电力系统的故障是随机的、多样化的。传统保护在简单故障时，一般都能正确反应；但在复杂故障或特殊故障时，则不尽然，这取决于方案的严密性和保护装置性能等诸多因素。复杂故障、特殊故障虽然几率不大，但只要遇到一次，若保护拒动，使事故扩大，就有可能造成系统瓦解，致使大面积停电。LFP—900系列保护，由于基本继电器（工频变化量系列继电器，振荡闭锁及V1，I0极化的距离继电器等）的先进原理［1～3］及完善的性能，加上先进的硬件和编程技巧，尽可能考虑到复杂和特殊故障，目前有几千套LFP—900系列保护在电力系统中运行，经历过各种故障考验，其中确实遇到一些复杂故障和特殊故障，都能正确、快速动作。本文仅对运行中遇到的一些复杂故障、特殊故障作些介绍。实际故障报告中，除故障波形外，还有动作元件及其时间的文字叙述，本文仅给出故障录波图。图中Fx，Sx，Ta，Tb，Tc，ch分别为发信、收信、跳A、跳B、跳C、重合，T=-60 ms表示启动元件动作前60 ms。
1 在振荡闭锁期间发生故障的性能
传统的振荡闭锁，在闭锁期间发生故障，保护拒动或延时动作。在我国历史上有记载的5次这种故障，其后果或使一个省系统瓦解，或造成一个地区大面积停电，损失惨重。
LFP—900系列保护，其中主保护在原理上不需要振荡闭锁，距离保护的振荡闭锁由4部分组成：①传统的振荡闭锁；②不对称故障开放元件；③对称故障开放元件；④非全相期间开放元件。保证在闭锁期间发生故障不会拒动，振荡加区外故障也不误动。
例1 广西天生桥—平果Ⅱ回500 kV线路装设了LFP—901A保护（允许式），于1997年3月15日23时24分51秒，发生A相接地（简称A0）间歇性故障（见图1）。初期有一扰动，约1周期，启动元件动作，振荡闭锁开放160 ms，约隔180 ms，真正发生了A0故障，主保护立即动作。距离保护的传统振荡闭锁处于闭锁期间，但有不对称开放元件，原始记录距离保护于201 ms（距离保护本身动作时间为21 ms）动作跳闸。证明闭锁期间发生故障，能正常动作，不会扩大事故。另外，原始记录工频变化量阻抗保护、工频变化量方向高频保护、零序方向高频保护快速动作（动作时间小于10 ms）。
图1 天—平线A相接地故障录波图
Fig.1 Fault record of Tianshengqiao—Pingguo line
when ground fault occurs on phase A
例2 湖南凤滩—毛家塘220 kV线路装设了LFP—901A保护，于1995年6月22日17时42分37秒，发生A0故障（如图2所示），保护动作跳A相，795 ms重合，故障消失，1 210 ms又发生A0故障（事后巡线检查为瓷瓶串跌落于地），此时重合加速200 ms已经消失，距离保护传统振荡闭锁处于闭锁期间，由于有不对称开放元件动作，原始记录距离保护于1 238 ms动作于三相跳闸（距离保护本身动作时间28 ms）。再次证明闭锁期间发生故障，能正常动作，不会延时动作。另外，原始记录主保护也是快速动作（动作时间小于5 ms）。
图2 凤—毛线A相接地故障录波图
Fig.2 Fault record of Fengtan—Maojiatang line
when ground fault occurs on phase A
2 高电阻接地故障的保护性能
高电阻接地，一般是对树或对竹放电，初期故障电流很小，对系统危害不大，但故障是逐渐发展的，电流随之加大，对系统将产生危害，此时应立即动作跳闸。传统距离保护对高电阻接地故障无能为力，一般由零序电流Ⅲ段延时动作跳闸。LFP—901A保护的工频变化量方向继电器和零序方向电流纵联主保护对高电阻接地故障有较高的灵敏度，能快速动作跳闸，其暂态保护与稳态保护互为补充，而且还有零序电流Ⅲ段作为后备，可以比较完善地对高电阻接地故障作出迅速反应。LFP—901A对高电阻接地故障已经有几十次的记录，现选部分各类典型故障介绍如下。
例3 湖南凤滩—毛家塘220 kV线路，装设了LFP—901A保护，曾多次发生对树、对竹放电。1995年5月25日12时46分22秒，C相对树放电（如图3所示），初期电流很小，启动元件（3I0）动作后发信，工频变化量方向元件和零序方向元件灵敏度不够，不能动作：不停信，有收信信号，闭锁了保护，至4 755 ms，电流突然增加，工频变化量方向元件和零序方向元件动作停信，选相元件也能动作，原始记录纵联保护（工频变化量方向高频保护、零序方向高频保护）于4 796 ms迅速将故障相（C相）切除。
图3 凤—毛线C相对树放电录波图
Fig.3 Fault record of Fengtan—Maojiatang line
when phase C discharges electricity to tree
例4 浙江宁波跃尤变，面—尤220 kV线路于1997年8月18日12时54分28秒，发生B相对树放电，见图4。故障初期短路电流很小，刚能使启动元件动作，工频变化量方向元件和零序方向元件虽然皆动作停信，但选相元件因有最大相电动制动，灵敏度比启动元件稍低，未动作，不能跳闸。5个周期后，故障发展，电流突增，选相元件动作，原始记录纵联保护（工频变化量方向高频保护、零序方向高频保护）于110 ms将故障相（B相）切除。
