CKJ－1，CKJ－2和CKJ－3型距离保护是一组集成电路3段不切换相间、接地距离保护，可用作110 kV至500 kV高压、超高压输电线路的主保护及后备保护。从其在广东省网内的运行情况来看，保护发生超越误动的情况较多，并且全部是在保护区外发生单相接地故障时，接地距离Ⅰ段误动。分析其原因，主要是装置不一定能躲过双侧电源过渡电阻的影响，下面就从其保护原理的设计上进行分析。

1　保护原理分析
　　该保护的接地距离继电器为带偏移特性的方向阻抗继电器。由工作电压和极化电压比相，分别为：
    工作电压U_OPΦ＝U_Φ－（I_F＋K3I₀＋K_M3I₀）Z_Zd；　　

    第1极化电压　U_PΦ1＝－U_1ΦMe^jθ；

    第2极化电压　U_PΦ2＝－I_2ΦZ_d；

    第3极化电压　U_PΦ3＝－I₀ Z_d．
　　其中：K3I₀为本线路的零序电流补偿分量；K_M3I₀是双回线邻线的零序电流补偿分量；Φ分别表示L1，L2，L3三相；Z_d为电抗变压器的模拟阻抗，内角85°；1，2，0在下标第一位时，分别为正、负、零序分量；θ为扩大过渡电阻能力而使特性圆向第一象限偏移的角度。
　　当以上4个向量同极性达90°时，继电器动作；这种比相分析相当于这4个向量之间相互比相，共6组比相，同时动作时继电器动作。实际上，这种继电器的选相性能主要依靠工作电压与第1极化电压比相得到，方向性主要由工作电压与第1极化电压和第2极化电压与第3极化电压比相来保证。测量过渡电阻而不引起超越是由零序电抗特性来保证的。

2　接地距离Ⅰ段保护继电器所受到的影响

   在现代高压电网中，双侧电源的情况较为常见。现分析这种情况下，保护区外发生经过渡电阻的单相接地故障时，接地距离Ⅰ段保护继电器所受到的影响。
　　在保护区外，系统发生单相接地故障时，故障相的I₀与I₂同相。因此，只需要分析工作电压与第1极化电压比相和零序电抗特性的情况，就可以判明继电器的动作情况。下面用解析法分析单相接地短路时，继电器的动作特性。图1为双侧电源线路上经过渡电阻短路接地的系统图及复合序网图。

工作电压　U_OPΦ＝U_PΦ1＋ΔU_1Y＋U_{2 Y}＋U_0Y．
式中　U_PΦ1———负载状态下Y点的电压；
         ΔU_1Y———短路附加状态Y点的正序电压。
     对于短路附加状态有：

ΔU_1Y＝－ΔI₁（Z_S＋Z_Y），

U_2Y＝－I₂（Z_S＋Z_Y），　　

U_0Y＝－I₀（Z_0S＋Z_{0 Y}）．

    保护安装处的电流与短路点电流的关系是：

    ΔI₁＝I₂＝C₁I_1F＝I_1FZ_1FF／（Z_S＋Z_L），　　

    I₀＝C₀ I_0F＝I_0F Z_0FF／（Z_0S＋Z_0L）．
式中　C₁，C₀———短路附加状态正序、零序电　　流分配因数；
      Z_1FF，Z_0FF———系统归算到短路点的正序、零序阻抗。
   短路点的电流

I_1F＝I_2F＝I_0F＝U_F0／（2 Z_1FF＋Z_0FF＋3 R_g）＝U_F0／（2 C₁（Z_S＋Z_L）＋C₀（Z_0S＋Z_0L）＋3 R_g）．
式中　U_F0———负载状态下F点电压。
　　对于CKJ接地距离Ⅰ段，工作电压与第1极化电压比相动作的条件为（不考虑偏移特性）：
　　－90°＜arg（U_OPΦ／（－U_PΦ1））＜90°，

