南瑞继电保护技能培训教材

第一章微机保护的硬件和软件系统
第一节微机保护的硬件系统
一套微机保护由硬件系统和软件系统两大部分组成。

硬件系统是构成微机保护的基础，软件系统是微机保护的核心。

图1-1表示出了微机保护的硬件系统构成，它由下述几部分构成：⑴微机主系统。

它是由中央处理器（CPU）为核心，专门设计的一套微型计算机，完成数字信号的处理工作。

⑵数据采集系统。

完成对模拟信号进行测量并转换成数字量的工作。

⑶开关量的输入输出系统。

完成对输入开关量的采集和驱动小型继电器发跳闸命令和信号工作。

⑷外部通信接口。

⑸人机对话接口。

完成人机对话工作。

⑹电源。

把变电站的直流电压转换成微机保护需要的稳定的直流电压。

微机主系统人机对话接口
图1-1 微机保护的硬件构成框图
一中央处理器CPU
它是微机主系统的大脑，是微机保护的神经中枢。

软件程序需要在CPU的控制下才能遂条执行。

当前，在微机保护中应用的CPU主要有以下一些类型：
1. 单片微处理器
例如Intel公司的80X86系列，Motorola公司的MC683XX系列。

其中32位的CPU 例如MC68332具有极高的性能，在RCS900系列的主设备保护装置中得到了应用。

16
位的如Intel公司的80296，在RCS900型的线路、主设备保护中用到了该芯片。

2. 数字信号处理器（DSP）
它将很多器件，包括一定容量的存储器都集成在一个芯片中，所以外围电路很少。

因而这种数字信号处理器的突出特点是运算速度快、可靠性高、功耗低。

它执行一条指令只需数十纳秒（ns），而且在指令中能直接提供数字信号处理的相关算法。

因此特别适宜用于构成工作量较大、性能要求高的微机保护。

在RCS900型的线路、主设备保护中，保护的计算工作都是由DSP来完成的，使用的芯片是AD公司的DSP-2181。

二存储器
用以保存程序、定值、采样值和运算中的中间数据。

存储器的存储容量和访问时间将影响保护的性能。

在微机保护中根据任务的不同采用的存储器有下述三种类型的存储器。

⒈随机存储器（RAM）。

在RAM中的数据可以快速地读、写，但在失去直流电源时数据会丢失。

所以不能存放程序和定值。

只用以暂存需要快速进行交换的临时数据，例如运算中的中间数据、经过A/D转换后的采样数据等。

现在有一种称做非易失性随机存储器（NVRAM）它既可以高速地读/写，失电后也不会丢失数据，在RCS900保护中用以存放故障录波数据。

⒉只读存储器（ROM）。

目前使用的是一种紫外线可擦除、电可编程的只读存储器——EPROM。

EPROM中的数据可以高速读取，在失电后也不会丢失，所以适用于存放程序等一些固定不变的数据。

要改写EPROM中的程序时先要将该芯片放在专用的紫外线擦除器中，经紫外线照射一段时间，擦除原有的数据后，再用专用的写入器（编程器）写入新的程序。

所以存放在EPROM中的程序在保护正常使用中不会被改写，安全性高。

⒊电可擦除且可编程的只读存储器（EEPROM）。

EEPROM中的数据可以高速读取，且在失电后也不会丢失，同时不需要专用设备在使用中可以在线改写。

因此在保护中EEPROM适宜于存放定值。

既无需担心在失电后定值丢失之虞，必要时又可方便地改写定值。

由于它可以在线改写数据，所以它的安全性不如EPROM。

此外EEPROM写入数据的速度较慢，所以也不宜代替RAM存放需要快速交换的临时数据。

还有一种与EEPROM有类似功能的器件称作快闪（快擦写）存储器（Flash Memory），它的存储容量更大，读/写更方便。

在RCS900型的保护中使用Flash存放程序，在软件中采取措施确保在运行中程序不会被擦写。

三数据采集系统
数据采集系统的作用是将从电压、电流互感器输入的电压、电流的连续的模拟信号转换成离散的数字量供给微机主系统进行保护的计算工作。

在介绍数据采集系统前，先对若干名词作一些解释。

⑴采样。

在给定的时刻对连续的模拟信号进行测量称做采样。

每隔相同的时刻对模拟信号测量一次称做理想采样。

微机保护采用的都是理想采样。

⑵采样频率s f。

每秒采样的次数称做采样频率。

采样频率越高对模拟信号的测
