi)部（區(qū)內(nèi)故障），于是向DL1發(fā)出跳閘命令將故障點(diǎn)切除。如果F2點(diǎn)發(fā)生電氣短路事故，該保護(hù)裝置根據(jù)接入的電流和電壓的變化特征可以判斷出故障點(diǎn)不在在本線路內(nèi)部（區(qū)外故障），它不會(huì)向DL1發(fā)跳閘命令。

保護(hù)裝置用于判斷故障的算法稱作動(dòng)作繼電器或動(dòng)作元件，輸電線路保護(hù)所用到的動(dòng)作繼電器大致有：判斷相間短路故障的過流繼電器、判斷接地短路故障的零序過流繼電器以及距離繼電器、方向繼電器、差動(dòng)繼電器等等。

在輸電線路的保護(hù)中，有根據(jù)線路單側(cè)電氣量變化所構(gòu)成的單側(cè)電氣量保護(hù)，還有根據(jù)線路兩側(cè)電氣量變化所構(gòu)成的縱聯(lián)保護(hù)。

單側(cè)電氣量保護(hù)主要有距離保護(hù)、工頻變化量保護(hù)和零序過流保護(hù)等等，考慮到區(qū)外故障不能越級(jí)跳閘，單側(cè)電氣量的速動(dòng)段保護(hù)不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，只能保護(hù)其中的一部分（一般是80％），單側(cè)電氣量的延時(shí)段保護(hù)一般當(dāng)線路的后備保護(hù)使用，其中工頻變化量保護(hù)只能當(dāng)速動(dòng)保護(hù)用。

縱聯(lián)保護(hù)主要有縱聯(lián)方向保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)等等，它們能夠保護(hù)線路的全長(zhǎng)，一般當(dāng)線路的主保護(hù)使用。

2.微機(jī)保護(hù)的硬件和軟件系統(tǒng)

2.1 微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)

一套微機(jī)保護(hù)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)是構(gòu)成微機(jī)保護(hù)的基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)的核心。微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成，它由下述幾部分構(gòu)成：⑴ 微機(jī)主系統(tǒng)：它是以中央處理器（CPU）為核心，專門設(shè)計(jì)的一套微型計(jì)算機(jī)，完成數(shù)字信號(hào)的處理工作。⑵ 模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換。⑶ 開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng)：對(duì)輸入開關(guān)量進(jìn)行采樣、通過驅(qū)動(dòng)小型繼電器輸出跳閘命令和開出信號(hào)。⑷ 外部通信接口：與外部設(shè)備通訊。⑸ 人機(jī)對(duì)話接口：完成人機(jī)對(duì)話。⑹ 電源：把變電站的直流電壓轉(zhuǎn)換成微機(jī)保護(hù)裝置需要的穩(wěn)定的直流電壓。

2.2 微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng) 

2.2.1 軟件主程序結(jié)構(gòu)

主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波、開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和起動(dòng)判據(jù)的計(jì)算，根據(jù)是否滿足起動(dòng)條件而決定進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計(jì)算程序。

正常運(yùn)行程序中進(jìn)行采樣值自動(dòng)零漂調(diào)整及運(yùn)行狀態(tài)檢查，運(yùn)行狀態(tài)檢查內(nèi)容包括：交流電壓斷線檢查、開關(guān)位置狀態(tài)檢查、變化量制動(dòng)電壓形成、重合閘充電、準(zhǔn)備手合判別等。不正常時(shí)發(fā)告警信號(hào)，信號(hào)分兩種：一種是運(yùn)行異常告警，這時(shí)不閉鎖裝置僅提醒運(yùn)行人員進(jìn)行相應(yīng)處理；另一種是閉鎖告警信號(hào)，發(fā)告警的同時(shí)將裝置閉鎖，保護(hù)退出。

故障計(jì)算程序中進(jìn)行各種保護(hù)的算法計(jì)算，跳閘邏輯判斷以及事件報(bào)告、故障報(bào)告及波形的整理

2.2.2 保護(hù)繼電器算法

在微機(jī)保護(hù)中各個(gè)繼電器都是由其相應(yīng)的算法實(shí)現(xiàn)的。例如工頻變化量（有時(shí)稱做突變量）的電氣量（電流、電壓）的計(jì)算，基波或某次諧波分量電氣量幅值的計(jì)算，相序分量電氣量幅值的計(jì)算，兩電氣量相角差的計(jì)算，相位比較動(dòng)作方程的算法等等。