即U_OPΦ（－U_PΦ1）的复数的实部大于0。
 U_OPΦ／（－U_PΦ1）＝（U_PΦ1－2 C₁（Z_S＋Z_Y）I_1F－C₀（Z_0S＋Z_0Y）I_1F）／（－U_PΦ1）＝－1＋（U_F0／U_PΦ1）×（2 C₁（Z_S＋Z_Y）＋C₀（Z_0S＋Z_0Y））／（2 C₁（Z_S＋Z_L）＋C₀（Z_0S＋Z_0L）＋3 R_g）．
　　从U_OPΦ／（－U_PΦ1）的计算结果来看，上式的复数在区外短路故障时，由于Z_L＞Z_Y，在不考虑（U_F0／U_PΦ1）的影响下，上式复数的实部一定是小于0的，保护继电器不会动作。但是在双侧电源的情况下，受U_F0与U_PΦ1的相位差的影响，在二者相位差较大时，复数的实部有大于0的可能。这种情况在系统震荡时，情况会更加严重，保护继电器会误动作。CKJ型集成保护为了防止上述超越误动的发生，用零序电抗特性来保证其不发生超越。
3　零序电抗特性的分析
　　下面在同样的条件下再来分析CKJ型保护的零序电抗特性。
　　该继电器的零序电抗特性是工作电压与第3极化电压比相，动作条件如下：
　　－90°＜arg（U_OPΦ／（－I₀ Z_d））＜90°．
　　因为模拟阻抗的阻抗角85°，近似为90°，所以上式可以变换为：
　　180°＜arg（U_OPΦ／I₀）＜360°．
　　利用上面的计算可以得到以下结果：
U_OPΦ／I₀＝C₀^－1（（U_PΦ1／U_F0）×（2 C₁（Z_S＋Z_L）＋C₀（Z_0S＋Z_0L）＋3 R_g）－（2 C₁（Z_S＋Z_Y）＋C₀（Z_0S＋Z_0Y）））．
　　继电器比相的动作条件是上式复数的虚部小于0。
　　上面的复数计算仅从数学的角度不容易看出它的特点，我们用矢量图进行分析。
　　首先在图上作矢量　　

    YS＝－（2 C₁（Z_S＋ZY）＋C₀（Z_0S＋Z_{0 Y}）），及　SL＝（2 C₁（Z_S＋Z_L）＋C₀（Z_0S＋Z_0L）＋3 R_g），如图2。

　　在内部短路时，Z_L＜Z_Y，L点必落于R轴以下，即上面复数的虚部小于0，保护正确动作；在外部短路时，Z_L＞Z_Y，L点必落在R轴以上，再作LF＝3 R_g。由于LF与R轴平行故不论R_g之值如何，F，L两点同在R轴的一边。也就是说，在不考虑U_PΦ1／U_F0的影响下，继电器的动作不受过渡电阻的影响，永远正确动作；在双侧电源的负载情况下，只要把矢量SF乘以U_PΦ1／U_F0，得到SF₁，SF₂等。由图2可看出，在内部短路时若U_PΦ1和U_F0相位差很大，则可能拒动；在外部短路时若U_PΦ1和U_F0相位差很大，则可能误动。这种情况在系统震荡时，情况会更严重。

4　结论与应用情况
4．1　结论
　　a）从上面的分析可以看出，在双侧电源和过渡电阻的影响下，理论上CKJ型装置的接地距离保护工作电压与第1极化电压和零序电抗继电器均有误动的可能性。而在保护的实际应用中，由于该保护的数据采集系统和计算比较回路大量使用集成元件（运算放大器及各种门电路），从最近几年的运行实践来看，集成元件保护的抗干扰能力较差，并且计算比较的准确度不是很高。再者，CKJ装置的接地距离I段，在震荡闭锁回路未开放时，设计了延时20ms出口的回路，这又增加了保护误动的概率。
　　因此，对于CKJ型装置的改进型即LFP－900系列微机保护装置（其基本原理与CKJ－3型相同）改进如下：接地距离只是采用工作电压与第一极化电压比相（最大偏移角由40°增加到45°）；为了防止超越，同样采用零序电抗继电器，其模拟阻抗角由85°减小到78°，以减小保护超越的可能性；用微机来实现保护的功能，计算比较通过软件编程来实现，保证了计算比较的准确性。
　　b）LFP－900系列微机保护装置为了防止超越，同样采用零序电抗继电器。根据上面的分析，我们得出：在双侧电源系统中，零序电抗继电器仍有超越误动的可能。因此笔者认为，不论是CKJ－3型保护还是其改进型的LFP－900系列微机保护装置，都没有从根本上解决接地距离Ⅰ段保护超越的问题。从实际应用的角度来看，对这种用零序电抗继电器来防止其接地距离Ⅰ段超越的保护装置，还应从保护配合方面来考虑，特别是用在短线路上。具体应用如下：第一，减少接地距离Ⅰ段整定阻抗，缩小保护范围（由80％～85％缩小到50％～60％），建议整定阻抗的可靠系数K_K由0．7取为0．5，同时，零序补偿系数也可以减小；第二，接地距离Ⅱ段的动作时间由0．5 s改为0．2 s。
　　c）可行性分析：由于接地距离Ⅰ段保护区缩小，而不能保护的部分靠接地距离Ⅱ段实现，Ⅱ段保护是经高频闭锁的（保护的动作时间＜100 ms），其方向性完全可以保证，不会发生超越；若高频失效，因Ⅱ段的时间是0．2 s，完全可以切除故障。在保护区外近处发生故障时，由于Ⅱ段的动作时间较短，在对侧快速保护（小于100 ms）拒动时，有动作的可能，而此时的动作却能更好地保证故障的切除。
4．2　应用情况
　　上述方案已经在广东省电力系统220 kV新南甲（乙）线的CKJ－3型保护上应用，到目前为止，已安全运行一年，运行状况良好。