摘要：通过对几种中外微机型输电线路继电保护进行的比较，分析了它们的特点，并就一些关键技术进行了探讨。
关键词：微机保护线路保护重合闸收发讯机
无标题文档
0前言
微机型继电保护由于具有功能强、维护调试方便等一系列优点，自问世以来就受到普遍重视与欢迎，近年来更是在国内外得到广泛应用。由于输电线路保护在继电保护中具有重要地位，且随着超高压、长距离输电线路的发展，对输电线路保护的功能提出了更新更高的要求，加之输电线路保护本身具有的复杂功能和逻辑，使微机保护在输电线路保护这一领域获得了广泛应用。本文结合自身体会，对国内外常用的几种微机型线路保护装置的一些特点进行了分析与比较，主要侧重于原理与功能方面的探讨。这里介绍的保护装置是国产WXB-11型线路微机保护和美国SchweizerEngineeringLaboratary推出的SEL-321型线路保护装置、SEL-279型自动重合闸装置和ABB公司的TCF-10B型移频式高频收发讯机。
1装置简介
WXB-11型微机线路保护采用插件式结构，设置了硬件完全相同的高频、距离、零序、综重4个插件，每个插件独立完成一种保护功能。其人机对话功能通过打印机和人机对话插件完成。同高频收发讯机配合可以实现110kV及以上电压等级的输电线路继电保护的全部功能。此外，该保护能储存故障前20ms和故障后40ms的各相电压、电流采样值并打印出来，相当于故障录波，并具有故障测距功能。
SEL-321型微机保护采用一体化机箱，面板上设有液晶显示屏和控制按钮，正常运行时可以从液晶显示屏上读出各相电压、电流有效值，并且可以显示日期等信息。该装置具有15个可编程触点输出，面板上还设有一个RS-232标准串行口，可以与个人电脑联接，这样可以方便地进行整定和事件报告。保护动作前后的电压、电流及各部分的动作过程都记录在事件报告中，供运行人员查阅。在保护功能方面，具有四段三相/相间阻抗圆；两段振荡闭锁用矩形阻抗特性；两段负荷阻抗特性；四段接地阻抗圆；四段矩形接地阻抗特性；四段反时限相电流过流元件并模拟复归功能；反时限负序/零序电流元件(以上电流元件可由功率方向或阻抗元件控制)；四段瞬动或定时限负序电流/零序电流元件。除了以上保护功能外，该保护也具有故障测距功能。该保护本身不具备重合闸功能，该功能由其他装置来实现。该保护可以与高频收发讯机配合，构成输电线路的全线速动保护。
2阻抗元件
在WXB-11型微机线路保护中，高频部分和距离部分各自设有独立的相间阻抗元件，距离部分还设有接地阻抗元件(阻抗元件均采用多边形特性)，如图1所示。
[attach]47397[/attach]
图1WXB-11型微机保护阻抗元件动作特性
阻抗元件动作特性确定为多边形，一是因为通过阻抗计算求得的X和R分量和此动作特性相比较以判断是否在区内最方便；二是此种特性容易满足长线路和短线路的不同要求。对短线路可以加大RDZ/XDZ值，以增强允许过渡电阻的能力；对长线路则可以减小RDZ/XDZ值，以避越负荷阻抗。图中第二象限和第四象限的边界线均倾斜15°，是因为tg15°≈1/4，实现最方便。为了提高长线路避越负荷阻抗的能力，多边形的一边与实轴的夹角选定为60°，α角的选择原则应以躲区外故障时的超越为准。
SEL-321的阻抗动作特性则比较复杂。图2是三相/相间阻抗特性，图3是接地阻抗特性。
[attach]47398[/attach]
图2SEL-321型微机保护的三相/相间阻抗特性
[attach]47399[/attach]
图3SEL-321型微机保护接地阻抗特性
从以上图中可以看出，SEL-321的三相/相间阻抗特性是典型的方向阻抗圆特性，振荡闭锁用的阻抗特性则采用矩形特性。所有阻抗特性都可以设置为正/反方向，其接地阻抗特性则分为方向圆特性和矩形两种，正向三段，反向一段，可在整定时选择所需的阻抗特性。
3启动元件和振荡闭锁
WXB-11型微机线路保护的高频、距离、零序、综重4个插件中都设有各自的由差突变量原理构成的启动元件，用于启动各自的判别程序。4个启动元件还可以驱动中间继电器QDJ，除综重以外的三个QDJ接成三取二回路，即只有当三个QDJ中有两个动作时，跳闸回路才允许开放。此外，高频插件中的QDJ还可以驱动QXJ，启动收发讯机发讯。