工頻變化量電氣量的計(jì)算：

目前主流的微機(jī)保護(hù)裝置中用了很多工頻變化量的繼電器。在實(shí)現(xiàn)這些繼電器時(shí)先要計(jì)算出工頻變化量的電流和電壓值。以電流值為例，計(jì)算方法為： 

上式中N為每工頻周波采樣的次數(shù)。該式表示工頻電流的變化量（瞬時(shí)值）是把當(dāng)前時(shí)刻的電流瞬時(shí)值減去一周前的電流瞬時(shí)值而得到的。如果輸入的工頻電流沒有變化，則工頻電流的變化量為零。如果在n和n-N之間系統(tǒng)發(fā)生短路了。由于短路后電流發(fā)生了變化，于是工頻電流的變化量不再是零。

2.2.3 對(duì)稱分量法簡(jiǎn)介

對(duì)稱分量法（method of symmetrical components）是分析對(duì)稱系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法，廣泛應(yīng)用于三相交流系統(tǒng)參數(shù)對(duì)稱、運(yùn)行工況不對(duì)稱的電氣量計(jì)算。

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可認(rèn)為是對(duì)稱的，即各元件三相阻抗相同，各自三相電壓、電流大小相等，具有正常相序。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞主要與不對(duì)稱故障或者斷路器的不對(duì)稱操作有關(guān)。

電力系統(tǒng)不平衡情況下引用了對(duì)稱分量法，即任何三相不平衡的電流、電壓或阻抗都可以分解成為三個(gè)平衡的相量成分即正相序（FA1、FB1、FC1）、負(fù)相序（FA2、FB2、FC2）和零相序（FA0、FB0、FC0）。

正序分量：

負(fù)序分量：     

零序分量：       

式中因子：

各序分量的計(jì)算公式：

3．線路保護(hù)裝置繼電器的工作原理

3.1 動(dòng)作繼電器

線路保護(hù)裝置的動(dòng)作繼電器主要有：阻抗繼電器、工頻變化量距離繼電器(ΔZ)、工頻變化量方向繼電器(ΔF+，ΔF-)、零序方向繼電器、電流差動(dòng)繼電器等。

3.1.1 阻抗繼電器

距離保護(hù)和電流保護(hù)一樣是反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)。在圖3-1所示的電網(wǎng)中，將輸電線路一側(cè)的電壓 、電流加到阻抗繼電器中，阻抗繼電器反應(yīng)的是它們的比值，稱之為阻抗繼電器的測(cè)量阻抗。

反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)一定要滿足兩個(gè)條件。首先，它必須能區(qū)分正常運(yùn)行和短路故障；其次，它應(yīng)該能反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。正常運(yùn)行時(shí)，加在阻抗繼電器上的電壓是額定電壓，電流是負(fù)荷電流，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗是負(fù)荷阻抗。短路時(shí)，加在阻抗繼電器上的電壓是母線處的殘壓，電流是短路電流，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗是短路阻抗，   。 由于， 因而。所以，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗可以區(qū)分正常運(yùn)行和短路故障。如果在K點(diǎn)發(fā)生金屬性短路，短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗為，流過保護(hù)的電流為，則保護(hù)安裝處的電壓為。阻抗繼電器的測(cè)量阻抗是。這說明阻抗繼電器的測(cè)量阻抗反應(yīng)了短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，也就是反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。所以可以用它來構(gòu)成反應(yīng)一側(cè)電氣量的保護(hù)。

由于阻抗繼電器的測(cè)量阻抗反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，也就是反應(yīng)了短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，所以把以阻抗繼電器為核心構(gòu)成的反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)稱做距離保護(hù)。