图4 面—尤线B相对树放电录波图
Fig.4 Fault record of Mian—You line
when phase B discharges electricity to tree
例5 江西柘林站，柘—斗220 kV线路，1997年5月6日、7日、8日先后对树放电3次，保护动作情况大同小异，现选其中6日的一次说明如下，见图5。初期电流非常小，不足以启动任何元件，故障逐步发展，使零序启动元件动作（定值0.75 A），发信动作，此时工频变化量方向元件和零序方向元件因灵敏度不够皆未动作，不能停信，收信动作闭锁保护。大约在启动元件动作后160 ms，电流增大，足以使零序方向元件动作，停信，无收信信号。由于电流是渐变的，此时选相元件不动作，相当于选相失败，150 ms后应三相跳闸。原始记录纵联保护（零序方向高频保护）动作；后备保护于317 ms三相跳闸。
图5 柘—斗线对树放电录波图
Fig.5 Fault record of Zhe—Dou line when discharge
to tree occurs
例6 天生桥—平果Ⅱ回500 kV线路于1997年1月22日21时53分39秒及23日0时1分31秒先后两次因农民放火烧山，火光及烟雾造成B0永久故障，现选22日平果侧为例，见图6。电流增大较快，因此启动元件、工频变化量方向元件、零序方向元件、选相元件皆能快速动作，原始记录天生桥侧19 ms，平果侧24 ms，动作出口，快速切除B相故障。合于故障时，由加速保护切除故障（主保护方式为允许式）。
图6 天—平线平果侧B0永久故障录波图
Fig.6 Fault record of Tianshengqiao—Pingguo line
when permanent ground fault occurs on phase B
at Pingguo side
3 单侧电源线路故障时切除故障的性能
单侧电源线路发生单相故障，如果要求快速选相跳闸，传统保护很难实现，但LFP—902A则能顺利实现。
例7 广西沙坡变为无电源侧变电站，马—沙220 kV线路装设了LFP—901A和LFP—902A保护，1997年10月24日6时45分32秒，发生C相接地故障，沙坡侧保护动作情况见图7，无电源侧变压器中性点接地能提供零序电流（三相电流大小相等，方向相同）。此时启动元件（I0，ΔIφmax）动作，因原理合理，工频变化量元件、复合距离元件、零序方向元件、选相元件皆动作，原始记录纵联保护（工频变化量阻抗保护及零序方向高频保护）以8 ms快速动作出口，将故障相（C相）切除。实践证实了原设计具有的良好性能。
图7 马—沙线C相接地故障录波图
Fig.7 Fault record of Ma—Sha line
when ground fault occurs on phase C
例8 图8是沙坡变电站LFP—901A动作情况。启动元件动作发信，零序方向元件动作停信，但选相元件不能动作（ΔIφφ=0），选相失败，必须等150 ms后三相跳闸，但LFP—902A在8 ms已动作跳闸。后期程序，对于LFP—901A的无电源侧加了低电压选相，就能按相快速跳闸了，但本套装置属早期产品。在图7上还能说明另一个问题，两套保护同时投重合闸时，没有跳闸的保护，由不对应启动重合闸，不需要其他保护来启动。LFP—902A于670 ms发合闸命令，LFP—901A于685 ms发合闸命令，相差15 ms，前者由本身保护启动，动作快，后者由断路器跳位继电器不对应启动，动作稍慢，但不会造成二次重合闸。
图8 沙坡变电站录波图
Fig.8 Fault record of Shapo substation
4 单侧空充线路运行发生故障时纵联保护的性能
在传统保护中，合于故障时有加速保护，但空充线路运行时，对侧断路器尚未合上，纵联保护尚未投入，若在线路末端发生故障，只好由第Ⅱ段延时动作跳闸，因而无法实现快速切除故障。LFP—900的纵联保护对这种情况在方案中作了周密安排，也能以较快速度切除故障。
例9 天生桥—平果Ⅱ回500 kV线路，1997年3月16日0时3分，0.5 h前发生单相瞬时性故障，天生桥侧因TLS—1B元器件故障三跳未合闸，平果侧重合上空充线路运行，靠近天生桥侧发生B0永久故障（见图9），LFP—901A在方案中考虑了此种故障，原始记录允许式纵联保护（工频变化量方向高频保护）以较快速度（54 ms）切除了B相故障，重合于故障，由CF1，CF2加速保护三跳，切除故障。
图9 天—平线天生桥侧B0永久故障录波图
Fig.9 Fault record of Tianshengqiao—Pingguo line
when permanent ground fault occurs on phase B
at Tianshengqiao side
参考文献
1 沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化，1983，7（1）
2 戴学安.继电保护原理的重大突破——综论工频变化量继电器.电力系统自动化，1995，19（1）
3 沈国荣，邓绍龙，朱声石.区分振荡与短路的新原理.电力系统自动化，1990，14（1）