量越正确。

但采样频率越高对计算机的运算速度的要求也越高，计算机必须在相邻两个采样时刻之间完成它的运算工作。

否则将造成数据的堆积而导致运算的紊乱。

在目前的技术条件下微机保护中使用的采样频率有600Hz、1000Hz、1200Hz三种。

在南瑞继保电器公司原先生产的LFP900保护中使用的采样频率是600Hz和1000Hz。

目前生产的RCS900保护中使用的采样频率是1200Hz。

⑶采样周期s T。

相邻的两个采样点之间的时间称做采样同期。

显然采样同期与
采样频率互为倒数。

s s f T 1=。

当采样频率为600Hz 、1000Hz 、1200Hz 时相应的采样周期分别为ms 666.1、ms 1、ms 833.0。

⑷ 每周波采样次数N 。

采样频率相对于工频频率（50Hz ）的倍数表示了每周波的采样次数N 。

采样频率为600Hz 、1000Hz 、1200Hz 时相应的N 值为12、20、24。

⑸ 采样定理。

采样频率必须大于输入信号中的最高次频率的两倍，max s f f 2>，这就是著名的采样定理。

不满足采样定理将产生频率混叠现象。

由逐次逼近式原理的模数转换器（A/D ）构成的数据采集系统。

这是目前应用最为广泛的一种数据采集系统，南瑞继保电气公司的RCS900保护中都用这种数据采集系统。

图1-2画出了该数据采集系统的原理框图。

各种保护根据
需要有若干个模拟信号需要采样，例如南瑞继保电气公司的线路保护采样八个量：
a u 、
b u 、
c u 、a i 、b i 、c i 、03i 以及线路电压x u 。

而03u 电压不从TV 的开口三角处采样，而用三个相电压相加的自产03u 方法获得。

各个模拟量有各个独立的采样通道，通过多路转换开关若干个模拟量用一个A/D 转换成数字量。

下面对图1-2所示的原理框图中的各个环节加以说明。

（1）交流变换器。

它的作用有两个：① 将从TV 、TA 来的高电压、大电流变换成保护装置内部电子电路所需要和允许的小的电压信号。

② 电气隔离和屏蔽作用。

从TV 、TA 来的电气量经过很长电缆接到保护装置，也引入了大量的共模干扰。

交流变换器一方面提供一个电气隔离，另一方面在一、二次线圈中加了一个接地的屏蔽层，使共模干扰经一次线圈和屏蔽层之间的分布电容而接地，可以有效地抑制共模干扰。

（2） LPF 模拟低通滤波器。

它的作用是滤除高次谐波。

这一方面是为了在采样时满足采样定理，另一方面是为了减少算法的误差，因为有些算法是基于工频正弦量得到的，谐波分量将加大算法的误差。

为满足采样定理应将输入信号中的大于2s f 频率的高次谐波滤除。

（3）S/H 采样保持器。

a
u b u 0
i 3至微机主系统
图1-2 采用A/D 变换器的数据采集系统原理框图
采样保持器的作用为：① 能快速地对模拟量的输入电压进行采样，并将该电压保持住。

② 由于各个模拟量采样通道中的采样保持器是同时接受到采样脉冲的，所以各个模拟量是同时采样的。

在同一个采样周期内模数转换后的各个数字量反应的是采样脉冲到来的同一瞬间各个模拟量的瞬时值，使各个模拟量的数值和相位关系保持不变。

各个模拟量的同时采样保证了反应两个及两个以上电气量的继电器，例如方向继电器、阻抗继电器、相序分量继电器计算的正确性。

（4）MPX 模拟量的多路转换开关。

MPX 是一种多路输入、单路输出的电子切换开关。

通过编码控制，电子开关分时逐路接通。

将由S/H 送来的多路模拟量分时接到A/D 的输入端，完成用一个A/D 对若干个模拟量进行模数转换工作。

（5）A/D ——逐次逼近式原理的模数转换器。

它的作用是把模拟量转换为数字量。

将由多路转换开关送来的由各路S/H 采样保持器采样的模拟信号的瞬时值转换成相应的数字值。

由于模拟信号的瞬时值是离散的，所以相应的数字值也是离散的。

这些离散的数字量由微机主系统中的CPU 读取并存放在循环存储器中供保护计算时使用。

四 开关量的输入输出系统
微机保护有很多的开关量（接点）的输入，例如有些保护的投退接点、重合闸方式接点、跳闸位置继电器接点、收信机的收信接点、断路器的合闸压力闭锁接点以及对时接点等等。