距離保護(hù)相對(duì)于電流保護(hù)來說，其突出的優(yōu)點(diǎn)是受運(yùn)行方式變化的影響小。距離保護(hù)第Ⅰ段只保護(hù)本線路的一部份，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)，一般在短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間沒有其它分支電流，所以它的測(cè)量阻抗完全不受運(yùn)行方式變化的影響。距離保護(hù)第Ⅱ、Ⅲ段其保護(hù)范圍伸到相鄰線路上，在相鄰線路上發(fā)生短路時(shí)，由于在短路點(diǎn)和保護(hù)安裝處之間可能存在分支電流，所以它們?cè)谝欢ǔ潭壬蠈⑹苓\(yùn)行方式變化的影響。

由于阻抗繼電器的測(cè)量阻抗可以反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，所以可以做成階梯型時(shí)限特性，如圖3-2所示。短路點(diǎn)越近，保護(hù)動(dòng)作得越快；短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，保護(hù)動(dòng)作得越慢。

第Ⅰ段按躲過本線路末端短路（本質(zhì)上是躲過相鄰元件出口短路）繼電器的測(cè)量阻抗(也就是本線路阻抗)整定，它只能保護(hù)本線路的一部份，其動(dòng)作時(shí)間是保護(hù)的固有動(dòng)作時(shí)間（軟件算法時(shí)間），不帶專門的延時(shí)。

第Ⅱ段應(yīng)該可靠保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，它的保護(hù)范圍將伸到相鄰線路上，其定值一般按與相鄰元件的瞬動(dòng)段例如相鄰線路的第Ⅰ段定值相配合整定。

第Ⅲ段除作為本線路Ⅰ、Ⅱ段的后備外，也作為相鄰元件保護(hù)的后備。所以它除了在本線路末端短路時(shí)要有足夠的靈敏度外，在相鄰元件末端短路也應(yīng)有足夠的靈敏度，其定值一般按與相鄰線路Ⅱ、Ⅲ段定值相配合并躲最小負(fù)荷阻抗整定。

3.1.2 工頻變化量距離繼電器

對(duì)繼電保護(hù)從原理上劃分有反應(yīng)穩(wěn)態(tài)量的保護(hù)和反應(yīng)暫態(tài)量的保護(hù)兩大類。最早研究并使用的都是反應(yīng)穩(wěn)態(tài)量的保護(hù)，例如通常的電流保護(hù)、電壓保護(hù)、零序電流保護(hù)、用上面分析的阻抗繼電器構(gòu)成的距離保護(hù)、以及原先應(yīng)用的縱聯(lián)保護(hù)等都是反應(yīng)穩(wěn)態(tài)量的保護(hù)。反應(yīng)暫態(tài)量的保護(hù)有反應(yīng)工頻變化量的保護(hù)，反應(yīng)行波初始特征的行波保護(hù)，反應(yīng)電氣量中的暫態(tài)分量保護(hù)等。

  反應(yīng)工頻變化量的保護(hù)是由我國(guó)工程院院士沈國(guó)榮先生首先提出并付諸實(shí)現(xiàn)的。上個(gè)世紀(jì)八十年代初，沈國(guó)榮先生首先提出工頻變化量的阻抗繼電器和工頻變化量的方向繼電器的理論，先后研制生產(chǎn)了CKJ和CKF型的高壓輸電線路保護(hù)裝置、LFP900型微機(jī)高壓輸電線路保護(hù)裝置、RCS900型的微機(jī)保護(hù)裝置等，并進(jìn)一步把工頻變化量繼電器的原理應(yīng)用到母線保護(hù)和主設(shè)備保護(hù)中。使工頻變化量繼電器的理論更加成熟，應(yīng)用更加廣泛。

如圖所示，以電流為例，工頻變化量為短路后的量減去短路前的負(fù)荷分量，即：

3.1.3 零序方向繼電器

對(duì)零序方向繼電器的最基本要求是利用比較零序電壓和零序電流的相位來區(qū)分正、反方向的接地短路。

u 正、反方向接地短路時(shí)，零序電壓和零序電流的夾角

設(shè)零序方向繼電器裝在MN線路的M側(cè)。在圖3-15所示的零序序網(wǎng)圖中，加在繼電器的上的零序電壓、電流按傳統(tǒng)方式規(guī)定它的正方向。零序電壓的正方向是母線電壓為正、中性點(diǎn)電壓為負(fù)，圖中電壓箭頭表示電位升方向。零序電流以母線流向被保護(hù)線路方向?yàn)槠湔较颉?/span>

