（白银供电公司甘肃白银730900）
摘要：本文通过一起不接地系统中低频保护动作的实际案例，重点分析基于傅里叶变换的微机低频保护动作的一些特性，从而指出在微机软件测频是有局限性的。
关键词：低频保护；傅里叶变换
1引言
低频保护是防止电力系统发生频率崩溃这种系统性事故的保护。当电力系统发生严重的有功功率缺额时，将会造成系统频率的严重下降，甚至可能造成电压崩溃，导致大面积停电，造成系统瓦解。低频保护的任务是当频率下降时迅速切除相应数量的用户负荷，使系统频率维持在某一个点上达到新的有功功率的平衡，以确保电力系统的继续运行，防止事故的扩大。变电站中低频保护的实现方式有二种：一是由线路保护装置中低频保护功能实现；二是采用集中的低频减载装置。
2保护动作情况概述
2016年5月11日21时06分，我区所辖110kV某变电站35kV馈线3513长池线低频保护（南瑞科技NSR600RF系列产品）动作，开关跳闸。
2.1现场检查情况
2.1.1现场检查3513长池线保护装置“I轮低频减载”保护动作，动作值为45.52Hz。检查母线上3513长池线、3515长共线均投入低频保护，两条馈线分别位于35kVI\II段母线，故障时3500母联断路器合位，检查两条馈线低频保护定值相同，其定值见表一。
表一3513、3514定值清单
2.1.2录波分析。录波器采集波形显示，当35kV低频保护动作时110kV电压波形正常，频率为正常频率；在3513长池线低频保护动作前340ms左右，35kV系统A相电压下降，录波器分析软件分析此段35kV系统电压A相计算频率在45Hz-54Hz之间变化，B、C相电压频率同样有小幅度的变化。当时的故障录波波形如图一所示。
图一现场故障跳闸前后录波图
2.2初步分析
根据现场检查的情况，对比录波器录取波形分析结果（跳闸前电压频率低于定值）初步判断二次回路及保护装置相关定值设置正确。
按照装置说明书，滑差闭锁电压为线电压，现场不接地系统其三相线电压均为100V左右，故低电压闭锁无法闭锁低频保护。
检查3513长池线、3515长共线保护装置故障接地过程中多次打出“低频启动”及“滑差闭锁”信号，使用继电保护调试仪验证3513保护装置滑差闭锁功能正确。
2.3问题的提出
第一，保护动作时现场110kV电压频率正常，但3台装置（3515长共线、3513长池线保护装置和故障录波器）同时采集计算35kV系统电压的频率降低。第二，为何3513长池线“I轮低频减载”保护出口时“低频启动”没有被“滑差闭锁”，这让现场工作人员产生疑问。
查阅资料后发现，不接地系统中发生低频保护误动作的情况不仅仅此一例，分散式保护装置、集中式低频保护都曾经在系统电压异常时发生过误动，可以参考文后参考文献2、3。
我们使用录波分析软件对某110kV瞬时单相接地的波形进行频率分析时，发现其频率同样存在瞬时采集异常，如图三所示。
图三瞬时单相接地时电压频率测量不准确（A相瞬时48.974Hz，B相50.986Hz，C相52.262Hz）
在经过资料的查阅以及现场的录波分析后，我们得出以下结论，微机保护装置在对电压突变过程中的频率采集计算不准确，进一步的分析间接印证了这一观点。
3基于傅里叶变换的微机处理方法分析
国内大部分微机保护交流频率的采集原理基本相似，都是基于傅里叶变换的离散信号处理。文中NSR600系列线路保护首先是将将强交流电压信号不失真地转变为内部弱电信号，经过抗混叠处理后进入A/D芯片进行模数变换，最终使用改进的FFT算法得到计算频率。
FFT算法实行的前提是将所采集信号作为周期信号进行分析的。连续周期信号是非时限信号，作DFT处理时需要加窗截断，当截断长度正好是信号周期时，不会产生频谱泄漏，但当截断长度不是信号周期时，会产生频谱泄漏现象。这就是说在一个分析周期内，如果恰好由于电压波形畸变导致其部分周期出现较大变化，将会导致分析结果的频谱分散在实际连续信号谱线的附近。这就是本文中35kV电压频率会出现在45Hz-54Hz之间变化上下浮动的原因。从录波图中观察，35kV波峰数目是同110kV是一致的，只不过波形上下不对称，其实际频率相当50Hz。
同时再次检查3513长池线、3515长共线“滑差闭锁”动作结果不一致的原因，
我们选取南瑞科技、国电南自等几个厂家保护装置瞬时加入工频电压进行试验，保护采集到了45-55Hz范围内的频率，且采集的的频率具有随机型。在宏观上同一母线各个装置采集同一电压，但每个装置直接采样不同步以及保护装置启动进入事故判断的时间不一致将导致在微观上每一次各个装置采集到的频率值并不完全一样，同样的各个装置感受到的频率变化率不一致，最终导致了微机低频保护出口的随机性。
4防范措施
1.枢纽变电站采用集中式低频减载装置，使用110kV电压作为判据。保护配合正确的情况下110kV系统接地故障一般几十毫秒就可以切除故障，低频保护出口时限一般大于该时间。
2.在不接地分散式低频保护原理中加入电压波形异常判据相关判据，当系统接地或者谐振时闭锁低频保护。
5结语
微机保护采集的模拟量和实际模拟量一定意义上并不完全相同，在经过离散化以及数字化一系列处理之后，微观上和实际量值已经有区别了，这是继电保护工作人员应该有的一个认识。基于傅里叶变换的频域分析虽然会导致低频保护有可能误动，但这是目前为止最为有效的频率采集方法。微机继电保护研发人员应该对此问题应当进一步研究，以提高继电保护的可靠动作性。