微机保护也有很多的开关量（接点）的输出，例如跳合闸接点、中央信号接点、收发信机的发信接点以及遥信接点等等。

其中有些开关量是经过很长的电缆才引到保护装置的，因而也给保护引入了很多干扰。

为了不使这些干扰影响微机系统的工作，在微机系统与外界所有接点之间都要经过光电耦合器件进行光电隔离。

由于微机系统与外部接点之间经过了电信号→光信号→电信号的光电转换，两者之间没有直接的电与磁的联系，保护了微机系统免受外界干扰影响。

1. 开关量输入系统
图1-3表示出了开关量的输入系统。

当外部接点闭合时，光耦的二极管内流过驱动电流，二极管发出的光使三极管导通，因此输出低电平。

当外部接点断开时，光电耦合器的二极管内不流过驱动电流，二极管不发光，三极管截止，因此输出高电平。

微机系统只要测量输出电平的高低就可以得知外部开关量的状态。

开入专用电源一般使用装置内电源输出的24V 直流电源。

对于某些距离远的接点必要时也可用变电站的220/110V 直流电源，装置提供强电的光电耦合电路。

2. 开关量输出系统图1-4表示出了开关量的输出系统。

当保护装置欲使输出开关量
()＋V 5()＋()－(24V 或电平输出图1-3 开关量输入系统
接点闭合时，只要在控制端输入一个低电平使光电耦合器的二极管内流过驱动电流，二极管发出的光使三极管导通，从而使继电器J 动作，其闭合的接点作为开关量输出。

第二节 微机保护的软件系统
一 保护继电器的算法
在微机保护中各个继电器都是由其相应的算法实现的。

例如工频变化量（有时称做突变量）的电气量（电流、电压）的计算，基波或某次谐波分量电气量幅值的计算，相序分量电气量幅值的计算，两电气量相角差的计算，相位比较动作方程的算法等等。

1. 工频变化量电气量的计算
在RCS900系列保护装置中用了很多工频变化量的继电器。

在实现这些继电器时先要计算出工频变化量的电流()i ∆和电压()u ∆值。

以电流值为例，计算方法为：
()()N n i n i i --=∆ （1-1）
上式中N 为每工频周波采样的次数。

该式表示工频电流的变化量（瞬时值）是把当前时刻的电流瞬时值减去一周前的电流瞬时值而得到的。

如果输入的工频电流没有变化，则工频电流的变化量为零。

如果在n 和N n -之间系统发生短路了。

由于短路后电流发生了变化，于是工频电流的变化量不再是零。

2．半周积分算法
RCS900保护中有些继电器是用半周积分算法实现的，例如两相电流差的突变量起动元件、工频变化量的阻抗继电器等。

假如输入信号是图1-5所示的工频正弦电流信号，()()αω+=t sin I t i m 1。

该电流
信号绝对值的半周积分值为：
()＋V 5()＋
()－
图1-4 开关量输出系统
控制端
()11012012221ωωωωαωωπI
I t cos I dt t sin I S m m T m ==-=⎰+= （1-2） 于是该电流信号的有效值I 为： 221
ωS I =
（1-3）
对输入信号绝对值进行半周积分其物理概念是求输入信号在半周内的面积绝对值之和。

由（1-2）式可见，该积分值与初相角α无关。

αα
+︒180t
)
(t i 图1-5 半周积分算法示意图
3. 全周傅氏算法
目前在微机保护中应用得最广泛的是全周傅里叶（傅氏）算法，它的理论基
础是傅里叶级数。

假设输入信号()t i 为一个周期性函数，它由基波分量、直流分量和各整次谐波分量构成。

()t i 可表示为：
()()∑++=∞
=110k k km t k cos I I t i αω （1-4）
式中：0I ——直流分量。

1ω——基频分量的角频率。

112f πω=。

km I 、k α、1ωk ——第k 次谐波分量的幅值、初相角和角频率。

k 为正整数。

按复相量的表示方法，在初相角为k α时的第k 次谐波分量k I 可表示为：
()Ik
Rk k k km j km k jI I sin j cos I e I I k +=+==ααα （1-5） 式中k I 的实部Rk I 和虚部Ik I 分别为：
k km Rk cos I I α= （1-6）
k km Ik sin I I α= （1-7） 将（1-4）式展开并考虑到（1-6）和（1-7）式的关系可得到：
()()()[]()()[]∑-+=∑-+=∞=∞=1
1101
110k Ik Rk k k km k km t k sin I t k cos I I sin t k sin I cos t k cos I I t i ωωαωαω （1-8） 根据三角函数在一个工频周期1T 内的正交性可求得第k 次谐波分量的实部和
虚部的计算公式：
()()dt t k cos t i T I T Rk ⎰=10112ω
（1-9）
()()⎰-=10112T Ik dt t k sin t i T I ω
（1-10）
（1-9）式中()()t k cos t i 1ω在[]10，T 其间的积分值是()()t k cos t i 1ω的函数波形在
[]10，T 期间的面积。