3.1.4 電流差動(dòng)繼電器

電流差動(dòng)繼電器由三部分組成：變化量相差動(dòng)繼電器、穩(wěn)態(tài)相差動(dòng)繼電器和零序差動(dòng)繼電器。

如上圖所示，規(guī)定TA的正極性端指向母線側(cè)，電流的參考方向以母線流向線路為正方向。動(dòng)作電流(差動(dòng)電流)為：

制動(dòng)電流為：

差流元件動(dòng)作方程為：

如圖3－17所示：區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)實(shí)際短路電流都是由母線流向線路，和參考方向一致，都是正值，差動(dòng)電流就很大，滿足差動(dòng)方程，差流元件動(dòng)作。

如圖3－18所示：區(qū)外故障時(shí)，一側(cè)電流由母線流向線路，為正值，另一側(cè)電流由線路流向母線，為負(fù)值，兩電流大小相同，方向相反，所以差動(dòng)電流為零，差流元件不動(dòng)作。

3.2 協(xié)同動(dòng)作繼電器工作的輔助繼電器

     起動(dòng)元件的主體以反應(yīng)相間工頻變化量的過流繼電器實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又配以反應(yīng)全電流的零序過流繼電器互相補(bǔ)充。反應(yīng)工頻變化量的起動(dòng)元件采用浮動(dòng)門坎，正常運(yùn)行及系統(tǒng)振蕩時(shí)變化量的不平衡輸出均自動(dòng)構(gòu)成自適應(yīng)式的門坎，浮動(dòng)門坎始終略高于不平衡輸出，在正常運(yùn)行時(shí)由于不平衡分量很小，裝置有很高的靈敏度。當(dāng)系統(tǒng)振蕩時(shí)，自動(dòng)降低靈敏度，不需要設(shè)置專門的振蕩閉鎖回路。因此，裝置有很高的安全性，起動(dòng)元件有很高的靈敏度而又不會(huì)頻繁起動(dòng)，測(cè)量元件則不會(huì)誤測(cè)量。

1）電流變化量起動(dòng)   

   相間電流的半波積分的最大值；

    可整定的固定門坎；

             浮動(dòng)門坎，隨著變化量的變化而自動(dòng)調(diào)整，取1.25倍可保證門坎始終略高于不平衡輸出。

該元件動(dòng)作并展寬7秒，去開放出口繼電器正電源。

2）零序過流元件起動(dòng)

當(dāng)外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值時(shí)，零序起動(dòng)元件動(dòng)作并展寬７秒，去開放出口繼電器正電源。

3）位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)

這一部分的起動(dòng)由用戶選擇投入，若條件滿足則總起動(dòng)元件動(dòng)作并展寬15秒，去開放出口繼電器正電源。

4）縱聯(lián)差動(dòng)起動(dòng)

發(fā)生區(qū)內(nèi)三相故障，弱電源側(cè)電流起動(dòng)元件可能不動(dòng)作，此時(shí)若收到對(duì)側(cè)的差動(dòng)保護(hù)允許信號(hào)，則判別差動(dòng)繼電器動(dòng)作相關(guān)相電壓與相間電壓，若小于65％額定值，則輔助電壓起動(dòng)元件動(dòng)作，去開放出口繼電器正電源７秒。

5）遠(yuǎn)跳起動(dòng)

當(dāng)本側(cè)收到對(duì)側(cè)的遠(yuǎn)跳信號(hào)且定值中“遠(yuǎn)跳受本側(cè)控制”置“0”時(shí)，去開放出口繼電器正電源500ms。

6）過流跳閘起動(dòng)

對(duì)于線路保護(hù)保護(hù)裝置，“距離壓板”投入并且“投過流跳閘”控制字置“1”，若其它起動(dòng)元件不動(dòng)作，但最大相電流大于“過流跳閘定值”，經(jīng)“過流跳閘延時(shí)”，過流跳閘起動(dòng)元件動(dòng)作，去開放出口繼電器正電源７秒。

最大相電流大于“過流跳閘定值”，經(jīng)100ms延時(shí)，裝置有開關(guān)變位報(bào)告”過流起動(dòng)”；開關(guān)變位報(bào)告“過流起動(dòng)”的主要作用是作為過流跳閘元件動(dòng)作時(shí)間的參考。