SEL-321型微机保护中的各段相间/三相阻抗元件和接地阻抗元件都设有各自的过电流启动元件，可独立整定，用于启动各段阻抗元件。
这两种微机保护中都设有振荡闭锁元件。WXB-11型微机保护除了常规的阻抗三段之外，按感受阻抗先有突变而后持续0.1s不变的原理来检出振荡中的短路故障，从而设置了带0.2s延时的相间一段和接地一段，该原理动作条件如下：
a.感受阻抗先有一个突变；
b.阻抗突变后又在0.2s内电阻分量变化很小；
c.阻抗0.2s均在一段范围内。
当满足上述三个条件后，保护动作不再选相，一律跳三相。
SEL-321型的振荡闭锁原理与传统的同心圆振荡闭锁原理相同，只是动作特性由同心圆改为两个矩形，如图2。当感受阻抗在这两个矩形之间的停留时间长于设定值时，保护的有关各段将被闭锁，被闭锁的时间也可以整定。
4控制与逻辑
WXB-11的各项控制功能是由控制字来实现的。4个独立的保护元件中均有各自的控制字，每个控制字由16位二进制数来表示，若置“1”则投入该功能，置“0”则闭锁该功能。这些控制字作为定值的一部分，确定了保护的功能。
SEL-321的控制与逻辑功能是通过一种名叫SEL-logic的逻辑表达式来表示的。该保护的每段保护区、振荡闭锁元件和各项内部固定逻辑(如手合故障线路等)都有固定的逻辑变量与之相对应，还可以人为设置一些逻辑变量，这些逻辑变量与逻辑运算符配合构成了逻辑表达式，从而大大丰富了保护功能提高了保护灵活性，可以适应不同的保护要求，这可以说是SEL-321独具特色的一项功能。这里举两例说明：
例1.MTCS=M2P+Z2G
式中MTCS表示在高频或其他通讯手段控制下的跳闸功能，M2P表示相间距离段，Z2G表示接地距离二段，“+”表示“或”逻辑，所以该式的意思是在相间距离二段或接地距离二段动作，并满足通讯逻辑时，保护将出口跳闸。
例2.MTU=M1P+Z1G+M2PT+Z2GT+M3PT+Z3GT+51NT
式中MTU表示无条件跳闸，其他变量的含义是：
M1P——相间距离一段带延时；
Z1G——接地距离一段带延时；
M2PT、M3PT——相间距离二、三段带延时；
51NT——零序反时限过流带延时。
显然上式的意思是以上任一种保护功能动作时，保护将无条件出口跳闸。
5零序保护与过电流保护
WXB-11的零序保护主要性能包括：
a.设置了4段全相运行时投入的零序保护、两段非全相运行时投入的不灵敏段零序保护。各段零序保护的方向元件均可由控制字整定投入或退出；重合加速全相运行零序保护二、三、四段亦可由控制字分别投入或退出；后加速时间固定为0.1s，另外零序一段在重合闸后带0.1s延时投入；
b.本装置保护由IA或3I0突变量启动，为防止电流互感器断线导致零序保护误动，特设置了3U0突变量闭锁，此功能可由控制字整定投入或退出。
由以上可见，WXB-11的零序保护的核心是定时限过流特性，而SEL-321的零序保护除设有定时限过流元件之外，还设有反时限过流元件，同时SEL-321还设有定时限/反时限相电流/负序电流元件。大量使用反时限过电流元件是欧美继电保护的一个重要特点，不仅早期的感应型元件，后期发展起来的集成电路(SolidState)继电保护以及微机保护中都广泛采用了这种特性。美国和国际电工委员会(IEC)各自规定了4种反时限过流元件特性曲线及公式。
选择哪一条反时限特性曲线完全取决于负荷特性和与其他相邻继电保护相配合。反时限特性特别适用于保护直配线、变压器、电动机以及低压配电线路，尤其是在线路有分支线，且分支线用高压熔断器保护时具有更优秀的保护特性。在我国，反时限过流保护应用的范围很小，还没有充分认识到它的优越性，应用反时限原理的继电器也仅有感应型和用电容充放电来模拟等几种，作者认为在这方面应向国外同类继电保护学习。
6事件报告
WXB-11在系统故障时能通过打印机打印多种信息，如故障时刻、故障类型、短路点距保护安装处距离、各种保护动作情况和动作时间顺序及每次故障前20ms和故障后40ms各相电压/电流采样值。
SEL-321在以下四种情况之一时，产生事件报告。
a.保护出口跳闸；
b.键入Trigger(启动报告)命令；
c.由SEL-logic控制的启动报告的事件发生；
d.外部启动。
产生的事件报告有4种形式，可根据需要任选一种：
下一页