利用梯形法则该面积可用()t i 与基准余弦函数()t k cos 1ω在[]10，T 期间的采样值之乘积求和再乘以采样周期后的一块块矩形面积和来代替。

考虑到在一个工频周期π2内，基准余弦函数()t k cos 1ω的采样值为()N kn cos π2的关系后，（1-9）式为：
()s N n Rk T N kn cos n i T I ⋅∑⎪⎭⎫
⎝⎛=-=10122π （1-11） 将采样周期N T T s 1=的关系代入上式，可得第k 次谐波分量的实部为：
()()∑⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⋅∑⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=-=1011012222N n N n Rk N kn cos n i N N T N kn cos n i T I ππ （1-12） 同理可得第k 次谐波分量的虚部为：
()∑⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=1022N n Ik N kn sin n i N I π （1-13）
得知第k 次谐波分量的实部和虚部以后，根据（1-5）式可求得k 次谐波分量的有效值
和初相角为：
()⎪⎭⎪⎬⎫=+=Rk Ik
k Ik
Rk k I I arctg I I I α222
（1-14）
一般的继电保护原理是反应工频电气量的，所以关心的是基波分量。

这时只
要将（1-12）、（1-13）和（1-14）式中取1=k ，即可求得基波分量的实部、虚部、有效值和初相角为：
()∑⎪⎭
⎫ ⎝⎛=-=10122N n R N n cos n i N I π （1-15）
()∑⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=10122N n I N n sin n i N I π
（1-16）
()⎪⎭⎪⎬⎫=+=11121
2112R I I R I I arctg I I I α
（1-17）
考虑到（1-15）式中的标准基波余弦函数的采样值()N n cos π2在0=n 时其值
为1，同时考虑到对一个周期性函数()n i 有()()()2200/N i /i i +=的关系后，（1-15）式有时也可用下式求得：
()()()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∑+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-=1112120212N n R N i N n cos n i i N I π （1-18） 同理，用全周傅氏算法也可以求得任意整数次谐波分量的幅值和相位。

所以在继电保护中根据保护的原理也经常用这种算法求得二次、三次、五次谐波分量的幅值。

从上述原理推导中还可知，这种算法在求某个整数次谐波分量幅值时并不受其它各个整数次谐波分量的影响。

也就是说这种算法有很强的滤波功能，其幅频特性为在所求的频率上输出的幅值最大，在其它整数次的谐波频率（包括直流）上幅值为零。

4. 基于傅氏算法的滤序算法
A 、
B 、
C 座标与1、2、0座标有一个互换关系。

众所周知，已知A 、B 、C 相的相电压求正、负、零序电压的方法为：
()()()
⎪⎪⎪⎭⎪⎪
⎪⎬⎫++=++=++=C B A C B A C B A U U U U U a U a U U U a U a U U 31313102221 （1-19） 式中a 为算子，2321
0120j e a j +-==，2
32102402j e a j --==。

A U 、B U 、C
U 三相电压用复相量表达，即用各相电压的实部和虚部表达为：
⎪⎪⎭⎪⎪
⎬⎫+=+=+=SC CC C SB CB B SA CA A jU U U jU U U jU U U
（1-20）
将（1-20）式以及算子表达式代入（1-19）式中的1
U 式，即用各相电压的实部和虚部来表达正序电压为：
()()()()1
12123212321313
1S C SC CC SB CB SA CA C B A jU U jU U j jU U j jU U U a U a U U +=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-++=++=
（1-21）
式中1C U 、1S U 分别为正序电压1
U 的实部与虚部，它们为： ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+---=SC CC SB CB SA S SC CC SB CB CA C U U U U U U U U U U U U 212321233123212321311
1 （1-22）
用全周傅氏算法求出各相电压的实部虚部后代入（1-22）式求出正序电压的实部和虚部。