裝置由“過流動(dòng)作”起動(dòng)時(shí)，動(dòng)作報(bào)告中“過流動(dòng)作”的動(dòng)作時(shí)間為1ms，無法直觀看到“過流跳閘時(shí)間”延時(shí)。此時(shí)可參考“過流起動(dòng)”變位報(bào)告的絕對(duì)時(shí)間。因最大相電流＞“過流跳閘定值”延時(shí)100ms報(bào)“過流起動(dòng)”變位，最大相電流＞“過流跳閘定值”經(jīng)“過流跳閘時(shí)間”延時(shí)動(dòng)作，所以有：過流跳閘延時(shí)＝過流起動(dòng)動(dòng)作絕對(duì)時(shí)間－過流起動(dòng)變位的絕對(duì)時(shí)間+100ms。

3.2.2 電壓斷線閉鎖元件

電壓斷線閉鎖距離保護(hù)，是為了防止電壓回路故障或某些原因造成失壓后，引起距離元件誤動(dòng)作。由電流構(gòu)成的起動(dòng)元件不受其影響，它可以在失壓過程中起可靠閉鎖作用。

有了電流起動(dòng)元件，斷線閉鎖仍然是需要的，只是責(zé)任大大減輕了，不需要瞬時(shí)閉鎖，可以略帶延時(shí)。如果斷線失壓后不閉鎖保護(hù)，當(dāng)外部短路故障，起動(dòng)元件起動(dòng)，就會(huì)造成誤動(dòng)作。

1）交流電壓斷線

首先是起動(dòng)元件不動(dòng)作，符合下列條件之一就起動(dòng)斷線閉鎖，將距離保護(hù)、縱聯(lián)零序方向保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)閉鎖。

(1) 三相電壓向量和大于8伏，即UA+UB+UC＞8伏,保護(hù)不起動(dòng)，延時(shí)1.25秒發(fā)TV斷線異常信號(hào)。

(2) 三相電壓向量和小于8伏，正序電壓小于33V時(shí)，若采用母線TV則延時(shí)1.25秒發(fā)TV斷線異常信號(hào)；若采用線路TV，則當(dāng)任一相有流元件動(dòng)作或TWJ不動(dòng)作時(shí), 延時(shí)1.25秒發(fā)TV斷線異常信號(hào)。裝置通過整定控制字來確定是采用母線TV還是線路TV。

三相電壓正常后, 經(jīng)10秒延時(shí)TV斷線信號(hào)復(fù)歸。

u 本方案的特點(diǎn)：

（1） 考慮了三相斷線，不需要在熔絲或小開關(guān)上并電容，因?yàn)殡娙莸娜萘亢茈y選擇。

（2） 用起動(dòng)元件反閉鎖，而不用開口三角形的3UO反閉鎖，因正常時(shí)3Uo=0，很難監(jiān)視，萬一3UO回路斷線，如電壓切換回路切換觸點(diǎn)接觸不良，系統(tǒng)真正發(fā)生接地故障時(shí)，將不能反閉鎖，斷線閉鎖將閉鎖保護(hù)而不能跳閘，后果嚴(yán)重。

（3） 因保護(hù)起動(dòng)元件由電流分量構(gòu)成，斷線不會(huì)引起整個(gè)保護(hù)立即誤動(dòng)作，不需要立即閉鎖保護(hù)，因此帶1.25秒報(bào)PT斷線。 

2）線路電壓斷線

當(dāng)重合閘投入且處于三重或綜重方式，如果裝置整定為重合閘檢同期或檢無壓，則要用到線路電壓，開關(guān)在合閘位置時(shí)檢查輸入的線路電壓小于40伏經(jīng)10秒延時(shí)報(bào)線路TV異常。如重合閘不投、不檢定同期或無壓時(shí)，線路電壓可以不接入本裝置，裝置也不進(jìn)行線路電壓斷線判別。

當(dāng)裝置判定線路電壓斷線后，重合閘邏輯中不進(jìn)行檢同期和檢無壓的邏輯判別，不滿足同期和無壓條件。

3.2.3 交流電流斷線判斷元件

程序中始終在計(jì)算該元件，當(dāng)自產(chǎn)零序電流小于0.75倍的外接零序電流，或外接零序電流小于0.75倍的自產(chǎn)零序電流時(shí)，延時(shí)200ms發(fā)TA斷線異常信號(hào)；當(dāng)有自產(chǎn)零序電流而無零序電壓時(shí)，則延時(shí)10秒發(fā)TA斷線異常信號(hào)。

當(dāng)保護(hù)判出交流電流斷線時(shí)，裝置總起動(dòng)元件將不再進(jìn)行零序過流元件起動(dòng)判別，RCS-901A將退出零序過流Ⅲ段，零序過流Ⅱ段改為不經(jīng)方向元件控制；RCS-901B將退出零序過流保護(hù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段，零序過流Ⅲ段改為不經(jīng)方向元件控制；RCS-901D將退出零序反時(shí)限過流段，零序過流Ⅱ段改為不經(jīng)方向元件控制。

3.3 線路自動(dòng)重合閘

3.3.1 自動(dòng)重合閘的作用及應(yīng)用

據(jù)統(tǒng)計(jì)，輸電線路上有90%以上的故障是瞬時(shí)性的故障（如雷擊、鳥害等引起的故障）。短路以后如果線路兩側(cè)的斷路器沒有跳閘，雖然引起故障的原因已消失（如雷擊已過去、電擊以后的鳥也已掉下），但由于有電源往短路點(diǎn)提供短路電流，所以故障不會(huì)自動(dòng)消失。等繼電保護(hù)動(dòng)作將輸電線路兩側(cè)的斷路器跳開后，由于沒有電源提供短路電流，電弧將熄滅，原先由電弧使空氣電離引起的空氣中大量的正、負(fù)離子開始中和（該過程稱之為去游離過程），等到足夠的去游離時(shí)間后，空氣可以恢復(fù)絕緣水平。這時(shí)如果有一個(gè)自動(dòng)裝置能將斷路器重新合閘就可以立即恢復(fù)正常運(yùn)行，顯然這對(duì)保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是十分有利的。將因故跳開的斷路器按需要重新合閘的自動(dòng)裝置就稱作自動(dòng)重合閘裝置。自動(dòng)重合閘裝置將斷路器重新合閘以后，如果繼電保護(hù)沒有再動(dòng)作跳閘，系統(tǒng)馬上恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，這樣重合閘就成功了。如果是永久性的故障，例如桿塔倒地、帶地線合閘，或者是去游離時(shí)間不夠等原因，斷路器合閘以后故障依然存在，繼電保護(hù)再次將斷路器跳開，這樣重合閘就沒有成功。據(jù)統(tǒng)計(jì)，重合閘的成功率在80%以上。

自動(dòng)重合閘的作用：

(1) 對(duì)瞬時(shí)性的故障可迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，提高了供電可靠性，減少了停電損失。(2) 對(duì)由于繼電保護(hù)誤動(dòng)、工作人員誤碰斷路器的操作機(jī)構(gòu)、斷路器操作機(jī)構(gòu)失靈等原因?qū)е碌臄嗦菲鞯恼`跳閘可用自動(dòng)重合閘補(bǔ)救。(3) 提高了系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。重合閘成功以后系統(tǒng)恢復(fù)成原先的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加大了功角特性中的減速面積，有利于恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以說在保證穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，采用了重合閘后允許提高輸電線路的輸送容量。

     當(dāng)然應(yīng)該看到，如果重合到永久性故障的線路上，系統(tǒng)將再一次受到故障的沖擊，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很不利的。但是由于輸電線路上瞬時(shí)性故障比永久性故障的機(jī)率大得多，所以在中、高壓輸電線路上除某些特殊情況外普遍都使用自動(dòng)重合閘裝置。