再根据（1-21）式求出正序电压的有效值和初相角为：
()⎪⎭⎪⎬⎫=+=11121
2112C S S C U U arctg U U U α
（1-23）
同理，负序电压的算式为：
()⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎪⎭⎪⎪⎪
⎪⎪⎪⎪
⎬⎫=+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+-=+=2212222222222221232123312321232131C S S C SC CC SB CB SA S SC CC SB CB CA C S C U U arctg U U U U U U U U U U U U U U U jU U U α
（1-24）
零序电压的算式为：
()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫=+=++=++=+=001202000000023131C S S C SC SB SA S CC CB CA C S C U U arctg U U U U U U U U U U U jU U U α
（1-25）
这种算法由于用全周傅氏算法计算实部和虚部，所以滤波性能好。

但数据窗为N ，数据窗较长。

这种算法在RCS900保护中得到了应用。

第二章 线路保护及重合闸
第一节 零序电流方向保护
一 零序电流方向保护及其作用
在中性点直接接地的高压电网中发生接地短路时，将出现零序电流和零序电压。

利用上述的特征电气量可构成保护接地短路故障的零序电流方向保护。

统计资料表明，在中性点直接接地的电网中，接地故障点占总故障次数的90％左右，作为接地保护的零序电流方向保护又是高压线路保护中正确动作率最高的一种。

在我国中性点直接接地系统不同电压等级电力网线路上，按国家《继电保护和安全自动装置技术规程》（以下简称“技术规程”）规定，都装设了零序电流方向保护装置。

带方向性和不带方向性的零序电流保护是简单而有效的接地保护方式，它主要由零序电流滤过器、电流继电器和零序方向继电器以及与收发信机、重合闸配合使用的逻辑电路所组成。

现今，大接地电流系统中输电线路接地保护方式主要有纵联保护、零序电流方向保护和接地距离保护等。

它们都与系统中的零序电流、零序电压及零序阻抗密切相关的。

实践表明零序电流方向保护在高压电网中发挥着重要作用，成为各种电压等级高压电网接地故障的基本保护。

即使在装有接地距离保护作为接地故障主要保护的线路上，为了保护经高电阻接地的故障和对相邻线路保护有更好的后备作用，也为了保证选择性，仍然需要装设完整的成套零序电流方向保护作基本保护。

二 零序电流方向保护的优缺点
带方向性和不带方向性的零序电流保护是简单而有效的接地保护方式，其主要优点是：
1. 经高阻接地故障时，零序电流保护仍可动作。

由于本保护反应于零序电流的绝对值，受故障过渡电阻的影响较小。

例如，当220千伏线路发生对树放电故障，故障点过渡电阻可能高达100欧姆，此时，其他保护大多数将无法动作，而零序电流保护，即使03I 定值高达几百安培尚能可靠动作。

2. 系统振荡时不会误动。

零序电流方向保护不怕系统振荡是由于振荡时系统仍是对称的，故没有零序电流，因此零序电流继电器及零序方向继电器都不会误动。

3. 在电网零序网络基本保持稳定的条件下，保护范围比较稳定。

由于线路零序阻抗比正序阻抗一般大3～3.5倍，故线路始端与末端短路时，零序电流变化显著，零序电流随线路保护接地故障点位置的变化曲线较陡，其瞬时段保护范围较大，对一般长线路和中长线路可以达到全线的70～80％，性能与距离保护相近。

而且在装用三相重合闸的线路上（这里是指的三跳出口方式），多数情况，其瞬时保护段尚有纵续动作的特性，即使在瞬时段保护范围以外的本线路故障，仍能靠对侧开关三相跳闸后，本侧零序电流突然增大而促使瞬时段起动切除故障。

这是一般距离保护所不及的，为零序电流保护所独有的优点。

4. 系统正常运行和发生相间短路时，不会出现零序电流和零序电压，因此零序保护的延时段动作电流可以整定得较小，这有利于提高其灵敏度。

并且，零序电流保护之间得配合只决定于零序网络得阻抗分布情况，不受负荷潮流和发电机开停机的影响，只需要零序网络阻抗保持基本稳定，便可以获得良好的保护效果。

5. 结构与工作原理简单。

零序电流保护以单一的电流量为动作量，只需要用一个继电器便可以对三相中任一相接地故障作出反应，因而运行维护简便，其正确动作率高于其他复杂保护。

同样又因为整套保护中间环节少，动作快捷，有利于减少发展性故障，特别是近处故障的快速切除是很有利的。

在Y/△接线的降压变压器三角形绕组侧以后的故障不会在星形绕组侧反映出零序电流，所以零序电流保护的动作时限可以不必与该种变压器以后的线路保护配合而可取得较短的动作时限。