3.3.3 自動(dòng)重合閘的起動(dòng)方式

自動(dòng)重合閘有位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)和保護(hù)起動(dòng)兩種起動(dòng)方式：

u 位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式

如果跳閘位置繼電器動(dòng)作了（TWJ=1），說明斷路器現(xiàn)處于斷開狀態(tài)。但同時(shí)控制開關(guān)在合閘后狀態(tài)，說明原先斷路器是處于合閘狀態(tài)的。這兩個(gè)位置不對(duì)應(yīng)，起動(dòng)重合閘的方式稱做位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式。用不對(duì)應(yīng)方式起動(dòng)重合閘后既可在線路上發(fā)生短路，保護(hù)將斷路器跳開后起動(dòng)重合閘，也可以在斷路器‘偷跳’以后起動(dòng)重合閘。所謂斷路器‘偷跳’是指系統(tǒng)中沒有發(fā)生過短路，也不是手動(dòng)跳閘而由于某種原因例如工作人員不小心誤碰了斷路器的操作機(jī)構(gòu)、保護(hù)裝置的出口繼電器接點(diǎn)由于撞擊震動(dòng)而閉合、斷路器的操作機(jī)構(gòu)失靈等原因造成的斷路器的跳閘。發(fā)生這種‘偷跳’時(shí)保護(hù)沒有發(fā)出過跳閘命令，如果沒有不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式就無法用重合閘來進(jìn)行補(bǔ)救。

上述不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式具體實(shí)現(xiàn)起來可以有多種形式，例如‘控制開關(guān)在合閘后狀態(tài)’既可以用合閘后的KK接點(diǎn)來判斷，也可以用重合閘是否已充滿電的條件來衡量。前者很容易理解，后者判別的原理是，只有原先在正常運(yùn)行狀態(tài)且三相斷路器都在合閘位置時(shí)重合閘才能充滿電。

u 保護(hù)起動(dòng)方式

絕大多數(shù)的情況都是先由保護(hù)動(dòng)作發(fā)出過跳閘命令后才需要重合閘發(fā)合閘命令的，因此重合閘可由保護(hù)來起動(dòng)。當(dāng)本保護(hù)裝置發(fā)出單相跳閘命令且檢查到該相線路無電流（一般稱做單跳固定繼電器動(dòng)作），或本保護(hù)裝置發(fā)出三相跳閘命令且三相線路均無電流（一般稱做三跳固定繼電器動(dòng)作）時(shí)起動(dòng)重合閘。這是本保護(hù)起動(dòng)重合閘。

3.3.5 重合閘的充電與閉鎖

1）重合閘的充電

線路保護(hù)中只有滿足下列條件時(shí)重合閘才允許充電：

(1) 重合閘在投入狀態(tài)，即重合閘把手不在停用位置或定值中重合閘投入控制字置“1”；

(2) 三相斷路器的跳閘位置繼電器都未動(dòng)作，，三相斷路器都在合閘狀態(tài)；

(3) 沒有斷路器壓力低閉鎖重合閘的開關(guān)量輸入。如果斷路器正常狀態(tài)下油壓或氣壓高于允許值時(shí)，斷路器允許重合閘，所以允許充電；

(4) 沒有外部的閉鎖重合閘的輸入。例如沒有手動(dòng)跳閘、沒有母線保護(hù)動(dòng)作輸入、沒有其它保護(hù)裝置的閉鎖重合閘繼電器（BCJ）動(dòng)作的輸入等；

(5) 沒有線路TV斷線的信號(hào)。這是由本保護(hù)裝置自己判別的。因?yàn)楫?dāng)本裝置重合閘采用綜合重合閘或三相重合閘方式時(shí)，在三相跳閘以后使用檢線路無壓或檢同期重合閘時(shí)要用到線路TV。此時(shí)只有判斷線路TV沒有斷線時(shí)才允許進(jìn)行重合閘，也才允許重合閘充電。重合閘在滿足充電條件15秒后充電完成。

2）重合閘的閉鎖

在正常運(yùn)行和短路故障運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)不允許重合閘的情況時(shí)，應(yīng)立即放電，將計(jì)數(shù)器清零，閉鎖重合閘。在RCS-900微機(jī)線路保護(hù)中當(dāng)出現(xiàn)下述情況之一時(shí)應(yīng)閉鎖重合閘：

(1) 有外部閉鎖重合閘的輸入。例如在手動(dòng)跳閘時(shí)、在母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)、斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作時(shí)、遠(yuǎn)方跳閘時(shí)、在其它保護(hù)裝置的閉鎖重合閘繼電器（BCJ）動(dòng)作時(shí)作為閉重溝三（閉鎖重合閘，溝通三跳）的開入量閉鎖本重合閘。當(dāng)另一套R(shí)CS-900微機(jī)線路保護(hù)中出現(xiàn)下述⑵、⑶、⑸、⑹、⑻、⑼六種情況時(shí)，閉鎖重合閘繼電器BCJ動(dòng)作。