零序电流保护的缺点是：
1. 对于短线路或运行方式变化很大的情况，保护往往不能满足系统运行所提出的要求。

2. 当采用自耦变压器联系两个不同电压等级的网络时（例如110kV和220kV电网），则任一网络的接地短路都将在另一网络中产生零序电流，这将使零序保护的整定配合复杂化，并将增大延时段的动作时限。

3. 当电流回路断线时，可能造成保护误动作。

运行时要注意防范。

如有必要，还可以利用零序电压突变量来闭锁的方法防止这种误动作。

4. 当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流，例如变压器三相参数不对称，单相重合闸过程中的两相运行，三相重合闸和手动合闸时的三相开关不同期以及空投变压器时的不平衡励磁涌流等等，都可能使零序电流保护误动作，必须采取措施。

5. 地理位置靠近的平行线路，由于平行线间零序互阻抗的影响（见第二章第三节九的分析），可能引起零序电流方向保护的保护区伸长、零序电流方向继电器误动等。

尽管零序电流保护有以上缺点，但总可以采取措施克服，所以在各级高压电网中，零序电流保护以其简单、经济、可靠，而获得了广泛的应用。

三反时限零序电流保护
随着电力系统网架的快速扩大，500kV自耦变压器、220kV超短线路及短线路群的投入，零序序网随运行方式变化而越发复杂，造成零序电流保护的整定配合困难，应用受到了限制。

微机型线路保护在全网线路上的采用，为此提供了可靠、灵活的解决途径。

在微机线路保护装置中具备阶段式接地距离保护、阶段式零序电流保护或者还具有反时限零序电流保护。

接地距离保护的缺点是受接地电阻的影响太大，过大的接地电阻将造成拒动。

“技术规程”明确提出“对220kV线路，当接地电阻不大于100欧姆时，保护应能可靠地切除故障。

a、宜装设阶段式接地距离保护并辅之用于切除经电阻接地故障的一段定
时限和/或反时限零序电流保护。

b 、可装设阶段式接地距离保护、阶段式零序电流保护或反时限零序电流保护，根据具体情况使用。

”为此，一段定时限零序电流或是阶段式零序电流保护的最末段，其动作电流整定值不大于300A 。

电网只保留零序电流长延时最末段，对于复杂电网而言在配合上非常困难，在运行中因最末段无法满足时限配合关系，也存在着无选择性跳闸的隐患。

因此，采用反时限零序电流保护功能，全网使用统一的启动值和反时限特性，接地故障时按电网自然的零序电流分布以满足选择性。

反时限零序电流继电器的时限——电流特性按国际电工委员会标准（IEC255-4）
一般反时限特性，其表达式为：
P P t I I t 1)/(14.002.0-=
式中，t ——继电器的动作时限
P t ——时间系数
P I ——起始动作电流
I ——继电器通入的电流
四 零序方向继电器
对零序方向继电器的最基本要求是利用比较零序电压和零序电流的相位来区分
正、反方向的接地短路。

(a) 正方向短路(b) 反方向短路
I 0S 0Z I 0
U 0
I )
Z Z I U +=(c) 正方向短路相量图
(d) 反方向短路相量图
图2-1 正、反方向接地短路时的零序序网图和相量图
正、反方向接地短路时，零序电压和零序电流的夹角。

设零序方向继电器装在MN 线路的M 侧。

在图2-1所示的零序序网图中，加在继
电器的上的零序电压、电流按传统方式规定它的正方向。

零序电压的正方向是母线电压为正、中性点电压为负，图中电压箭头表示电位升方向。

零序电流以母线流向被保护线路方向为其正方向。

900系列线路保护中的零序方向继电器采用比较零序功率的方法实现。

()l I U P ϕϕ-⋅⋅=cos 33000 （2-1）
l ϕ：为线路零序阻抗的阻抗角，取080
ϕ：为03U 超前于03I 的夹角，00I U arg =ϕ。

1．正方向故障时
根据图2-1（a ）所示的正方向短路的零序序网图，按上述规定的电压、电流正
方向可得：
000S Z I U -= （2-2） 如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角都为0
80。

正方向短路时根据（2-2）式，零。