(2) 由軟壓板控制的某些閉鎖重合閘條件出現(xiàn)時(shí)。例如相間距離第Ⅱ段、接地距離第Ⅱ段、零序電流第Ⅱ段三跳、選相無效、非全相運(yùn)行期間的故障、多相故障、三相故障這些情況都有軟壓板由用戶選擇是否閉鎖重合閘。如果這些軟壓板置‘1’時(shí)，出現(xiàn)上述情況在三跳的同時(shí)都閉鎖重合閘。

(3) 出現(xiàn)一些不經(jīng)過軟壓板控制的嚴(yán)重故障時(shí)，三相跳閘的同時(shí)閉鎖重合閘。例如零序電流保護(hù)第Ⅲ段和距離保護(hù)第Ⅲ段動(dòng)作后，由于故障時(shí)間很長(zhǎng)故障地點(diǎn)也有可能在相鄰變壓器內(nèi)，所以不用重合閘。手動(dòng)合閘或重合閘于故障線路上時(shí)閉鎖重合閘，因?yàn)樵谑謩?dòng)合閘或重合閘瞬間同時(shí)又發(fā)生瞬時(shí)性的故障的機(jī)率是十分小的，此時(shí)的故障往往是原先就存在的永久性故障，所以應(yīng)該閉鎖重合閘。單相跳閘失敗持續(xù)200ms有電流引起的三跳、單相運(yùn)行持續(xù)200ms引起的三跳也都閉鎖重合閘，因?yàn)榇藭r(shí)可能斷路器本身有故障。

(4) 除用縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)的裝置且使用單重和三重不檢的重合閘方式外，其它情況在檢查出TV斷線時(shí)閉鎖重合閘。因?yàn)門V斷線后發(fā)生的三相跳閘若需要重合無法實(shí)現(xiàn)檢查條件。

(5) 當(dāng)重合閘發(fā)合閘命令時(shí)放電。此舉可以保證只重合一次。

(6) 使用單重方式而保護(hù)三跳時(shí)。

(7) 本裝置重合閘退出時(shí)。屏上的重合閘方式切換開關(guān)置于停用位置或定值單重重合閘投入控制字置‘0’時(shí)表明本重合閘退出，立即放電，但本保護(hù)仍然是單相接地故障選單相跳閘，兩相以上故障選三相跳閘。這是為了保證在使用其它裝置的重合閘功能時(shí)，同時(shí)又是單重方式下，線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，能夠單跳單重。

(8) 閉重溝三壓板合上時(shí)。當(dāng)需停用本線路的重合閘時(shí)該壓板合上。此時(shí)本裝置重合閘也放電，閉鎖重合閘。同時(shí)任何故障保護(hù)都三跳。

(9) 當(dāng)閉重三跳軟壓板置‘1’時(shí)，閉鎖重合閘。此功能與閉重溝三硬壓板是或的關(guān)系且功能相同。

(10) 在起動(dòng)元件未起動(dòng)的正常運(yùn)行程序中發(fā)現(xiàn)三相跳閘位置繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)，時(shí)。這種情況說明手動(dòng)跳閘后本線路尚未投入運(yùn)行。

(11) 在起動(dòng)元件起動(dòng)后的故障計(jì)算程序中發(fā)現(xiàn)跳閘位置繼電器處于動(dòng)作狀態(tài)，且無流，隨后又出現(xiàn)有電流時(shí)。這說明雙重化的另外一套保護(hù)已發(fā)出合閘命令且斷路器已合閘了，此時(shí)閉鎖本套重合閘可防止二次重合。

(12) 斷路器操作壓力降低到允許值以下時(shí)。在本裝置重合閘起動(dòng)前，收到“壓力不足”開入量時(shí)，經(jīng)延時(shí)（一般為200ms～400ms）“放電”閉鎖重合閘。若本裝置重合閘已經(jīng)起動(dòng)，其后再收到“壓力不足”開入量時(shí)，則不“放電”，仍然可以發(fā)合閘命令。